DE102015103723A1

DE102015103723A1 - Rohrförmiges Isolierstück

Info

Publication number: DE102015103723A1
Application number: DE102015103723.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Maier; Reiner Fahrmann
Original assignee: Franz Schuck GmbH
Current assignee: Franz Schuck GmbH
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Isolierstück (1) zum Einbau in eine Rohrleitung (2), mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt (3, 4), zwischen deren einander zugewandten Enden (3a, 4a) wenigstens ein Isolierring (5) angeordnet ist. Der Isolierring (5) ist dabei aus einem Keramikwerkstoff gebildet, wobei ein Einfassungselement (6) am Außenumfang des Isolierrings (5) vorgesehen ist, und das Einfassungselement (6) um den Außenumfang des Isolierrings (5) umläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Isolierstück zum Einbau in eine Rohrleitung, mit einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt zwischen deren einander zugewandten Enden ein Isolierring angeordnet ist.
Ein gattungsgemäßes rohrförmiges Isolierstück ist aus der EP 2 216 577 B1 bekannt.
Rohrförmige Isolierstücke werden im Rohrleitungsbau zur Unterbrechung der metallischen Leitfähigkeit von Rohrleitungen eingesetzt.
Um die elektrische Leitfähigkeit einer Rohrleitung zu unterbrechen, wird in die Rohrleitung an geeigneten Stellen ein rohrförmiges Isolierstück eingesetzt. Das rohrförmige Isolierstück weist dabei zwei Rohrabschnitte auf, zwischen denen sich wenigstens ein Isolierring befindet, um die Rohrabschnitte elektrisch voneinander zu isolieren.
In der gattungsgemäßen Schrift, der EP 2 216 577 B1 , wird dabei vorgeschlagen, den Isolierring sowie die beiden angrenzenden Rohrabschnitte von einem dritten Rohrabschnitt (Glocke) zu umfassen. Dieser dritte Rohrabschnitt kann dabei beispielsweise durch eine Schweißnaht mit einem der beiden ersten Rohrabschnitte elektrisch verbunden sein, während eine elektrische Verbindung mit dem anderen Rohrabschnitt durch den Isolierring und einen Hohlraum bzw. einen Luftraum verhindert wird.
Der Isolierring gemäß der EP 2 216 577 B1 ist vorzugsweise aus einem nur sehr schwach bis überhaupt nicht elektrisch leitenden Material gebildet.
Außenseitig auf das rohrförmige Isolierstück kann gemäß der EP 2 216 577 B1 ein Korrosionsschutz aufgebracht sein.
Aus der DE 10 2010 039 242 A1 ist ein weiteres Isolierstück bekannt. Dieses ist für Fernwärmeleitungen vorgesehen und weist einen ersten rohrförmigen Abschnitt und einen zweiten rohrförmigen Abschnitt auf, zwischen denen ein elektrisch isolierender Isolierring eingesetzt ist. Der Isolierring ist dabei aus einem Glasgewebe, einem Glasfilamentgewebe, einem Glasfasermaterial oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet.
Den Isolierringen, die bei rohrförmigen Isolierstücken eingesetzt werden, kommt die Aufgabe zu, die beiden rohrförmigen Abschnitte des Isolierstücks möglichst zuverlässig elektrisch voneinander zu isolieren. Typischerweise ist einer der rohrförmigen Abschnitte mit einer Zuleitung und der andere rohrförmige Abschnitt mit einer weiterführenden Leitung der Rohrleitung verbunden. Dabei muss im Regelfall in Kauf genommen werden, dass ab einer bestimmten Spannungsstärke Spannung zwischen den beiden rohrförmigen Abschnitten übertragen wird bzw. Funken überspringen. Dabei ist zu beachten, dass der Isolierring und das Isolierstück als Ganzes selbst in diesem Fall nicht zerstört werden, sondern das Isolierstück seine Funktion behält. Besonders hohe Spannungen treten dann auf, wenn ein Blitz in die Rohrleitung einschlägt. Um diese Gefahr zur reduzieren, wird im Stand der Technik auch ein externer Blitzschutz eingesetzt.
Besondere Anforderungen an den Isolierring stellen sich, wenn durch die Rohrleitung sogenannte kritische, gasförmige Medien transportiert werden, wie zum Beispiel Sauerstoff, Wasserstoff, aggressive und/oder korrosive und/oder giftige Medien, Industriegas, wie Butan und Propan, Ammoniak oder FCKW (Fluorkohlenwasserstoff). Ähnliches gilt auch für aggressive, korrosive und giftige Flüssigkeiten. Der Isolierring muss in diesen Fällen aus einem Material gebildet sein, welches möglichst dauerhaft dem kritischen Medium widersteht und seine Funktion behält.
Bei Sauerstoffrohrleitungen ist es aus der Praxis bekannt, Isolierringe einzusetzen, die aus einem Melaminharz bestehen und eine Beschichtung aus Teflon aufweisen. Melaminharz weist insbesondere für kritische Medien gute Eigenschaften auf, allerdings können die Poren des Melaminharzes Sauerstoff durchlassen, weshalb noch zusätzlich eine Teflonbeschichtung im Stand der Technik vorgesehen ist. Ein derart hergestellter Isolierring ist jedoch nicht ausreichend gegen einen Brand, der insbesondere bei einem Blitzschlag auftreten könnte, geschützt, da sich Melaminharz entzünden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rohrförmiges Isolierstück zum Einbau in eine Rohrleitung zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik löst, insbesondere undurchlässig für das in der Rohrleitung transportierte Medium ist und die beiden Rohrabschnitte des rohrförmigen Isolierstücks möglichst zuverlässig und dauerhaft elektrisch voneinander isoliert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße rohrförmige Isolierstück zum Einbau in eine Rohrleitung weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Rohrabschnitt auf, zwischen deren einander zugewandten Enden wenigstens ein Isolierring angeordnet ist. Der Isolierring ist dabei erfindungsgemäß aus einem Keramikwerkstoff gebildet, wobei ein Einfassungselement am Außenumfang des Isolierrings vorgesehen ist und das Einfassungselement um den Außenumfang des Isolierrings umläuft.
Ein Keramikwerkstoff eignet sich in besonderer Weise, um zwei Rohrabschnitte elektrisch voneinander zu isolieren. Ein Isolierring aus einem Keramikwerkstoff ist nicht brandgefährdet, weshalb dieser selbst bei einem Blitzschlag mit sehr hohen Spannungen seine Funktionsfähigkeit im Regelfall nicht verliert. Des Weiteren ist ein Isolierring aus einem Keramikwerkstoff beständig gegenüber den meisten kritischen Medien und zudem gasdicht, weshalb sich ein Keramikwerkstoff insbesondere zur Verwendung in sauerstoffführenden Leitungen bzw. Sauerstoffrohrleitungen eignet. Ein Isolierring aus einem Keramikwerkstoff eignet sich jedoch auch für andere kritische, gasförmige Medien, wie zum Beispiel Wasserstoff, Industriegase (z. B. Butan und Propan), Ammoniak, FCKW (Fluorkohlenwasserstoff), und allgemein für aggressive, hochkorrosive und giftige gasförmige Medien sowie auch für giftige und aggressive Flüssigkeiten.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich ein Isolierring aus einem Keramikwerkstoff in einem rohrförmigen Isolierstück zwischen einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt einsetzen lässt, wenn ein Einfassungselement am Außenumfang des Isolierrings vorgesehen ist und dieses um den Außenumfang des Isolierrings umläuft. Die Verwendung eines Keramikwerkstoffs zur Ausbildung eines Isolierrings eines rohrförmigen Isolierstücks war im Stand der Technik nicht vorgesehen, da derart gebildete Isolierringe spröde sind und der Isolierring insbesondere durch Biegebelastungen und beim Auftreten einer Kantenpressung vergleichsweise schnell zerbricht bzw. reißt. Nachdem das rohrförmige Isolierstück zum Einbau in eine Rohrleitung vorgesehen ist, kann es sowohl beim Einbau als auch beim Betrieb zu einer Biegebeanspruchung und auch zu einer Kantenpressung kommen. Daher schien die Ausbildung eines Isolierrings aus einem Keramikwerkstoff nicht geeignet zu sein. Dieses Problem haben die Erfinder nunmehr durch das Einfassungselement gelöst.
Das Einfassungselement stabilisiert den Isolierring aus dem Keramikwerkstoff derart, dass dessen Bruchneigung bei einer Biegebelastung oder einer Kantenpressung signifikant verringert ist und sich daher der Isolierring aus einem Keramikwerkstoff ausbilden lässt und dessen Vorteile genutzt werden können.
Erfindungsgemäß kann das Einfassungselement als Manschette, Bandage oder als umlaufender Ring ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Einfassungselement aus Metall, vorzugsweise aus Stahl und besonders bevorzugt aus Edelstahl, ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass das Einfassungselement eine Druckkraft auf den Isolierring ausübt. Vorzugsweise ist des Einfassungselement auf den Außenumfang des Isolierrings aufgeschrumpft. Das Einfassungselement spannt sich somit beim Abkühlen auf den Isolierring aus dem Keramikwerkstoff auf und übt eine Druckkraft auf diesen aus. Gegenüber einer derartigen Druckkraft ist ein Keramikwerkstoff relativ unempfindlich.
Das Einfassungselement unterstützt zudem, dass der in den Rohrabschnitten bzw. der Rohrleitung herrschende hohen Innendruck von dem Isolierring aus dem Keramikwerkstoff problemlos aufgenommen werden kann, ohne dass dieser auseinandergedrückt wird.
Als Keramikwerkstoff eignet sich insbesondere eine Keramik in gasdichter Qualität, vorzugsweise eine reine Keramik und vorzugsweise eine Keramik ohne Poren.
Als Keramikwerkstoff eignet sich insbesondere Zirkonoxid bzw. Zirconiumdioxid. Allgemein lassen sich bevorzugt Oxidkeramikwerkstoff einsetzen.
Von Vorteil ist es, wenn zwischen dem Isolierring und dem angrenzenden Ende des ersten Rohrabschnitts und/oder dem angrenzenden Ende des zweiten Rohrabschnitts ein Dichtungsring angeordnet ist. Hierbei kann es sich vorzugsweise um einen O-Ring handeln, beispielsweise aus einem Elastomer, beispielsweise einem Fluorelastomer. Derartige Fluorelastomere sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Viton, beispielsweise Viton VR1 des Unternehmens Dupont, USA bekannt.
Von Vorteil ist es, wenn der Dichtungsring in eine ringförmig umlaufende Nut in dem angrenzenden Ende des Rohrabschnitts wenigstens teilweise eingelegt bzw. eingebracht ist.
Erfindungsgemäß kann ein dritter Rohrabschnitt vorgesehen sein, welcher den Isolierring aus dem Keramikwerkstoff mit dem Einfassungselement und wenigstens teilweise den ersten und den zweiten Rohrabschnitts an deren Außenumfang umfasst.
Ein derartiger Rohrabschnitt ist grundsätzlich aus der EP 2 216 577 B1 bekannt und wird im Stand der Technik auch als Glocke bezeichnet.
Von Vorteil ist es, wenn der erste Rohrabschnitt an seinem Außenumfang einen vorspringenden, ringförmig umlaufenden Absatz aufweist, an dem der dritte Rohrabschnitt mit einem stirnseitigen Ende anliegt.
Von Vorteil ist es ferner, wenn der zweite Rohrabschnitt an seinem Außenumfang einen ringförmig umlaufenden Rücksprung aufweist und der dritte Rohrabschnitt an seinem Innenumfang einen nach innen gerichteten ringförmig umlaufenden Vorsprung aufweist, der dem Rücksprung des zweiten Rohrabschnitts gegenüberliegt.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens zwischen dem Außenumfang des ersten Rohrabschnittes und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnittes und/oder dem Außenumfang des zweiten Rohrabschnitts und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnitts ein Hohlraum ausgebildet ist, in den ein Isoliermittel eingebracht ist, welches den ersten und/oder den zweiten Rohrabschnitt von dem dritten Rohrabschnitt isoliert.
Vorzugsweise befindet sich ein derartiger Hohlraum nur zwischen dem Außenumfang des zweiten Rohrabschnitts und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnitts, und zwar derart, dass diese beiden Rohrabschnitte elektrisch voneinander isoliert sind.
Von Vorteil ist es, wenn das Isoliermittel als zweiter Isolierring und/oder als isolierende Ausgussmasse und/oder als Gas ausgebildet ist.
Bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen rohrförmigen Isolierstücks in Sauerstoffrohrleitungen bzw. zum Transport von Sauerstoff eignet es sich besonders, wenn der Hohlraum von einer Ausgussmasse, vorzugsweise einem Harz, insbesondere einem Kunstharz, besonders bevorzugt einem Epoxidharz, ausgefüllt ist. Dabei ist vorzugsweise jeder Hohlraum zwischen dem dritten Rohrabschnitt und dem ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt mit einem Isoliermittel, vorzugsweise dem Harz, ausgefüllt, damit sich kein brandgefährdetes Sauerstoffgemisch bilden kann.
Insofern der zweite Rohrabschnitt einen Rücksprung und der dritte Rohrabschnitt einen korrespondierenden nach innen gerichteten, ringförmig umlaufenden Vorsprung aufweist, kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Rücksprung und dem Vorsprung vorzugsweise ergänzend zu der Verwendung der isolierenden Ausgussmasse ein zweiter Isolierring eingesetzt ist. Der zweite Isolierring kann aus einem herkömmlichen Elektro-Isolierstoff gebildet sein, wozu sich beispielsweise eine Ausbildung aus Hartpapier, Glasgewebe oder einem Melaminharzgewebe eignet.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Rohrabschnitt an ihren von dem Isolierring abgewandten Enden mit einer Rohrleitung verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.
Von Vorteil ist es, wenn der erste und/oder der zweite Rohrabschnitt, vorzugsweise beide Rohrabschnitte, an ihren dem Isolierring aus dem Keramikwerkstoff zugewandten Enden einen Bund aufweisen.
Die Ausbildung eines, vorzugsweise zweier Bünde hat den Vorteil, dass eine Verbiegung des rohrförmigen Isolierstücks in diesem Bereich reduziert wird, insbesondere wird durch die Ausbildung von Bünden die Flächenpressung auf den dazwischenliegenden Isolierring reduziert. Die Gefahr einer Beschädigung des Isolierrings wird somit durch die Ausbildung der Enden der beiden Rohrabschnitte mit jeweils einem Bund, der an den Isolierring angrenzt, verringert.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Bund eine Höhe aufweist, die das 1,5- bis 2,5-Fache, vorzugsweise das 1,8- bis 2-Fache höher ist als dies der Fall wäre, wenn der Bund derart gestaltet würde, wie dies das derzeit hierfür geltende Regelwerk definiert. Das heißt, die aus dem Regelwerk sich ergebende Bundhöhe wird mit einem Faktor von 1,5 bis 2,5, vorzugsweise 1,8 bis 2, multipliziert.
Von Vorteil ist es, wenn der Bund eine Höhe aufweist, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise mindestens dem Vierfachen, besonders bevorzugt dem Drei- bis Zehnfachen und ganz besonders bevorzugt dem Vier- bis Achtfachen der Mindestwandstärke des jeweiligen Rohrabschnitts entspricht. Die Mindestwandstärke des jeweiligen Rohrabschnitts lässt sich im Regelfall an dem von dem Isolierring abgewandten Ende des jeweiligen Rohrabschnitts bestimmen, wobei eine eventuell dort vorhandene Anschrägung, die insbesondere vorgesehen sein kann, um dort eine Schweißnaht anzusetzen, bei der Bestimmung der Mindestwandstärke nicht berücksichtigt wird.
Von Vorteil ist es, wenn der Isolierring aus dem Keramikwerkstoff an wenigstens einer Stirnseite einen gezackten und/oder geriffelten und/oder einen mit Vor- und Rücksprüngen versehenen Oberflächenabschnitt aufweist.
Ein derart gestalteter Oberflächenabschnitt hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um die Durchschlagsfestigkeit des rohrförmigen Isolierstücks beim Auftreten von hohen Spannungen zu verbessern. Insbesondere bei einem Blitzschlag, bei dem regelmäßig hohe Spannungen auftreten, kann es zu einem Funkenüberschlag zwischen den Rohrabschnitten kommen. Typischerweise erfolgt dies dadurch, dass ein Funke zwischen dem dritten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt überspringt, wobei der Funke im Allgemeinen entlang der Oberfläche eines Materials verläuft. Bei dem erfindungsgemäßen rohrförmigen Isolierstück ist zu erwarten, dass der Funke beispielsweise vom zweiten Rohrabschnitt entlang des Isolierrings radial nach außen zu dem dritten Rohrabschnitt verläuft. Dadurch, dass erfindungsgemäß ein gezackter und/oder geriffelter und/oder mit Vor- und Rücksprüngen versehener Oberflächenabschnitt vorgesehen ist, verlängert sich der Weg, den der Funke entlang der Oberfläche des Isolierrings zurücklegen muss, um vom zweiten Rohrabschnitt zum dritten Rohrabschnitt (oder umgekehrt) zu gelangen. Dadurch erhöht sich die Durchschlagsfestigkeit des rohrförmigen Isolierstücks bzw. ein Funke springt erst bei einer entsprechend höheren Spannung, vorzugsweise erst bei einer Spannung von 5.000 Volt und höher, über.
Grundsätzlich kann der derart gestaltete Oberflächenabschnitt an einer oder auch an beiden Seiten des Isolierrings ausgebildet sein. Insofern vorzugsweise vorgesehen ist, dass der erste oder der zweite Rohrabschnitt mit dem dritten Rohrabschnitt elektrisch, z. B. durch eine Schweißnaht, verbunden und von dem jeweils anderen durch ein Isoliermittel getrennt ist, genügt es, wenn der Isolierring aus dem Keramikwerkstoff einen derart gestalteten Oberflächenabschnitt an der Stirnseite aufweist, die dem Rohrabschnitt zugewandt ist, der von dem dritten Rohrabschnitt durch das Isoliermittel getrennt ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Oberflächenabschnitt an das Isoliermittel angrenzt.
Von Vorteil ist es, wenn der Oberflächenabschnitt radial außenliegend an der Stirnseite des Isolierrings aus dem Keramikwerkstoff angeordnet ist und ringförmig umläuft.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Isolierring aus dem Keramikwerkstoff zur Ausbildung des Oberflächenabschnitts an einer Stirnseite einen ringförmigen Rücksprung aufweist, der sich radial vom Außenumfang bis zu einem Absatz nach innen erstreckt.
Eine derartige Gestaltung hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um die Durchschlagsfestigkeit des erfindungsgemäßen rohrförmigen Isolierstücks weiter zu erhöhen.
Von Vorteil ist es, wenn der Absatz und der durch den Rücksprung gebildete Oberflächenabschnitt eine gezackte und/oder geriffelte und/oder mit Vor- und Rücksprüngen versehene Oberflächenstruktur aufweisen. Durch den Rücksprung und den Absatz wird nicht nur der Weg entlang des Oberflächenabschnitts für einen überspringenden Funken verlängert, sondern dieser muss auch zunächst in Axialrichtung verlaufen und kann dann erst in Radialrichtung nach außen springen, so dass auch dadurch der Weg länger wird.
Das erfindungsgemäße rohrförmige Isolierstück eignet sich insbesondere zum Einbau in eine Sauerstoffleitung und ist hierfür vorzugsweise vorgesehen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Rohrleitung um eine Sauerstoffrohrleitung.
Eine Sauerstoffrohrleitung lässt sich besonders vorteilhaft weiterbilden, wenn diese mit einem rohrförmigen Isolierstück, wie vorstehend beschrieben und in den Ansprüchen 1 bis 21 dargestellt, versehen ist.
Eine Sauerstoffrohrleitung lässt sich besonders vorteilhaft in elektrisch voneinander getrennte Abschnitte einteilen, wenn diese mit einem rohrförmigen Isolierstück, wie vorstehend beschrieben und in den Ansprüchen 1 bis 21 dargestellt, versehen ist.
Das erfindungsgemäße rohrförmige Isolierstück bzw. eine damit versehene Sauerstoffrohrleitung oder allgemein eine Rohrleitung für kritische Medien kann vorzugsweise überirdisch verlegt werden. Dabei kann außenseitig vorzugsweise eine Lackierung, besonders bevorzugt eine nicht elektrisch leitende Mehrschichtlackierung, aufgebracht sein.
Bei einer unterirdischen Verlegung kann außenseitig vorzugsweise eine Polyurethanbeschichtung auf das rohrförmige Isolierstück aufgebracht sein.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes rohrförmiges Isolierstück, welches in eine Rohrleitung eingebaut ist, in einer ersten Ausführungsform;
2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes rohrförmiges Isolierstück, welches in eine Rohrleitung eingebaut ist, in einer zweiten Ausführungsform; und
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des erfindungsgemäßen Isolierrings aus einem Keramikwerkstoff.
Die 1 und 2 zeigen ein rohrförmiges Isolierstück 1, welches in eine, nur beispielhaft dargestellte, Rohrleitung 2 eingebaut ist.
Das rohrförmige Isolierstück 1 weist dabei einen ersten Rohrabschnitt 3 und einen zweiten Rohrabschnitt 4 auf, zwischen deren einander zugewandten Enden 3a, 4a ein Isolierring 5 angeordnet ist. Der Isolierring 5 ist aus einem Keramikwerkstoff, vorzugsweise aus der Gruppe der Oxidkeramiken, besonders bevorzugt aus Zirconiumdioxid (auch als Zirkonoxid bezeichnet), gebildet. Es handelt sich vorzugsweise um einen Keramikwerkstoff, der gasdicht ist.
Wie sich aus den 1, 2 und 3 ergibt, ist ein Einfassungselement 6 vorgesehen. Das Einfassungselement 6 läuft am Außenumfang des Isolierrings 5 um diesen herum und übt eine Druckkraft auf den Isolierring 5 aus dem Keramikwerkstoff aus. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Einfassungselement 6 auf den Isolierring 5 aufgeschrumpft ist Das Einfassungselement 6 ist im Ausführungsbeispiel als Stahlbandage ausgebildet, wobei alternativ auch andere Ausbildungen aus Metall, insbesondere auch aus Edelmetall, möglich sind und es sich zum Beispiel auch um eine Manschette oder einen Ring handeln kann. Das Einfassungselement 6 muss dabei keine umlaufende geschlossene Oberfläche aufweisen. Es genügt, wenn dieses geeignet ist, den Keramikring außenseitig zu umfassen und auf diesen eine Druckkraft auszuüben.
Im Ausführungsbeispiel ist gemäß den 1 und 2 vorgesehen, dass der erste und der zweite Rohrabschnitt 3, 4 an ihren von dem Isolierring 5 abgewandten Enden mit der Rohrleitung 2 verschweißt sind. Dies ist optional und durch zwei Schweißnähte 11 dargestellt. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass nur einer der Rohrabschnitte 3, 4 mit der Rohrleitung 2 verbunden ist.
Wie sich aus den 1 und 2 ferner ergibt, ist zwischen dem Isolierring 5 und beiden angrenzenden Enden 3a, 4a der Rohrabschnitte 3, 4 jeweils ein Dichtungsring 7 angeordnet. Es kann sich hierbei um einen herkömmlichen O-Ring handeln. Die Dichtungsringe 7 sind jeweils in eine ringförmig umlaufende Nut 8 in dem angrenzenden Enden 3a, 4a der Rohrabschnitte 3, 4 wenigstens teilweise eingelegt. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass die Dichtungsringe 7 nach dem Zusammenbau des rohrförmigen Isolierstücks 1 gasdicht zwischen die Enden 3a, 4a und dem angrenzenden Isolierring 5 eingepresst sind.
Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, ist erfindungsgemäß ein dritter Rohrabschnitt 9 vorgesehen, welcher den Isolierring 5 mit dem Einfassungselement 6 und wenigstens Teilstücke des ersten und des zweiten Rohrabschnitts 3, 4 an deren Außenumfang umfasst. Es kann dabei vorgesehen sein, dass bei der Montage des rohrförmigen Isolierstücks 1 zunächst der erste Rohrabschnitt 3 und der zweite Rohrabschnitt 4 mit dem dazwischenliegenden Isolierring 5 und den Dichtungsringen 7 montiert wird. Anschließend wird dann der dritte Rohrabschnitt 9 außenseitig aufgeschoben. Dabei kann, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, vorgesehen sein, dass der erste Rohrabschnitt 3 an seinem Außenumfang einen vorspringenden, ringförmig umlaufenden Absatz 10 aufweist, an dem der dritte Rohrabschnitt 9 mit einem stirnseitigen Ende anliegt. Die Verbindung kann dabei vorzugsweise durch eine Schweißnaht 11, wie in den 1 und 2 dargestellt, dauerfest hergestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist optional ferner vorgesehen, dass der zweite Rohrabschnitt 4 an seinem Außenumfang einen ringförmig umlaufenden Rücksprung 12 aufweist, und der dritte Rohrabschnitt 9 an seinem Innenumfang einen nach innen gerichteten, ringförmig umlaufenden Vorsprung 13 aufweist, der dem Rücksprung 12 des zweiten Rohrabschnitts 4 gegenüberliegt.
Dadurch wird eine stabile und sichere Anlage geschaffen und der dritte Rohrabschnitt 9 kann für das rohrförmige Isolierstück 1 eine schützende Funktion, insbesondere vor mechanischen Beschädigungen übernehmen. Wie sich aus den 1 und 2 ferner ergibt, ist zwischen dem Außenumfang des zweiten Rohrabschnitts 4 und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnitts 9 ein Hohlraum ausgebildet, in den ein Isoliermittel 14, 15 eingebracht ist, durch welches der zweite Rohrabschnitt 4 von dem dritten Rohrabschnitt 9 elektrisch isoliert ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Isoliermittel einerseits um einen zweiten Isolierring 14 sowie um eine isolierende Ausgussmasse 15. Bei dem zweiten Isolierring 14 kann es sich um einen herkömmlichen, elektrisch isolierenden Ring, beispielsweise aus einem Melaminharzgewebe, handeln. Bei der Ausgussmasse 15 kann es sich beispielsweise um ein gießfähiges Harz, insbesondere ein Epoxidharz handeln.
Im Hinblick auf die Montage des rohrförmigen Isolierstücks 1 ist zu beachten, dass zumindest der zweite Isolierring 14 eingelegt wird, bevor der dritte Rohrabschnitt 9 außenseitig aufgeschoben wird. Die Ausgussmasse 15 kann vorzugsweise nach der Montage des dritten Rohrabschnitts 9 eingebracht werden, wozu entsprechende Zugangsöffnungen in dem dritten Rohrabschnitt 9 vorgesehen sein können.
Wie sich aus den 1 und 2 des Weiteren ergibt, weisen der erste Rohrabschnitt 3 und der zweite Rohrabschnitt 4 an ihren dem Isolierring 5 zugewandten Ende 3a, 4a jeweils einen Bund 30, 40 auf. Die Bünde 30, 40 weisen eine Höhe S₂, T₂ auf, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise dem Vierfachen, besonders bevorzugt dem Drei- bis Zehnfachen und ganz besonders bevorzugt dem Drei- bis Sechsfachen der Mindestwandstärke S₁, T₁ des jeweiligen Rohrabschnitts 3, 4 entspricht.
Im Ausführungsbeispiel weist der Isolierring 5 mit dem aufgeschrumpten Einfassungselement 6 dieselbe Höhe bzw. denselben Außendurchmesser auf, wie der Bund 30. Dies ist optional, eignet sich für das Ausführungsbeispiel jedoch in besonderem Maße.
Außenseitig auf das rohrförmige Isolierstück 1 und optional auch noch auf ein Teilstück der angrenzenden Rohrleitung 2 kann eine Lackierung 16, vorzugsweise eine nicht elektrisch leitende Mehrschichtlackierung, aufgebracht sein.
Dies ist in der 1 beispielhaft dargestellt.
2 zeigt prinzipmäßig den möglichen Einsatz eines weiteren Dichtungsrings 17, der in eine Nut im Außenumfang des Bundes 30 eingebracht sein kann.
Die Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 unterscheiden sich voneinander im Wesentlichen durch den Blitzschutz, das heißt die Durchschlagsfestigkeit gegen Blitzschlag. Wie sich der 1 entnehmen lässt, weist der Bund 40 radial außen eine Nut 18 auf, und zwar in dem Bereich, der an dem Isolierring 5 angrenzt. Die Nut 18 erstreckt sich dabei vom Außenumfang ein Teilstück in den Bund 40 hinein, wodurch der Weg, den ein Funke nehmen muss, um von dem zweiten Rohrabschnitt 4 zum dritten Rohrabschnitt 9 zu gelangen, verlängert wird, insbesondere wenn der Funke entlang der Oberfläche (Stirnseite) des Isolierrings 5 verläuft.
Dies ist bereits eine geeignete Maßnahme, um die Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen.
Die 2 und 3 zeigen hierfür eine unabhängige, erfinderische Weiterentwicklung. Optional ist auch im Ausführungsbeispiel gemäß 2 eine Nut 18 vorgesehen. Zusätzlich weist jedoch der Isolierring 5 an der dem zweiten Rohrabschnitt 4 zugewandten Stirnseite einen gezackten und/oder geriffelten und/oder mit Vor- und Rücksprüngen versehenen Oberflächenabschnitt 19 auf. Der Oberflächenabschnitt 19 befindet sich dabei im Ausführungsbeispiel radial außenliegend an der Stirnseite des Isolierrings 5 und läuft ringförmig um. Der Oberflächenabschnitt 19 grenzt dabei vorzugsweise an die Ausgussmasse 15 bzw. den vor Verfüllen der Ausgussmasse 15 dort vorhandenen Hohlraum zwischen dem zweiten Rohrabschnitt 4 und dem dritten Rohrabschnitt 9 an.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Isolierring 5 zur Ausbildung des Oberflächenabschnitts 19 einen ringförmigen Rücksprung 19a aufweist, der sich radial vom Außenumfang des Isolierrings 5 bis zu einem Absatz 19b nach innen erstreckt. Vergrößert ist dies in der 3 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist dabei optional vorgesehen, dass sowohl der Absatz 19b als auch der durch den Rücksprung 19a gebildete Oberflächenabschnitt 19 eine gezackte und/oder geriffelte und/oder mit Vor- und Rücksprüngen versehene Oberfläche aufweist.
Im Ausführungsbeispiel ist optional vorgesehen, dass das Einfassungselement 6 eine axiale Länge aufweist, die geringer ist als die Stärke des Isolierrings 5 im Bereich des Rücksprungs 19a, so dass ein weiterer Absatz ausgebildet wird, um einen Funkenüberschlag auf das Einfassungselement 6, welches typischerweise aus Metall gebildet ist und an den dritten Rohrabschnitt 9 angrenzt, weiter zu verringern.
Das erfindungsgemäße rohrförmige Isolierstück 1, so wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, eignet sich besonders für Sauerstoffrohrleitungen, d. h. Ausbildungen, bei denen die Rohrleitungen 2 zum Transport von Sauerstoff vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2216577 B1 [0002, 0005, 0006, 0007, 0027]
DE 102010039242 A1 [0008]

Claims

Rohrförmiges Isolierstück zum Einbau in eine Rohrleitung, mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Rohrabschnitt zwischen deren einander zugewandten Enden wenigstens ein Isolierring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (5) aus einem Keramikwerkstoff gebildet ist, wobei ein Einfassungselement (6) am Außenumfang des Isolierrings (5) vorgesehen ist, und das Einfassungselement (6) um den Außenumfang des Isolierrings (5) umläuft.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfassungselement (6) eine Druckkraft auf den Isolierring (5) ausübt.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Isolierring (5) und dem angrenzenden Ende (3a) des ersten Rohrabschnitts (3) und/oder dem angrenzenden Ende (4a) des zweiten Rohrabschnitts (4) ein Dichtungsring (7) angeordnet ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (7) in eine ringförmig umlaufende Nut (8) in dem angrenzenden Ende (3a bzw. 4a) des Rohrabschnitts (3 bzw. 4) wenigstens teilweise eingelegt ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Rohrabschnitt (9) vorgesehen ist, welcher den Isolierring (5) mit dem Einfassungselement (6) und wenigstens teilweise den ersten und den zweiten Rohrabschnitt (3, 4) an deren Außenumfang umfasst.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rohrabschnitt (3) an seinem Außenumfang einen vorspringenden, ringförmig umlaufenden Absatz (10) aufweist, an dem der dritte Rohrabschnitt (4) mit einem stirnseitigen Ende anliegt.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rohrabschnitt (4) an seinem Außenumfang einen ringförmig umlaufenden Rücksprung (12) aufweist und der dritte Rohrabschnitt (9) an seinem Innenumfang einen nach innen gerichteten, ringförmig umlaufenden Vorsprung (13) aufweist, der dem Rücksprung (12) des zweiten Rohrabschnitts (4) gegenüberliegt.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwischen dem Außenumfang des ersten Rohrabschnittes (3) und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnittes (9) und/oder dem Außenumfang des zweiten Rohrabschnitts (4) und dem Innenumfang des dritten Rohrabschnitts (9) ein Hohlraum ausgebildet ist, in den ein Isoliermittel (14, 15) eingebracht ist, weiches den ersten und/oder den zweiten Rohrabschnitt (3, 4) von dem dritten Rohrabschnitt (9) isoliert.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermittel als zweiter Isolierring (14) und/oder als isolierende Ausgussmasse (15) und/oder als Gas ausgebildet ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfassungselement (6) als Bandage, Ring oder Manschette ausgebildet ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfassungselement (6) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, ausgebildet ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfassungselement (6) auf dem Außenumfang des Isolierrings (5) aus dem Keramikwerkstoff aufgeschrumpft ist.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Rohrabschnitt (3, 4) an ihren von dem Isolierring (5) abgewandten Enden mit einer Rohrleitung (2) verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Rohrabschnitt (3, 4) an ihren dem Isolierring (5) aus dem Keramikwerkstoff zugewandten Enden (3a, 4a) einen Bund (30, 40) aufweisen.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (30 bzw. 40) eine Höhe aufweist, die mindestens dem Dreifachen, vorzugsweise mindestens dem Vierfachen, besonders bevorzugt dem Drei- bis Zehnfachen und ganz besonders bevorzugt dem Vier- bis Achtfachen der Mindestwandstärke des jeweiligen Rohrabschnitts (3, 4) entspricht.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (5) aus dem Keramikwerkstoff an wenigstens einer Stirnseite einen gezackten und/oder geriffelten und/oder mit Vorsprüngen und Rücksprüngen versehenen Oberflächenabschnitt (19) aufweist.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (19) radial außenliegend an der Stirnseite des Isolierrings (5) aus dem Keramikwerkstoff angeordnet ist und ringförmig umläuft.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (19) an das Isoliermittel (15) angrenzt.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (5) aus dem Keramikwerkstoff zur Ausbildung des Oberflächenabschnitts (19) an einer Stirnseite einen ringförmig umlaufenden Rücksprung (19a) aufweist, der sich radial vom Außenumfang des Isolierrings (5) bis zu einem Absatz (19b) nach innen erstreckt.
Rohrförmiges Isolierstück nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (19b) und der durch den Rücksprung (19a) gebildete Oberflächenabschnitt (19) eine gezackte und/oder geriffelte und/oder mit Vor- und Rücksprüngen versehene Oberflächenstruktur aufweisen.
Rohrförmiges Isolierstück nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Isolierstück (1) zum Einbau in eine Sauerstoffrohrleitung (2) vorgesehen ist.
Sauerstoffrohrleitung (2) mit einem rohrförmigen Isolierstück (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21.