CH428348A

CH428348A - Entlasteter Dehnungsausgleicher für Rohrleitungen

Info

Publication number: CH428348A
Application number: CH1625065A
Authority: CH
Inventors: Burger Willi; Hartmann Max
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1965-11-25
Filing date: 1965-11-25
Publication date: 1967-01-15
Also published as: FR1501504A; BE690090A; NL6616477A

Description

Entlasteter Dehnungsausgleicher für Rohrleitungen Rohrleitungen, welche durch Wärmedehnungen oder durch äussere Einflüsse .Längenänderungen erfahren, müssen elastisch verlegt werden, um sie vor Bruch zu schützen.

Bei geradlinig verlegten Leitungen werden sogenannte Axial-Rohrdehner oder Dehnwngsauggleicher mit Wellrohren oder Stopfbüchsen verwendet, id:ie die Längenänderungen :aufnehmen. Da diese Dehnungsaus- gleicher dien Nachteil haben, :

dassinsbesondere mit zu nehmendem Rohrdurchmesser und Inneindruck die F'mx- punktbelastungenderart gross werden, dass sie nur noch sehr schwer beherrschbar sind, werden in diesem Fall entlastete Dehnungsausgleicher verwendet. Solche Deh- nungsausgleicherwerden durch den Innendruck nicht auseinandergetrieben.

Bekannte entlastete Dehnungsausgleicher sind zum Teil platzraubend und kompliziert im Aufbau und eig nen sich :deshalb schlecht für Rohrleitungen mit grossem Durchmesser. Zum Teil weisen :

bekannte Dehnungs- ausgleicher den Nachteil auf, dass das Medium-im Dehnungsausgleicher vorgesehene Schlitze durchströmten muss, wodurch beträchtliche Druckverluste verursacht werden.

Zweck der Erfindung ist, die :erwähnten Nachteile zu vermeiden und :einen entlastebn Dehnungsausgleicher einfacher Bauart mit ,geringem Strömungswiderstand zu schaffen, der sich insbesondere .für Luft und Gaslei tungen von grossem Durchmesser eignet.

Gemäss der Erfindung ist der entlastete Dehnungs- ausgleicher für @Rohrleitungen :dadurch :gekennzeichnet, dass jeder von zwei rohrförmigen Endteilen mit einer vom Rohrinnendruck beaufschlagtem Ausgleichfläche versehen, ist und Üüe Rohrteile miteinander :

dicht, aber axial verschiebbar verbunden sind, wobei beide Aus gleichflächen unter sich ebenfalls dicht, aber ,axial ver- schiebbar verbunden sind:, und dass idie mit dem einen Endteil verschiebbar verbundene Ausgleiohfläche und der andere Endteil miteinander starr wirkverbunden sind.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend ;anhand ider Zeichnung erläutert. Fs zeigen: .

Fig. 1 schematisch im Schnitt ein erstes Ausfüh rungsbeispiel des Dehnungsausgleichers mit Wellrohr- stücken, Fig. 2 eine Variante der Ausführung ,gemäss .Fis. 1, Fig. 3 schematisch im Schnitt ein weiteres Aus führungsbeispiel mit Stopfbüchsen.

Der mit F :ig. 1 dargestellte Dehnungs,ausgleieher für Rohrleitungen weist zwei rohrförmige :Endteile 1 und 11 auf, die zum Einbau in eine Rohrleitung :mit End flanschen 3 und 13 versehen sind.

An jedem Endteil 1 bzw. 11 .ist ein Wellrohrstück 5 bzw. 15 @angebracht. Die Wellrohre 5 und 15 sind mit weiteren Rohrstücken. 7 bzw. 17 verbunden, die in gegenüber der Achse nach aussen ,geneigte Ausgleichflächen 9 .und 19 münden. Die bei-den Aus:

gleichflächen 9 und 19 sind durch ein weiteres, das Rohrstück 7 umschliessendes Wellrohr- stück 21 verbunden.

Zwischen jedem Endteil 1 bzw. 11 und :dem Mit der .Ausgleichfläche 19 @bzw. 9 des anderen Endteils 11 @bzw. 1 verbundenen Rohrstückes 17 bzw. 7 sind als starre Verbindung beispielsweise je zwei axiale Ver bindungsstangen 23 bzw. 25 angeordnet, und zwar an :

der Innenseite derRohrteile 1, 17, 11 und 7. Dadurch wird bewirkt, dass die Ausglemchfläche 19 bezüglich des Endteils 1 :und die,Ausgleichfläche 9 bezüglich ödes, Endteils 11 praktisch axial unbeweglich sind. Eine :axiale Bewegung zwischen den Flanschen 3 und 13 wird Faber durch :

die Wellrohrstücke 5, 15 und 21 :ermöglicht. Wird beispielsweise :infolge seiner thermischen Ausdehnung einer nicht :dargestellten, mit dem .Flansch 3 verbunde- nun Rohrleitung der Flansch 3 gegen den Flansch 13 gedrückt, so werden idie Wellrohrstüoke 5 und 15 zu- sammengedrückt und das Wellrohrstück 21,gestreekt.

Zwischen den 'Rohrstücken 7 und 17 ist ein axialer Spalt vorgesehen, @um eine gegenseitige Verschiebung dieser beiden Teile zu ermöglichen und um gleich- zeitig einen Druckausgleich zwischen :

dem idurch die Ausgleichflächen 9, 19 und idem Wellrahr 21 :einer- seits, -und dem Rohrstück 7 anderseits befindlichen Hohlraum und dem Innern des Dehnungsausgleichers zu bewirken. Die Strömungsrichtung des Mediums, ist durch einen Pfeil 30 bezeichnet.

Die Wellrohrstücke 5 und 15 weisen dergleichen mittleren Durchmesser D auf, während der mittlere Durchmesser des WellrohrstüclQes 21 mit Vorteil j/2 mal grösser R.st, also 1,414 - D beträgt.

Dann sind :die axialen Wirkflächen der Ausgleichflächen 9 und 19, d. h. ihre axialen Projektionen, die für die Erzeugung einer ,axialen Kraft unter dem Einfluss des Innendruckes des Mediums massgebend sind, mindestens angenähert gleich gross wie die öffnungsquerschnitte der Flansche 3 und 13 oder die Rohrstirnflächender Endteile 1 und 11.

Da die .an den dargestellten Rohrdehnunigsausglei- cherangeschlossenen Rohrleitungen immer zu Fixpunk- ten, wie beispielsweise einer Turbinengehäusiewand, einer Behälterwand oder einem Rohrbogm führen,

kann zur Erklärung .der Wirkungsweise -des dargestellten tDeh- nungsausgleichers angenommen wenden, @dass die End teile 1 und 11 durch Blindflansche abgeschlossen sind, und @dass das- Innere des Dehnungsaus-gleiichers unter Druck gesetzt ist,

während sein Äusseres unter Atmo- sphärendruck steht. Es ist dann essichtlich, @dass auf die Rohrstirnflächen oder Endteile 1 und 11 der Innen- druck wirkt und axiale nach aussen Kräfte erzeugt. Der Innendruck wirkt aber .auch ;

auf die Aus gleichflächen 9 und 19 und erzeugt auf diesen ebenfalls axiale Kräfte. Da die Stirnfläche 19 mit dem Rohrteil 1 starr verbunden isst und in ihrer axialen Projektion gleich ,gross ist wie die Rohnstirnfläche des Endteiles 1, halten sich die :

auf die Rohrstirnfläohe des Endteiles 1 und die Ausgleichfläche 19 .ausgeübten Kräfte mindestens ün- genähert das. Gleichgewicht.

Ebenso stehen die :auf @die Rohrsünnfläche des Endteiles 11 und die Ausgleich fläche 9, die mit dem Endteil 11 starr verbunden ist, ausgeübten axialen Kräfte mindestens: angenähert im Gleichgewicht.

Die Flansche 3 und 13 der Endteile 1 bzw.11 :sind demnach nur noch mit der Federkraft der Wellnohre 5, 15 und 21 belastet. :Da zudem die Ausgleichflächen 9 und 19 aussen angeordnet und die Verbindungsstangen 23 und 25 zweckmässitgerweise als schmale Elemente ausgebildet sind, bleibt :

der volle Rohrquerschnitt für die Strömung frei, so @dass der Druckverlust im Dehnungsausgleicher gering bleibt. Zu dem ist dir.- Baulänge des ,Dehnungsausgleichers auch bei .grossen Rohrdurchmessern klein.

Wenn in. zwei senkrecht :zueinander stehenden Ebe nen nur je zwei einander gegenüberliegende Verbin dungsstangen angeordnet werden, wie dies, in F \mg. 1 ,dargestellt ist,dann können reiben den axialen ' Deh nungen auch kleine,

seitliche Auslenkungen in beliebiger Richtung vom Dehnungsausgleicher aufgenommen wer -den.

In Fig. 2 ist ein weiteres des Dehnungsausigleichers damgestellt, bei welchem Rohr- teile, Wellnohrstücke und Ausgleichflächen in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 an- ,

geordnet sind. Die Verbindungsstangen zur starren Ver- bindung der. Ausgleichfläche 19 mit @cleem Endteil 1 bzw. ,der Ausigleichfläche 9 mit denn Endteil 11 sind hier jedoch auf der Aussenseite des Dehnungsausgleichers be festigt.

Durch diese Anordnung wind erreicht, dass im :Rohrquemschnitt überhaupt ,keine Strömungs@hnnd'ernnsse zu liegen kommen. Zudem isst es einfacher, idie Ver bindungsstangen 27 und 29 :

auf der Aussenseite der Ausgleichflächen 9 und 19 anzubringen als auf -der Innenseite gemäss Fig. 1.

In Fmg. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ldar gestellt, ,bei welchem .als Dehnungsglieder Stopfbüch sen verwendet sind.

Ein Degenrohr 31, zum Anschluss an eine Rohrleitung mit einem Flansch 33 versehen, ist mittels zweier Stopfbüchsen 35 und 45 in einem Mantelrohr 37 dicht, aber verschiebbar gelagert. Das Mantelrohr 37 weist einen rohrförmigen Endteil 41 auf, der ebenfalls mit einem Flansch 43 versehen ist.

Der- Innendurchmesser des Endbeils 41 ist hierbei gleich demjenigen des Degenrohrs 31. Zwischen d iem Degen rohr 31 und dem Mantelrohr 37 ist eine tals .Kolben ausgebildete Ausgleichfläche 49 angeordnet, die mit einer ebenfalls verschiebbaren Stoptbüchse 51 gegen das Mantelrohr 37 abgedichtet ist. Auf diese Weise entstehen zwei Ringräume 48 und 52.

Der Ringraum 48 ist durch öffnunigen 47 im Mantelrohr 37 zur Atmo- sphäre hin entlastet.

Der ,andere Ringraum 52 steht über mehrere grosse Öffnungen 53 mit -dem Rohrinnern in Verbindung. .Den Innendurchmesser des Manfelrohrs 37 ist .so gewählt, @dass die Querschnittsflächeder Ring räume 48 und 52 mindestens angenähert gleich gross ist wie die Rohrstirnflächen des .Degenrohrs 31 und des. Endteils 41.

Der auf die Rohrstirnfläche des Degenrahns 3,1 !beim Flansch 33 wirkende Innendruck wirkt .auch auf die Ausgleichfläche 49 und die Stopfbüchse 51.

Da die letzteren beiden Teile mit dem Degenrohr 31 fest vor bunden sind und mindestens .angenähert die gleiche axiale Wirkfläche aufweisen, wie die Rohrstirnfläche,

halten der lauf die Rohrstirnfläche axial wirkenden Kraft die tauf die Ausgluichfläche 49 und die Stopf büchse 51 wirkende axial - entgegengesetzt igenichteten Kräfte des Gleichgewicht. Anderseits wirkt der Innen- druck auch :auf die Fläche 39 @d'es Mantelrohrs und die Stopfbüchse 35.

Der auf die Rohrstirnfläche des End- teils 41 wirkenden Kraft halten demnach die .auf die Fläche 39 und die Stopfbüchse 35 wirkenden axial entgegengesetzt :gerichteten Kräfte das Gleichgewicht.

Die :mit den Flunschen 33 und 43 verbundenen Fix punkte werden .demnach nur mit der Reibunigskraft :der verschiebbaren Stopfbüchsen belastet.

Bei dem in Fäg. 3 dargestellten ,Ausführungsbeispiel steht ebenfalls der volle Rohrquerschnitt für die Strö mung des Mediums ungehindert zur Verfügung. Zu dem weist diese Ausführungsform eine besonders ge- ringe Baulänge ,auf.

Claims

PATENTANSPRUCH Entlasteter Dehnungsausgleicher, für Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von zwei rohrförmi- gen Endteilen (1, 31 bzw.

11, 41) mit einer vom Rohr innendruck b.eaufschlagten Ausgleichfläche (9, 39 bzw. 19, 49) versehen ist und @die Rohrteile miteinander dicht, Faber axial verschiebebar verbunden sind, wobei beide Ausgleichflächen (9, 39 bzw. 19, 49) unter sich ebenfalls dicht, ;

aber ,axial verschiebbar verbunden sind, und @dass die mit dem einen Endteil (1, 31 bzw. 11, 41) verschiebhar verbundene Ausgleichfläche (9, 39 ibzw. 19, 49) und der .andere Endteil (11, 41 bzw. 1, 31) miteinander !starr wirkverbunden sind (25, 29, 37 bzw. 23, 27, 31).

UNTERANSPRüCHE 1. Dehnungsaus!gleichernach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die A.usgleichflächen 1(9, 19, 39, 49) als radval nach aussen, gerichtete, z. B. gegen- über der Längsachse geneigte Ringflächen ausgebildet sind.

2. Dehnungsausigleicher nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zur dichten, aber ,axial ver- schi@ebbaren Verbindung Wellrohrstüoke (5, 15, 21) vor- gesahen sind. 3.

Dehnungsausgleicher nach Patentanspruch, @da- durch gekennzeichnet, dass zur dichten, aber axial ver schiebbaren Verbindung Stopfbüchsen (35, 45, 51) vor gesehen sind.

4. Dehnungsausgleicher nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mitt lere Wirkdurchmesser des die Ausgloichfläche (9, 19) verbindenden Wellrohrstüekes .(21) .mindestens iange- nähert um den Faktor 1/2 grösster ist als der mittlere Wirkdurchmesseir der die Endteile (1, 11) mit den Ausgleichflächen (9, 19) verbindenden Wellrobrstücke (5, 15), derart,

@dass die axiale Wirkfläche jeder Aus- gleichfläche (9, 19) mindestens angenähert gleich igross wie die Rohratirnfläche d er Endteile i(1, 11) wird. 5. Dehnungsausgleicher nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, :dass die starren Verbindungen als z.

B. .auf ider Innenseite oder Aussenseite der End- teile (1, 11) und ,Ausgleichfläch.en (9, 19) befestigte Verbindungsstangen (23, 25, 27, 29) ausgebildet sind. 6. Dehnungsausgleicher nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch ,gekennzeichnet, @dass :

der eine Endteil (31) als Degenrohr ausgebildet ist, welches in einem mit dem anderen Endteil (41) fest verbundenen Mantelrohr (37) mittels zweier am Mantelrohr (37) befe stigten Stopfbüchsen (35, 45) gelagert ist, und dass das Degenrohr (31) mit einer zwischen den beiden Stopf büchsen (35, 45) angeordneten, als Kolben ausgebildeten, gegen das.

Mantelrohr (37) mit einer weiteren Stopfbüchse (51) verschiebbar abgedichteten Ausgleichfläche (49) versehen ist, wobei der eine (48) der durch den Kolben (49) und das Mantelrohr (37) .gebildeten Ringräume durch Öffnungen (47) nach ,aussen und der ;andere (52) durch Öffnungen (51) nach innen -druckausgeglichen ist.

7. Dehnungsausgleicher nach Unteranspruch 6, da durch igekennzeichnet, dass die Querschnittafläche der Ringräume (48, 52) mindestens angenähert gleich gross ist wie die Rohrstirnfläche des Degenrohrs (31) und des mit dem Mantelrohr (37) verbundenen Endteils (41).