CH652185A5

CH652185A5 - Closure for the end of a pipeline

Info

Publication number: CH652185A5
Application number: CH307581A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Hetzer
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3018804A1; FR2482697A1; ATA296080A; DE3018804C2; AT368265B; FR2482697B3

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschluss für das Ende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe, beispielsweise Gase, Gasgemische, Staub-Luft-Gemische etc.. Ist eine deflagrativ oder detonativ verlaufende Explosion in einem Rohrleitungssystem nicht auszuschliessen, muss die Rohrleitung in ihrer gesamten Länge den hierbei auftretenden Beanspruchungen üblicherweise sicher widerstehen. Der Rohrendbereich muss einem besonders hohen Druck standhalten, da es in diesem Bereich im Fall einer Detonation zur Addition der anlaufenden Detonationsdruckwelle und der ablaufenden Reflexionswelle kommt. Ist das Rohr so dimensioniert, dass es nur dem Druck der Detonationswelle widerstehen kann, wird das Rohr an der Stelle, wo sich Détonations- und Reflexionswelle überlagern, in der Regel bersten. Rohrenden, beispielsweise Hochdruck-Acetylenleitungen, werden daher üblicherweise verstärkt (s. Lietze, D. Festes Rohrende für detonationsgefährdete Rohrleitungen am Beispiel von Rohrleitungen für Acetylen. Die Berufsgenossenschaft 4,1976, Seiten 139 bis 142). The invention relates to a closure for the end of a pipeline for explosive substances, for example gases, gas mixtures, dust-air mixtures etc. If a deflagrative or detonative explosion in a pipeline system cannot be ruled out, the entire length of the pipeline must be that which occurs Usually withstand stress safely. The pipe end area must withstand a particularly high pressure, since in the event of a detonation there is an addition of the incoming detonation pressure wave and the outgoing reflection wave. If the tube is dimensioned so that it can only withstand the pressure of the detonation wave, the tube will usually burst at the point where the detonation and reflection waves overlap. Pipe ends, for example high-pressure acetylene pipes, are therefore usually reinforced (see Lietze, D. Fixed pipe end for detonation-prone pipes using the example of pipes for acetylene. The professional association 4,1976, pages 139 to 142).

Nach den technischen Regeln für Acetylenanlagen und Calcium carbidanlagen, speziell nach der TRAC 204 (Technische Regeln und Richtlinien des BMA für Acetylenanlagen und Calciumcarbidlager, Bundesarbeitsblatt 1,1979, Seite 77 bis 83), muss das Rohrende ohne Verringerung des lichten Durchmessers z.B. auf einer Länge verstärkt sein, die mindestens dem 2,5fachen des lichten Rohrdurchmessers di entspricht. Durch die Verstärkung selbst muss sich eine Wanddicke von mindestens dem 0,35fachen des lichten Rohrdurchmessers ergeben, wenn die Wanddicke s der übrigen Rohrleitung der Formel s > 0,16. d; genügt. Durch derartige Verstärkungen, die relativ teuer sind, wird zwar das Bersten der Rohrleitung vermieden, wenn sie richtig bemessen sind, jedoch wird durch sie nicht die Ursache des möglichen Berstens, nämlich der hohe Druckstoss, vermieden. According to the technical rules for acetylene plants and calcium carbide plants, especially according to TRAC 204 (Technical rules and guidelines of the BMA for acetylene plants and calcium carbide bearings, Federal Worksheet 1,1979, pages 77 to 83), the pipe end must be reduced without reducing the clear diameter e.g. be reinforced over a length that corresponds to at least 2.5 times the clear pipe diameter di. The reinforcement itself must result in a wall thickness of at least 0.35 times the clear pipe diameter if the wall thickness s of the rest of the pipe of the formula s> 0.16. d; enough. Such reinforcements, which are relatively expensive, prevent the pipeline from bursting if they are dimensioned correctly, but they do not avoid the cause of the possible bursting, namely the high pressure surge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss für das Rohrende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe anzugeben, der bei einer Explosion im Rohrleitungssystem das Bersten des Rohres im Bereich des Rohrendes ohne erhebliche Verstärkung der Rohrwand sicher verhindert. The invention is therefore based on the object of specifying a closure for the pipe end of a pipeline for explosive substances which, in the event of an explosion in the pipeline system, reliably prevents the pipe from bursting in the region of the pipe end without significantly strengthening the pipe wall.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen sich verjüngenden Körper gelöst, der in das Rohr hineinragt und der mit seiner Grundfläche mit einer das Rohrende gasdicht abschliessenden Scheibe verbunden ist. This object is achieved according to the invention by a tapered body which projects into the tube and which is connected with its base to a washer which seals the tube end in a gastight manner.

Durch einen solchen Körper kann eine sich nach einer Detonation ausbreitende Stosswelle am Rohrende folglich nicht mehr stossartig entgegen der Fortpflanzungsrichtung dieser anlaufenden Welle reflektiert werden, wodurch die Such a body means that a shock wave that propagates after a detonation at the pipe end can no longer be reflected in a jolt against the direction of propagation of this incoming wave, as a result of which the

Bildung einer eng begrenzten Reflexionsfront vermieden wird. Die Stosswelle wird in einem Bereich reflektiert, dessen Länge im wesentlichen mit der Höhe des sich verjüngenden Körpers übereinstimmt. Der höchste Druck, der sich innerhalb dieses Reflexionsbereiches einstellt, ist weitaus geringer als das Druckmaximum, das sich bei der Überlagerung einer Detonationswelle mit ihrer Reflexionswelle in Rohren mit Verschlüssen ergibt, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung montiert sind. Vorteilhafterweise bewirkt ein erfin-dungsgemässer Verschluss, dass kein Druckmaximum an einer singulären Stelle des Rohres entsteht, sondern ein vergleichsweise niedriger Druck in einem grösseren Rohrbereich. Der Verschluss kann zwar nach wir vor eine grössere Rohrwanddicke als die im übrigen Rohr gegebene Wanddicke besitzen, doch kann die Rohrwanddicke im Vergleich zu konventionellen Rohrabschlüssen wesentlich geringer gewählt werden. In sehr vielen Fällen genügt die Wanddicke gewählter genormter Rohre aus, sofern die Wanddicke des gewählten Normrohres etwas grösser als die rechnerisch erforderliche ist. Formation of a narrowly limited front of reflection is avoided. The shock wave is reflected in an area whose length essentially corresponds to the height of the tapered body. The highest pressure that arises within this reflection range is far lower than the maximum pressure that results when a detonation wave is superimposed on its reflection wave in pipes with closures that are mounted perpendicular to the direction of propagation. Advantageously, a closure according to the invention ensures that there is no pressure maximum at a singular point on the pipe, but rather a comparatively low pressure in a larger pipe area. Although the closure can have a greater tube wall thickness than the wall thickness given in the rest of the tube, the tube wall thickness can be selected to be significantly less than that of conventional tube ends. In very many cases, the wall thickness of selected standardized pipes is sufficient, provided that the wall thickness of the selected standard pipe is slightly larger than the computationally required.

Ein besonders preiswert herzustellender und funktionssicherer Verschluss für eine explosionsfähige Stoffe führende Rohrleitung ist nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens gegeben, wenn der sich verjüngende Körper ein gerader Kreiskegel ist. In einem Rohr kreisförmigen Querschnitts wird eine anlaufende Stosswelle bezüglich der durch die Kegelspitze und axial zur Kegelachse verlaufenden Rohrachse in alle Richtungen zur Rohrwand hin gleichmässig reflektiert. A particularly inexpensive to manufacture and functionally reliable closure for a pipeline carrying explosive substances is given according to an embodiment of the inventive concept if the tapered body is a straight circular cone. In a tube of circular cross-section, a shock wave is reflected uniformly in all directions towards the tube wall with respect to the tube axis running through the cone tip and axially to the cone axis.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Grundfläche des sich verjüngenden Körpers gleich gross wie die lichte Querschnittfläche des Rohres. Eine anlaufende Stosswelle wird hierbei vollständig an der zur Rohrachse und Rohrwand stets schrägen Mantelfläche des Kegels reflektiert. According to a further advantageous embodiment of the invention, the base area of the tapered body is the same size as the clear cross-sectional area of the tube. A starting shock wave is completely reflected on the surface of the cone, which is always inclined to the pipe axis and pipe wall.

Die Höhe des kegelförmigen Körpers besitzt nach einer zweckmässigen Ausgestaltung eines erfindungsgemässen Verschlusses wenigstens die doppelte Länge des Innendurchmessers der Rohrleitung. Ein für die Praxis besonders geeigneter Verschluss ist gegeben, wenn die Höhe des Kegels etwa der 2 bis 3fachen Länge des Innendurchmessers der Rohrleitung entspricht. According to an expedient embodiment of a closure according to the invention, the height of the conical body is at least twice the length of the inner diameter of the pipeline. A closure which is particularly suitable in practice is provided if the height of the cone corresponds to approximately 2 to 3 times the length of the inner diameter of the pipeline.

Zusammenfassend lässt sich folgendes feststellen: Mit einem erfindungsgemässen Verschluss für das Ende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe lässt sich eine zusätzliche Verstärkung des Rohrendes und somit das Anbringen einer irgendwie gearteten Einrichtung zur Verstärkung des Rohrendes weitgehend vermeiden. Ausserdem wird die Wirkung der Druckwelle, die sich aus der Addition von anlaufender Détonations- und ablaufender Reflexionswelle ergibt, gemindert. In summary, the following can be stated: With a closure according to the invention for the end of a pipeline for explosive substances, additional reinforcement of the pipe end and thus the attachment of any type of device for reinforcing the pipe end can be largely avoided. In addition, the effect of the pressure wave, which results from the addition of the incoming detonation wave and the outgoing reflection wave, is reduced.

Im folgenden soll ein erfindungsgemässer Verschluss anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden, der für eine Hochdruck-Acetylenleitung verwendet werden kann, in der der zulässige Betriebsdruck mehr als 1,5 bar und bis zu 25 bar betragen kann. In the following, a closure according to the invention is to be described using an exemplary embodiment which can be used for a high-pressure acetylene line in which the permissible operating pressure can be more than 1.5 bar and up to 25 bar.

Eine Rohrleitung 2 besitze einen Rohrinnendurchmesser di von 25 mm. Nach den einschlägigen Bestimmungen (TRAC 204) muss die Wanddicke s der aus bestimmten Materialien herzustellenden Leitung wenigstens 4 mm betragen. In herkömmlichen Rohrleitungen ist das Rohr am Ende auf einer Länge von mindestens 62,5 mm zu verstärken. In diesem Bereich muss die Verstärkung eine Wanddicke von mindestens 8,75 mm haben. A pipe 2 has a pipe inside diameter di of 25 mm. According to the relevant regulations (TRAC 204), the wall thickness s of the pipe to be made from certain materials must be at least 4 mm. In conventional pipelines, the pipe must be reinforced at least 62.5 mm at the end. In this area, the reinforcement must have a wall thickness of at least 8.75 mm.

Die Wanddicke der Verstärkung kann fast um die Hälfte reduziert werden, d.h. auf die Wanddicke der Rohrleitung, wenn erfindungsgemäss ein gerader Kreiskegel 3 mit seiner Grundfläche an der Scheibe 5 befestigt ist und die Höhe des The wall thickness of the reinforcement can be reduced by almost half, i.e. on the wall thickness of the pipeline, if, according to the invention, a straight circular cone 3 is attached with its base to the disk 5 and the height of the

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Kreiskegels bei dem angegebenen Rohrinnendurchmesser von 25 mm einen Wert von 62,5 mm beträgt. Die Scheibe 5 ihrerseits ist mittels einer Blindkappe 1, die auf das Rohr 2 aufgeschraubt werden kann, gesichert. In diesem Fall ist das Rohr 2 durch die Scheibe 5 und durch die Dichtung 4 gasdicht abgeschlossen. Diese Art der Befestigung ist besonders für Acetylen-Versorgungsanlagen geeignet, da eine Schraubverbindung dem Baukastensystem solcher Anlagen sehr ent3 652185 Circular cone with the specified tube inner diameter of 25 mm is a value of 62.5 mm. The disc 5 in turn is secured by means of a blind cap 1, which can be screwed onto the tube 2. In this case, the tube 2 is sealed gas-tight by the disc 5 and by the seal 4. This type of attachment is particularly suitable for acetylene supply systems, since a screw connection is very suitable for the modular system of such systems

gegenkommt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Scheibe 5 unmittelbar an das Rohr 2 anzuschweissen, wodurch die Blindkappe 1 und die Dichtung 4 entbehrlich werden. Abschliessend lässt sich feststellen, dass ein erfindungsge-5 mässer Verschluss preiswerter herzustellen und zu montieren ist, als alle anderen bekannten Vorrichtungen und dass vor allem die Ursache des Berstens, der hohe Druckstoss, praktisch vollständig ausgeschaltet werden kann. accommodates. In principle, it is also possible to weld the disc 5 directly to the tube 2, as a result of which the blind cap 1 and the seal 4 can be dispensed with. In conclusion, it can be stated that a closure according to the invention is cheaper to manufacture and assemble than all other known devices and that, above all, the cause of the bursting, the high pressure surge, can be virtually completely eliminated.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

652185 PATENT CLAIMS

1. Closure for the end of a pipeline for explosive substances, characterized by a tapering body protruding into the pipe, the base of which is connected to a washer which seals the pipe end in a gas-tight manner.

2. Closure according to claim 1, characterized in that the tapered body is a straight circular cone.

3. Closure according to claim 1 or 2, characterized in that the base area of the tapered body is the same size as the clear cross-sectional area of the tube.

4. Closure according to one of claims 1 to 3, characterized in that the height of the tapered body has at least twice, preferably 2 to 3 times the length of the inner diameter of the pipeline.