DE102004035955A1

DE102004035955A1 - Anschlusselement für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102004035955A1
Application number: DE102004035955A
Authority: DE
Inventors: Theodor Benner
Original assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Current assignee: Hedrich Wilhelm Vakuumanlagen GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement (1) zum Befestigen eines Mantelrohres (2) auf einer Förderleitung (3) zum Fördern von Medien, wobei das Anschlusselement (1) auf die Förderleitung (3) aufschiebbar ist und Mittel zur Festlegung und Abdichtung des Anschlusselementes (1) im Klemmsitz auf der Förderleitung (1) vorgesehen sind (einzige Figur).

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zum Befestigen eines Mantelrohrs auf einem Förderrohr zum Fördern von Medien.
technisches Gebiet
Anwendung finden solche Anschlusselemente bspw. bei Rohrleitungen in doppelwandiger Ausführung, in welchen flüssige Medien im erwärmten oder erhitzten Zustand transportiert werden. Hierbei wird üblicherweise in dem inneren Rohr oder der Förderleitung das entsprechende fluide (flüssige, gasförmige oder auch biphasige) Material gefördert, während sich in der äußeren Leitung, also im Mantelbereich zwischen Förderrohr und Mantelrohr, ein Wärmeträgermittel, wie z.B. Gas, Wasser, Dampf oder Öl befindet. Zum Erwärmen besitzt das Wärmeträgermittel eine etwas höhere Temperatur als das zu fördernde Medium und überträgt somit seine Wärme durch die Wandung der Förderleitung auf das Medium. Zum Abkühlen hat das Wärmeträgermittel entsprechend eine niedrigere Temperatur als das Medium.
In derartigen Leitungssystemen werden unter anderem Lebensmittel, auch verderbliche Lebensmittel, empfindliche Stoffe, reaktive oder gefüllte und/oder zur Sedimentation neigende Materialien gefördert, wobei dann häufig eine Abkühlung des Produktstromes vorgenommen wird. Die mit der Abkühlung des Produktstromes einhergehende drastische Erhöhung der Viskosität verhindert bspw. das Verderben, das chemische Reagieren oder die Sedimentation der darin enthaltenen Füllstoffe.
Weiterhin werden in solchen Rohrleitungen auch reaktive Materialien gefördert, z.B. Gießharzmassen, die bereits angemischt aus mindestens zwei Komponenten, wie Harz und Härter, bestehen. Durch den oben genannten Abkühlvorgang kann die Reaktivität des Materials soweit abgesenkt werden, dass eine problemlose Lagerung über mehrere Stunden oder Tage möglich ist. Durch erneutes Umschalten auf ein Heizaggregat kann das Material in kurzer Zeit wieder aufgeheizt und für die weitere Förderung verflüssigt oder vorbereitet werden.

Aus der EP 1 290 916 A1 ist es bekannt, Förderleitungen mit einem elektrischen Heizband zu umgeben und zu isolieren. Hierbei kann es jedoch zu punktuellen Überhitzungen kommen. Weiterhin kann das zu fördernde Material nicht gekühlt werden.

Weiterhin ist es aus der DE 24 53 556 A1 bekannt, die Förderrohre mit einem zweiten Mantelrohr zu umgeben, wobei die beiden Anschlussenden des Mantelrohres mit dem Förderrohr verschweißt oder verlötet werden.

Die EP 84 701 A1 beschreibt einen Doppelrohrwärmetauscher, bei dem das Mantelrohr durch Kaltverformung zwischen zwei Pressformen an das Förderrohr gefügt wird.

Aus der DE 34 08 626 A1 und der DE 29 40 299 A1 sind ähnliche Wärmetauscher bekannt, wobei der Außenmantel an seinem Ende eingezogen und mit dem Innenrohr verschweißt wird. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Doppelmantel, der mit einem Ein- bzw. Auslass für das Wärmeträgermittel versehen ist. Derartige geschweißte Doppelrohrleitungen lassen sich jedoch nur vor Ort exakt anpassen und herstellen. Geringe Abweichungen, z.B. nach einer Wiedermontage, können nur durch Einsatz erheblicher Biegekräfte oder durch Abtrennen und erneutes Anschweißen des Verbindungsflansches der Förderleitung ausgeglichen werden. Das Herstellen solcher Rohrleitungen ist sehr aufwendig, erfordert geschultes Schweißpersonal, und es mangelt an jeder Flexibilität bei geringfügigen Rohrleitungsänderungen.

Weiterhin werden spezielle T-Stücke oder Standardrohre zur Herstellung von Doppelmantelrohren angeboten, wie von den Firmen Parker-Hannifin oder GKN-Walterscheid (T-Verschraubungen z.B. T42LA3C, Konus-Reduzieranschluss z.B. RE D 42-22LA3C). Hierbei wird das T-Stück jeweils verwendet, um den Einlass bzw. Auslass des Wärmeträgermittels in dem Rohrabschnitt zu bilden. Gleichzeitig wird durch geeignete Schneidringverschraubungen der Doppelmantel am jeweiligen Ende abgeschlossen. Mit dieser Ausführung wird der Nachteil der geschweißten Ausführung teilweise beseitigt, indem bspw. jederzeit eine Kürzung der Rohrstücke durch Abschneiden der beiden Rohrstücke erreicht werden kann. Nachteilig bleiben jedoch die hohen Anschaffungspreise der benötigten Bauteile, der hohe Montageaufwand sowie die unpassende, zu große Dimensionierung der handelsüblichen T-Stücke.

Aus der DE 24 40 058 A1 ist ein Kühler für Prozessgase bekannt, der drei koaxiale Rohre hat. Dabei fasst ein Kopfstück zwei Rohre zusammen und dichtet diese mit einer Stopfbuchsenpackung und einer Linsendichtung ab. Die Montage ist durch viele Schraubverbindungen umständlich und zeitaufwendig. Darüber hinaus kann ein ungleichmäßiges Montieren zu Undichtigkeiten führen.

Problemstellung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Anschlusselement der eingangs genannten Art anzugeben, welches ein einfaches, schnelles sowie flexibles Befestigen eines Mantelrohres an einer Fördereinrichtung ermöglicht.

Lösung des Problems

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Anschlusselement nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Heiz- oder Kühlvorrichtung mit einem solchen Verschlusselement sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Anschlusselement vorgeschlagen für die Festlegung auf der Förderleitung sowie für die gleichzeitige Abdichtung gegenüber der Förderleitung aufweist. Auf jeder Seite des Mantelrohres müssen beispielsweise nur noch die Festlegungsmittel in Wirkstellung gebracht werden. Eine umständliche Montage aus mehreren Einzelteilen ist nicht mehr erforderlich. Mittels des erfindungsgemäßen Schnellverschlusses kann zusammen mit handelsüblichem Montagematerial, wie Rohrmaterial und Dichtungen, ein in der Montage sehr flexibles, kostengünstiges und kleindimensioniertes Heiz- oder Kühlelement für eine Förderleitung geschaffen werden.

Der erfindungsgemäße Schnellverschluss ist weiterhin leicht demontierbar und wieder montierbar. Die Längen für das Mantellrohr lassen sich vor Ort schnell abmessen, durch Schneiden eines Geradrohres einfach herstellen und installieren. Ein Schweißen der Rohre ist nicht erforderlich, die Montage kann auch von nicht geschultem Personal durchgeführt werden. Ebenso ergibt sich eine erhebliche Kostenreduzierung um bis zu 70% gegenüber dem bekannten Verfahren. Das erfindungsgemäße Bauteil ist sehr einfach und robust aufgebaut und verspricht damit eine lange Lebensdauer.

Als Mittel zum dichten Befestigen eignen sich handelsübliche Elemente, wie z.B. Überwurfmuttern und Ringdichtungen, die beim Festschrauben auf ein Gegengewinde am Anschlusselement abdichten. Zur Abdichtung des Mantelrohres kann eine oder mehrere Ringdichtungen in Verbindung mit einem formschlüssigen Anschlussteil, wie einer Stufenbohrung, vorgesehen sein, so dass das fest zu klemmende Mantelrohr einerseits mechanisch einen festen Sitz, andererseits fluidtechnisch eine dichte Verbindung erhält.

Nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Mittel zum Festlegen und Abdichten ein ringförmiges Dichtelement aufweisen, welches unter Erzeugung einer radialen Anpresskraft auf die Förderleitung in axialer Richtung und gegen eine Anlage des Anschlusselementes verschiebbar ist. Hierdurch wird in konstruktiv einfacher Weise mittels einer Ringdichtung ein Festklemmen des Anschlusselementes auf der Förderleitung als auch ein Abdichten erreicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die radiale Anpreß- und Dichtkraft des ringförmigen Dichtelementes auf der Förderleitung dadurch erzeugt, dass es mit einem konischen Ansatz an einer korrespondierenden Anlagefläche des Anschlusselementes zur Anlage gelangt. Durch die Relativverschiebung von konischem Ansatz des Dichtelementes und korrespondierender Anlagefläche des Anschlusselementes wird das Dichtelement radial auf die Förderleitung gepresst.

Durch Aufheben der in axialer Richtung auf das Dichtelement wirkenden Kraft lässt sich das Dichtelement aus dem Wirkungsbereich der Anlagefläche des Anschlusselementes herausschieben, wodurch eine einfache Demontage des Anschlusselementes erreicht ist.

Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, wenn die Anlage für das Dichtelement an einem koaxial bzgl. der Förderleitung angeordneten Anschlussstutzen gebildet ist, an dem ein das Dichtelement in axialer Richtung gegen die Anlage des Anschlusselementes verschiebendes Betätigungselement gehalten ist, wobei das Betätigungselement vorzugsweise als Überwurfmutter ausgebildet ist. Für die Montage des Anschlusselementes auf der Förderleitung muß daher nur die Überwurfmutter angezogen werden. In entsprechend einfacher Weise gestaltet sich die Demontage durch Abschrauben der Überwurfmutter von dem Außengewinde des Anschlussstutzens.

Die Bildung der doppelwandigen Rohrleitung wird weiterhin dadurch vereinfacht, dass das Anschlusselement eine ringförmige Aufnahme zum Einstecken des Mantelrohres aufweist. Es bedarf daher nur noch des Einsteckens des jeweiligen Mantelrohrendes in die Aufnahme des Anschlusselementes, ohne dass zusätzlich Befestigungsmittel erforderlich wären.

Für das Abdichten von Anschlusselement und Mantelrohr ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahme eine oder mehrere Ringnuten bzw. einen Einstich für ein oder mehrere an der Außenwandung des Mantelrohres zu liegen kommenden Dichtelemente aufweist.

Um eine ausreichende Führung des Mantelrohres beim Einstecken in die Aufnahme des Anschlusselementes zu erreichen, sollte die Einstecktiefe der Aufnahme wenigstens dem 0,8-fachen des Durchmessers des Mantelrohres entsprechen. Hierdurch ist auch eine gute Zentrierung des Mantelrohres im Anschlusselement gegeben.

Nach einem besonderen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Anschlusselement bereits einen Anschluss für ein Wärmeträgermedium, insbesondere eine Tülle aufweist, welche in das Anschlusselement einschraubbar ist. Der Anschluss für das Wärmeträgermedium befindet sich bevorzugt seitlich, radial nach außen weisend, so dass der Gesamtaufbau des Anschlusselementes nicht wesentlich breiter als das Mantelrohr ist. Durch die seitliche Anordnung des Anschlusses für das Wärmeträgermittel ist auch genügend Platz vorhanden für das Anbringen von Schläuchen oder anderen geeigneten Anschlussmitteln zur Zu- und Abfuhr des Wärmeträgermittels.

Schließlich liegt im Rahmen der Erfindung auch eine Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines durch eine Förderleitung zu fördernden Mediums mit einem koaxial zur Förderleitung angeordneten Mantelrohr sowie zwei erfindungsgemäßen Anschlusselementen.

Weitere Ziele, Vorteile Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der in der Zeichnung gezeigten Ausführung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Ausführungsbeispiel
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher beschrieben.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Heiz- oder Kühleinrichtung, ausgeführt als Doppelrohrleitung, auf einer Förderleitung 3 und einem Mantelrohr 2, in dem das Wärmeträgermittel längs eines Abschnittes der Außenfläche der Förderleitung 2, getrennt von dem darin geförderten Medium geführt wird.
Als wesentliche Bauelemente zum Herstellen der Heiz- oder Kühleinrichtung sind zwei Anschlusselemente 1 vorgesehen, von denen das eine das linke und das andere das rechte Ende der Heiz- und Kühleinrichtung bildet.
Das Mantelrohr 2 weist ersichtlich einen deutlich größeren Durchmesser als das Förderrohr 3 auf, wobei beide Rohre Standardrohre sind. Das Mantelrohr 2 hat eine kürzere Länge als das gerade Stück des Förderrohrs 3. An beiden Seiten des Mantelrohres 2 befindet sich je ein Anschlusselement 1.
Jedes Anschlusselement 1 hat auf der dem Mantelrohr 2 abgewandten Seite einen Anschlussstutzen 7, dessen Innenbohrung dem Außendurchmesser der Förderleitung 1 entspricht, und auf der anderen Seite eine Aufnahme 10 mit einer Bohrung, die dem Außendurchmesser des Mantelrohres 2 entspricht. Die zweite Aufnahme 10 weist eine Einstecktiefe für das Mantelrohr 2 auf, welche mindestens dem 0,8-fachen des Durchmessers des Mantelrohres 2 entspricht. Die Einstecktiefe wird durch eine innere Stufe 18 begrenzt, die als Anschlag beim Einschieben des Mantelrohres 2 dient.
Die Abdichtung des Mantelrohres 2 nach außen erfolgt über den in einer Ringnut 11 des Anschlusselementes 1 angeordneten Dichtring 12, der an der Außenmantelfläche des Mantelrohres 2 anliegt.
Möglich ist beim Anschluss des Mantelrohres auch die Verwendung einer anderen an sich bekannten Abdichtung oder eines an sich bekannten Verschlusses, wie z. B. mit einer Überwurfmutter, wie es auf der gegenüberliegenden Seite des Anschlusselementes 1 gezeigt und nachfolgend beschrieben ist.
Für die Festlegung und Abdichtung des Anschlusselementes 1 an der Förderleitung 3 weist das Anschlusselement 1 einen die Förderleitung 3 koaxial umgebenden Anschlussstutzen 7 auf, welcher ein Außengewinde 9 zum Aufschrauben einer auf die Förderleitung 3 aufgeschobene Überwurfmutter 8 aufweist. Zwischen Überwurfmutter 8 und Anschlussstutzen 7 befindet sich ein Dichtring 4, welcher, wie insbesondere aus der Darstellung des in der Figur rechts dargestellten Anschlusselementes 1 ersichtlich ist, einen konischen Ansatz 5 aufweist, welcher beim Verschrauben der Überwurfmutter 8 an einer korrespondierenden Anlagefläche des Anschlussstutzens 7 zur Anlage gelangt. Beim Verschieben der Schrägflächen von konischem Ansatz 5 des Dichtringes 4 und Anlagefläche 6 des Anschlusselementes 1 bzw. Anschlussstutzens 7 übt der Dichtring 4 eine radiale Anpresskraft auf die Förderleitung 3 aus, wodurch die Festlegung des Anschlusselementes 1 und gleichzeitig seine Abdichtung gegenüber der Förderleitung 3 erfolgt.
Die Ringdichtung 4 besteht aus Kunststoffmaterial, z.B. Teflon, Polyamid oder dergleichen, welches einerseits gute Dichtwirkungen aufweist und andererseits eine ausreichende Formstabilität besitzt, um den durch die Überwurfmutter 8 ausgeübten axialen Druckkräften stand zuhalten.
Zum Zu- oder Abführen des Wärmeträgermittels ist bei der hier gewählten Ausführungsform eine seitliche Gewindebohrung 13 in jedem Anschlusselement 1 vorgesehen, in welcher eine Tülle 14 angeordnet ist. Die Tülle 14 weist auf ihrer nach außen führenden Seite einen Anschluss 15 für eine Wärmeträgermittelzu- oder -ableitung 16 sowie für deren Befestigung mittels Schelle 17 (oder anderweitig) auf. Selbstverständlich sind auch für den Anschluss der Wärmeträgerleitung alle anderen herkömmlichen Verschlussarten, insbesondere automatische Schnell- oder Schnappverschlüsse, einsetzbar.
Wie in der Figur zu erkennen, können derartige Heiz- oder Kühlvorrichtungen, um höhere Heiz- bzw. Kühlleistungen oder weitere beheizte oder gekühlte Regionen anbieten zu können, mit handelsüblichen Verschraubungen mit gleichen oder ähnlichen Heiz- bzw. Kühlvorrichtungen verschraubt werden. Ebenso besteht in der Länge der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung eine große Wahlfreiheit. Die Länge des Mantelrohres 2 richtet sich ausschließlich nach der Länge des gerade verlaufenden, zugänglichen Abschnittes der Förderleitung 3.
Anwendungsmöglichkeiten dieser Heiz- und Kühleinrichtung gibt es z.B. bei Gießharzanlagen, in denen schon vorgemischte und/oder reaktive Materialien vor ihrer Reaktion transportiert werden, genauso wie in Förder- oder Spritzanlagen für thermoplastische Kunststoffe.
Möglich ist die Verwendung dieser Vorrichtung aber auch in vielen anderen Anwendungsgebieten, in denen Fluide auf einer bestimmten Temperatur gehalten oder auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden müssen. Gerade in der chemischen Industrie gibt es viele Prozesse, in denen eine konstante Temperaturhaltung ausgesprochen wichtig ist. Von der Temperaturhaltung bei empfindlichen oder viskositätsändernden Lebensmitteln (Eis, Milch, Honig), pharmazeutischen oder kosmetischen Stoffen (Cremes, Arzneien) bis zur Kühlhaltung reaktiver, exothermer oder explosiver Chemikalien oder der Warmhaltung sonst nicht mehr fließfähiger Stoffe reicht der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Auch extreme Temperaturen und Heiz- oder Kühlleistungen, von der Cryotechnik (Dosieren verflüssigter Gase) bis zum Heißkleber, sind mit der Erfindung realisierbar.

1: Anschlusselement
2: Mantelrohr
3: Förderleitung
4: Dichtelement
5: konischer Ansatz
6: Anlagefläche
7: Anschlussstutzen
8: Betätigungselement, Überwurfmutter
9: Außengewinde
10: Aufnahme
11: Einstich
12: Dichtelement
13: Anschluss
14: Tülle
15: Anschluss
16: Wärmeträgermittelzu- bzw. -ableitung
17: Schelle
18: Stufe

Claims

Anschlusselement zum Befestigen eines Mantelrohres (2) auf einer Förderleitung (3) zum Fördern von Medien, dadurch gekennzeichnet, dass es auf die Förderleitung (3) aufschiebbar ist und Mittel zur Festlegung und Abdichtung des Anschlusselementes im Klemmsitz auf der Förderleitung (1) aufweist.
Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Festlegen und Abdichten ein ringförmiges Dichtelement (4) aufweisen, welches unter Erzeugung einer radialen Anpresskraft auf die Förderleitung (3) in axialer Richtung gegen eine Anlage des Anschlusselementes (1) verschiebbar ist.
Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtelement (4) mit einem konischen Ansatz (5) an einer korrespondierenden Anlagefläche (6) des Anschlusselementes (1) zur Anlage gelangt.
Anschlusselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage für das Dichtelement (4) an einem koaxial bezüglich der Förderleitung (3) angeordneten Anschlussstutzen (7) gebildet ist, an dem ein das Dichtelement (4) in axialer Richtung gegen die Anlage des Anschlusselementes (1) verschiebendes Betätigungselement gehalten ist.
Anschlusselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Überwurfmutter (8) ausgebildet ist, welche auf ein Außengewinde (9) des Anschlussstutzens (7) aufschraubbar ist.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (4) aus geeignetem Kunststoff besteht.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine ringförmige Aufnahme (10) zum Einstecken des Mantelrohres (2) aufweist.
Anschlusselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (10) einen oder mehrere Einstiche (11) für eine oder mehrere an der Außenwandung des Mantelrohrs (2) zu liegen kommenden Dichtelemente (12) aufweist.
Anschlusselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecktiefe der Aufnahme (10) wenigstens dem 0,8-fachen des Durchmessers des Mantelrohres (2) entspricht.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Anschluss (13) für ein Wärmeträgermedium aufweist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (13) für das Wärmeträgermedium eine Tülle (14) aufweist, welche in das Anschlusselement (1) einschraubbar ist.
Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines in einer Förderleitung (3) zu fördernden Mediums mit einem koaxial zur Förderleitung (3) angeordnetem Mantelrohr (2) sowie zwei Anschlusselementen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.