CH657908A5

CH657908A5 - Kompensator fuer rohrleitungen.

Info

Publication number: CH657908A5
Application number: CH5167/82A
Authority: CH
Inventors: Roland Helfricht; Heinz Hammer; Herbert Schweigert
Original assignee: Witzenmann Metallschlauchfab
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1986-09-30
Also published as: IT1201951B; FR2518214A1; DE3149553A1; IT8222740A0; FR2518214B1; GB2111628A; GB2111628B; DE3149553C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompensator für Rohrleitungen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Kompensatoren haben die Bälge wenigstens eine äussere und eine innere Dichtlage und eine Zwischenlage. Es gibt jedoch auch zahlreiche Beispiele, bei denen über den Radialquerschnitt mehrere Dichtlagen verteilt sind und beispielsweise in der Mitte oder aber zwischen jeweils zwei Dichtlagen je eine Zwischenlage vorgesehen ist. Eine solche konstruktive Ausbildung richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen des Einbaufalles.

Dabei dient die jeweilige Zwischenlage der Lösung der Aufgabe, die Anzeige der Leckage einer oder mehrerer an sie auf der Druckseite des Kompensators angrenzender Dichtlagen zu ermöglichen, indem das leckgehende Medium zu der Stirnenden des Kompensators gelangen kann, wo es dann über die genannte Bohrung zur Leckanzeige herangezogen werden kann. Ist die Zwischenlage spiralgewickelt, so kann das leckgehende Medium über die Spalte der Wicklungen zu den Balgenden und damit zur Bohrung gelangen, während bei einer Zwischenlage aus geschlossenen Blechzylindern die zwischen diesen gegebenen Spalte in geeigneter Weise beispielsweise durch Radialbohrung der Blechzylinder miteinander zu verbinden sind. Die Zahl der Windungen bzw. Zylinder der Zwischenlagen bewegen sich üblicher Weise zwischen 1 und 30.

In den bekannten Fällen ist die Bohrung an einem oder an beiden Enden des Balges als radiale Bohrung von aussen in die Balgwandung oder die mehreren Balgwandungen eingebracht. Diese für normale Fälle ausreichende und gut bewährte Lösung, bei der der einfache Austritt des leckgehenden Mediums aus der Bohrung die Leckanzeige darstellt, ist jedoch nicht geeignet, wenn das leckgehende Medium beispielsweise giftig oder radioaktiv ist. Für solche Fälle geht es darum, die Leckage bzw. das leckgehende Medium zu fangen und, ohne dass Schäden auftreten können, beispielsweise einer quantitativen Aussage zuzuführen. Denn nicht jede Leckage muss sofort zu einem Auswechseln des Kompensators führen. Vielmehr genügt es in vielen Fällen, das Auswechseln des Kompensators bei einer nächsten sich bietenden Gelegenheit vorzusehen. Dieses Fangen der Leckage geschieht in bekannten Fällen dadurch, dass mit der Bohrung ein Röhrchen verschweisst wird, über das dann das leckgehende Medium beispielsweise einem Behältnis zur Mengenanzeige zugeführt werden kann. Mit dieser bekannten Lösung ergeben sich jedoch insoweit Probleme, als das zusätzliche Einschweissen eines Röhrchens im Anschlussbereich zwischen Balg und Balganschlussteilen dort eine Spannungskonzentration schafft, deren sichere berechnungsmäs-sige Erfassung kaum oder nur schlecht möglich ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der üblicher Weise durch Druck und Temperatur belastete Kompensator Dehnungen ausführt, die bei im Anschlussbereich des Balges über den Umfang vorhandenen Unregelmässigkeiten, wie sie durch das erwähnte eingeschweisste Röhrchen gegeben sind, zu über den Umfang unterschiedlichen Belastungen führen. Diese Unregelmässigkeiten wirken sich in geometrischer Hinsicht ausserdem dadurch negativ aus, dass sie eine gegebenenfalls wiederholte zerstörungsfreie Werkstoffprüfung der Anschlussschweissnaht beispielsweise in Form einer Strahlungsüberprüfung zumindest behindern.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht grundsätzlich darin, dass man zwar bei jeweils vorgegebener Aussen- oder Innendruckbelastung die Bohrung entsprechend auf der druckabgewandten Seite anbringen kann, dass aber eine solche Bohrung nicht in der Lage ist, bei einem Anwendungsfall mit wechselnder Innen- und Aussendruckbelastung die gegebene Aufgabe zu erfüllen. Dies könnte vielmehr nur erreicht werden, indem sowohl nach radial aussen auch nach radial innen eine Bohrung angebracht wird, und dass darüberkommende, leckgehende Medium in geeigneter Weise eingefangen wird, was jedoch die vorstehend bereits angesprochenen Probleme allenfalls vervielfacht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kompensator der eingangs genannten Art derart abzuändern, dass er in normaler, einfacher Weise, das heisst durch einfaches rotationssymmetrisches Anschweissen der Balgborde an die Balganschlussteile hergestellt werden kann, ohne dass eine Beeinträchtigung seiner Wandungen zur Erstellung der Lek-kanzeige erforderlich ist. Ausserdem soll sowohl für die Fälle, bei denen ein Fangen der Leckage nicht erforderlich ist, als auch für die Fälle, bei denen das leckgehende Medium eingefangen werden soll oder muss, eine Möglichkeit angegeben werden, wie durch eine einfache Massnahme die Leckanzeige sowohl aussendruck- als auch für innendruckbela-stete Kompensatoren, insbesondere im Hinblick auf wechselweise Aussen- und Innendruckbelastung erfolgen kann.

Schliesslich soll eine wiederholte zerstörungsfreie Werkstoffprüfung der Anschlussschweissnaht zwischen Balg und Balganschlussteilen nicht beeinträchtigt sein.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Kompensator der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst,

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dass die Bohrung in der Schweissnaht die Zwischenlage treffend angeordnet ist.

Durch diese erfindungsgemässe Massnahme ist in verblüffend einfacher Weise ein Zutritt zu der Zwischenschicht und damit zur Leckage geschaffen, die den Balg in seiner Gestaltung und Einbauweise vollkommen unberührt lässt, wobei gleichzeitig Unabhängigkeit davon erzielt worden ist, ob der Kompensator nun aussen- oder innendruckbelastet ist und wobei schliesslich eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung im Bereich der Schweissnaht und auch des Kompensators in seinen übrigen Teilen keine Beeinträchtigung erfährt. In diesem Zusammenhang ist der Ausbildung der Zwischenlage als spiralgewickelter Zwischenlage der Vorzug zu geben, da hier das Treffen der Zwischenlage mittels der erfindungsge-mäss angebrachten Bohrung besonders erleichtert ist.

wesentlich ist aber auch, dass nun die Schweissverbindung zwischen Balg und Balganschlussteilen in einfacher, rotationssymmetrischer Form angebracht werden kann und dass auch das Bauteil im Bereich der Schweissverbindung rotationssymmetrisch ist, so dass konstruktiv bzw. rechnerisch keine besonderen Rücksichten genommen zu werden brauchen.

Als zweckmässig hat es sich bewiesen, dass bei einem stumpf mit dem Balganschlussteil verschweissten Balgbord die Bohrung das Balganschlussteil achsparallel durchquerend angeordnet ist, wobei je nach den konstruktiven Gegebenheiten der Zutritt dieser Bohrung nach aussen dadurch hergestellt werden kann, dass im Balganschlussteil eine die Bohrung treffende Radialbohrung eingebracht ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Balgende zu einem Winkel im Bereich von 30 bis 60°, vorzugsweise im Bereich von 45° gegenüber der Balgachse aufgebördelt und unter Bildung einer V-Naht mit dem Balganschlussteil verschweisst ist, und dass die Bohrung ebenfalls einen Winkel im Bereich von 30 bis 60°, vorzugsweise im Bereich von 45° mit der Balgachse einschliesst. Für diese Bauform hat es sich gezeigt, dass sowohl die Kraftübertragung zwischen Balg-und Balganschlussteil als auch die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung begünstigt sind. Ausserdem gibt diese Bauform die Möglichkeit, mit einem Balganschlussteil zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Bälge miteinander zu verbinden, ohne dass die Massnahmen zur Leckanzeige dadurch behindert wären.

Ferner hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass das jeweilige Balgbord von einem Aussenring umfasst ist und dass dieser Ring zusammen mit dem Balgbord mit dem Balganschlussteil verschweisst ist.

Schliesslich kann je nach den konstruktiven Gegebenheiten die Schweissnaht in einer durch das Balganschlussteil gebildeten Ringkammer eingeschlossen sein und es kann dabei die Aussenwandung der Ringkammer wenigstens eine Radialbohrung aufweisen.

Die erfindungsgemässe Lösung eignet sich, wie sich gezeigt hat, für alle denkbaren, durch Schweissen hergestellte Anschlussverbindungen zwischen Balg und Balganschlussteil, gleichgültig, ob beispielsweise eine stumpf ausgeführte Verschweissung vorliegt oder im anderen extrem eine Bör-delschweissnaht, die sich ergibt, wenn man die Balgborde radial nach aussen aufbördelt und dann dort mit dem Balganschlussteil verschweisst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger ihrer Ausführungsformen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei veranschaulicht die zeichnerische Darstellung zur Vereinfachung immer nur einen Radialschnitt der Anschlussverbindung in ausschnittweiser Vergrösserung. In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 einen Anschluss zwischen Balg und Balganschlussflansch mit Hilfe einer Überlapptnaht;

Fig. 2 den Gegenstand gemäss Fig. 1 mit die Schweissnaht umlaufend einschliessender Ringkammer;

s Fig. 3 einen stumpfen Anschluss zwischen Balg und Balganschlussteil;

Fig. 4 einen Anschluss zwischen Balg und Balganschlussteil mit Bördeischweissnaht;

Fig. 5 eine Variante der Verbindung gemäss Fig. 3 und io Fig. 6 die in Axialrichtung hintereinander angeordnete Verbindung zweier Bälge mit einem Balganschlussteil.

Fig. 1 zeigt einen mehrlagigen Balg 1 mit Aussenlage 2, Zwischenlagen 4 und einer inneren Lage 5, der mit einer 15 Überlapptnaht 6 mit einem Anschlussteil 7 verbunden ist, wobei im vorliegenden Falle ein Aussenring 8 und ein Innenring 9, der auf dem Anschlussteil 7 sitzt, zur Balgbordverstärkung mitverschweisst sind.

Die Schweissnaht 6, die sämtliche Lagen des Balges 1 20 erfasst, enthält eine achsparallele Bohrung 10, die die Zwischenlage 4 trifft, v/elche aus dünnwandigem Blech durch dessen spiralförmiges Aufwickeln gebildet ist. Wird die innere Lage 5 durch eine Bruchstellung undicht, so gelangt -Inndruckbelastung des Balges unterstellt - das leckgehende 25 Medium über die Zwischenlage 4 zu der Bohrung 10 und tritt dort aus, was als Anzeige für die Leckage dient, bevor der Kompensator in seiner Gesamtheit undicht wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, den so geschädigten Kompensator durch ein neues Bauteil auszuwechseln, ohne dass die durch 30 den Kompensator gebildete Leitungsverbindung gänzlich ausgefallen ist. Dabei ist jedoch, wie auch bei den nachfolgenden Beispielen der Kompensator in seiner Bauart und Einbauweise vollkommen unbeeinträchtigt durch die zusätzlich vorgesehene Massnahme zur Leckanzeige. Soweit 35 die Schweissnaht von einer Bohrung durchdrungen ist, ist darauf hinzuweisen, dass diese Bohrung nur einen sehr kleinen Querschnitt zu haben braucht und die Schweissnaht mit einem Sicherheitsfaktor erstellt ist, der eine niedrige Spannungsauslastung sicher stellt, so dass die Bohrung die 40 Schweissnaht nicht beeinträchtigt.

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung des Gegenstandes gemäss Fig. 1, bei der der Balg eine äussere Dichtlage 11 und eine innere Dichtlage 16 sowie eine zwischen diesen angeordnete, aus mehreren Schichten 12,13,14,15,17 gebildete Zwischen-45 läge aufweist. Die Zwischenlage ist über die Schweissnaht 18 durch eine achsparallele Bohrung 19 erreicht. Die Schweissnaht ist über den gesamten Umfang durch eine Kammer 20 eingeschlossen, die durch einen im Querschnitt L-förmigen Ring 21 gebildet ist, der in der dargestellten Weise mit dem 50 Anschlussteil 22 verschweisst ist.

Der Ring 21 hat eine radiale Bohrung, in die ein Rohr 23 eingeschweisst ist, an das eine Auffangvorrichtung für das leckgehende Medium oder aber ein Druckanzeigegerät oder dgl. angeschlossen werden kann.

Die Fig. 3 zeigt einen mehrlagigen Balg 24 der bereits beschriebenen Art, der insoweit über eine Schweissnaht 25 stumpf mit einem Anschlussflansch 26 verbunden ist, als der Balg innen auf einer Verlängerung 27 des Anschlussteiles 60 abgestützt und aussen durch einen Ring 28 umgeben ist, wobei die Schweissnaht 25 sowohl die innere Verlängerung 27 als auch den äusseren Ring 28 sowie sämtliche Lagen des Balges 24 erfasst.

Das Anschlussteil 26 ist von einer achsparallelen Bohrung 65 29 durchdrungen, die auch die Schweissnaht 25 durchquert und in der bereits dargestellten Weise die hier nicht mehr näher bezeichnete Zwischenlage trifft. Da hier das Anschlussteil 26 ein Schweissflansch ist, ist die Bohrung 29

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von radial aussen durch eine Bohrung 30 zugänglich, über die das leckgehende Medium in der bereits beschriebenen Weise «weiterverarbeitet» werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel dafür, dass der Balg 31 am Ende radial nach aussen aufgebördelt ist und dort zwischen Anschlussteil 32 und einem Haltering 33 durch eine Bördel-schweissnaht 34 mit allen Lagen festgelegt ist. Durch einen die Schweissnaht 34 umfangenden Ring 35 ist wieder - wie im Beispiel der Fig. 2 - eine Kammer 36 gebildet, die über einer Radialbohrung 37 zu Beobachtungszwecken zugänglich ist.

Weiterhin zeigt Fig. 5 ein Beispiel, bei dem ein Balg 38 stumpf mit einem Anschlussteil 39 verschweisst ist, in dem das Ende des Balges 38 durch einen inneren Stützring 40 und einen äusseren Stützring 41 eingefangen sind, die ebenfalls stumpf über die Schweissnaht 42, zusammen mit sämtlichen Lagen des Balges 38, mit dem Anschlussteil 39 verschweisst sind. Eine das Anschlussteil 39 achsparallel durchquerende Bohrung 43 erreicht in der beschriebenen Weise die Zwischenlage des Balges 38. Eine Radialbohrung 44 schafft den Zutritt nach aussen, wobei jeder Radialbohrung 44 noch ein Stutzen 45 zum Einschrauben einer weiteren Anschlussverbindung vorgeschweisst ist.

Fig. 6 zeigt schliesslich zwei Bälge 46 und 47 in Tandemanordnung mit einem gemeinsamen Anschluss- bzw. Verbindungsteil 48, das die Bälge 46 und 47 innen abstützt. Radial aussen sind auf die Bälge 46 und 47 Stützringe 49 und 50 aufgesetzt, mit denen die unter einem Winkel von etwa 45° s gegenüber der Balgachse aufgebördelten Balgenden jeweils mit Hilfe einer V-förmigen Schweissnaht 51 und 52 verschweisst sind, in denen die Bohrungen 53 und 54 ebenfalls unter einem Winkel von etwa 45° angeordnet sind. Die Schweissnähte 51 und 52 sind von einer Kammer 55 io umgeben, die durch einen Ring 56 gebildet ist, der durch seine dichte Verbindung mit den Stützringen 49 und 50 den Raum über den Schweissnähten abschliesst. In dem Ring 56 ist eine Bohrung 57 angeordnet, über die das leckgehende Medium erfassbar ist.

15 Bei den dargestellten Beispielen ist immer nur von einer die Zwischenschicht erreichenden Bohrung gesprochen worden. Selbstverständlich können über den Umfang verteilt mehrere derartige Bohrungen vorgesehen sein. Ebenso ist nur von einer Zwischenschicht eines Balges gesprochen 20 worden. Bei mehrlagigen Bälgen sind jedoch ebenso mehrfach und über den Radius verteilt zwischen Aussen-und Innenlage angeordnete Zwischenschichten möglich, die dann im Sinne des Anmeldungsgegenstandes jeweils durch eine oder mehrere Bohrungen überprüfbar sind.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Kompensator für Rohrleitungen, bestehend aus wenigstens einem mehrlagigen, schraubengangförmig oder ringgewellten Balg und Balganschlussteilen, wobei zwischen äusserer und innerer Balglage wenigstens eine aus Blech spiralgewickelte oder aus geschlossenen, koaxialen Blechzylindern ausgebildete Zwischenlage angeordnet ist, die Balgborde mit den Balganschlussteilen bei Erfassung aller Balglagen dicht verschweisst sind und eine bis zur Zwischenlage reichende Bohrung zur Leckanzeige vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung ( 10,19,29,43,53,54) in der

Schweissnaht (6, 18,25,34,42,51,52) angeordnet ist und die Zwischenlage (4; 12,13,14,15,17) trifft.
2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem stumpf mit dem Balganschlussteil (26,39) verschweissten Balgbord die Bohrung (29,43) das Balganschlussteil (26,39) achsparallel durchquerend angeordnet ist.
3. Kompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Balganschlussteil (26,39) eine die Bohrung (29,43) treffende Radialbohrung (30,44) angebracht ist.
4. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Balgende zu einem Winkel im Bereich von 30 bis 60° gegenüber der Balgachse aufgebördelt und unter Bildung einer V-Naht (51,52) mit dem Balganschlussteil (48) verschweisst ist, und dass die Bohrung (53,54) ebenfalls einen Winkel im Bereich von 30 bis 60° mit der Balgachse einschliesst.
5. Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Balgbord von einem Aussenring (8,28,33,41,49,50) umfasst ist und dass dieser Ring zusammen mit dem Balgbord mit dem Balganschlussteil (7,22,26,32,39,48) verschweisst ist.
6. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissnaht (18,34,51,52) in einer durch das Balganschlussteil (22,32,48) gebildeten Ringkammer

(20.36.55) eingeschlossen ist und dass die Aussenwandung

(21.35.56) der Ringkammer wenigstens eine Radialbohrung

(23.44.57) aufweist.