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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsabdeckung an einem Rohrende für einen
in einem Rohr zur innenseitigen Abdichtung im Rohr verspannten Stopfen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abdecken eines Rohrendes
eines undichten Wärmetauscherrohres
mit einem darin gesetzten Stopfen.
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Stopfen
zur innenseitigen Abdichtung eines Rohres werden beispielsweise
für einzelne
leckgeschlagene Rohre in einem Wärmetauscher
verwendet. Derartige Wärmetauscher
weisen einen Wärmetauscherbehälter mit
darin angeordneten Wärmetauscherrohren
auf. Die Wärmetauscherrohre
sind dabei meist in einem Bündel
zwischen zwei Rohrplatten angeordnet. Jedes Wärmetauscherrohr ist in der
jeweils zugeordneten Aufnahmebohrung der Rohrplatte dichtend aufgewalzt
und/oder verschweißt.
Da der Austausch eines einzelnen Wärmetauscherrohres sehr zeit-
und damit kostenaufwendig ist, wird bei Undichtigkeiten in einem
Wärmetauscherrohr,
beispielsweise aufgrund von Korrosionsschäden oder Mikrorissen dieses
Rohr durch Dichtstopfen vom übrigen Wärmetauschermediumkreislauf
abgetrennt.
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Derartige
Stopfen-Konstruktionen sind beispielsweise aus der
US 5,437,310 bekannt. Dabei wird ein
aufweitbares Hülsenelement
mit einem darin geführten
konischen Element durch axiales Versetzen des konischen Elements
mittels einer außerhalb des
Rohres angebrachten Zugeinrichtung aufgeweitet. Das Hülsenelement
wird dabei dichtend in der Rohrinnenseite und der konischen Außenfläche des länglichen
Elementes verpreßt.
Diese Konstruktionen erlauben daher bei nur einzelnen undichten
Rohren in einem Wärmetauscher
einen langen Betriebsausfall des Wärmetauschers zu vermeiden,
da das Setzen der vorgenannten Stopfen schnell von den von außen leicht
zugänglichen
Rohrplatten möglich ist.
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Nachteilig
ist jedoch, daß die
in einzelnen leckgeschlagenen Wärmetauscherrohren
eingesetzten Stopfen relativ empfindlich gegen Belastungen von der
Außenseite,
also der druckabgewandten Seite sind. Beispielsweise werden Wärmetauscher
regelmäßig gereinigt,
wobei Reinigungslanzen von der Rohrplattenaußenseite in die Wärmetauscherrohre zum
Abtragen von Ablagerungen eingeführt
werden. Da bei dieser Arbeit häufig
sehr kraftvoll vorgegangen wird, besteht die Gefahr, daß in einem
Wärmetauscherrohr
eingesetzte Stopfen vom Reinigungspersonal losgeschlagen werden.
Eine Markierung der mit Stopfen versehenen Wärmetauscherrohre an der jeweiligen
Rohrplattenwand hat sich dabei als nicht ausreichend sicher erwiesen,
da entweder die Markierung im Laufe der Betriebszeit nicht mehr
erkennbar ist oder das Reinigungspersonal die Markierungen übersieht.
Ferner besteht die Gefahr, daß bei aus
dem Wärmetauscherrohrende
an der Rohrplatte hervorstehende Stopfen bei Reinigungs- und/oder Revisionsarbeit
ebenfalls losgeschlagen werden.
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Aus
der
JP 08247375 A Patent
Abstracts of Japan sowie der
US
4,303,101 sind innenseitig in einem freien Rohrende abdichtende
Stopfen mit einer integrierten Abdeckfunktion der Rohröffnung bekannt.
Dabei wirkt das das Rohrende abdeckende Abdeckmittel mit einem innenliegenden
Bauelement so zusammen, dass beim Verspannen des innenliegenden
Bauelements mit dem Abdeckmittel gleichzeitig der Stopfen gesetzt
und das Abdeckmittel fixiert ist.
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Aus
der
WO 98/51958 A1 ist
ein Stopfen für ein
freies Rohrende bekannt, wobei als Absicherung und Gegenlager für den im
Rohrende festzusetzenden Stopfen ein kleiner innenwärtig gerichteter Flansch
am Rohrende vorgesehen ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein versehentliches Lösen der
in Wärmetauscherrohren
gesetzten Stopfen zu verhindern.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit einer Sicherheitsabdeckung, bei der ein Abdeckmittel
mit einer Längserstreckung,
die den Innendurchmesser des Rohres übersteigt, vorgesehen ist,
wobei das Abdeckmittel von der Außenseite auf dem Rohrende aufliegt
und mit dem Stopfen lösbar
verbunden ist.
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Das
Abdeckmittel überdeckt
das offene Rohrende des mit dem Stopfen abgedichteten Rohres. Um
das Abdeckmittel auf dem Rohrende zu fixieren ist es mit dem Stopfen
lösbar
verbunden.
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Bevorzugt
ist ein zentrales Befestigungsmittel für das Abdeckmittel zur lösbaren Verbindung
am Stopfen in axialer Position vorgesehen. Mit dem zentralen Befestigungsmittel
kann unabhängig
von der Orientierung des im Rohr eingesetzten Stopfens eine leicht
zu handhabende Befestigung des Abdeckmittels erreicht werden.
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Wenn
das Abdeckmittel in bestimmungsgemäßer Lage am Rohrende Durchgangsöffnungen zum
rohrinnenseitigen Raum zwischen Stopfen und Abdeckmittel aufweist,
wird ein Druckausgleich zwischen dem rohrinnenseitigen Raum zwischen
Stopfen und Abdeckmittel und dem vor der Rohrplatte liegenden Sammelraum
zuverlässig
erreicht. Die Durchgangsöffnungen
sollen für
einen schnellen Druckausgleich ausreichend dimensioniert sein, wobei
der größte Teil
des offenen Rohrquerschnitts durch das Abdeckmittel verdeckt bleibt.
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Bevorzugt
ist das Abdeckmittel im wesentlichen flächig ausgebildet. Das flächige Abdeckmittel trägt damit
nur geringfügig
auf. Weiter bevorzugt hat das Abdeckmittel die Form eines zentralen
Kreissegments, dessen Außendurchmesser
größer als
der Innendurchmesser des abzudeckenden Rohres ist.
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Dadurch,
daß ein
Einstich am Abdeckmittel zur Zentrierung auf dem Rohrende vorgesehen
ist, dessen radial nach außen
gerichtete Flanke oder gerichteten Flankenabschnitte einen geringfügig kleineren
Durchmesser als den Innendurchmesser des Rohres hat/haben, wird
eine Zentrierung des Abdeckmittels auf dem Rohrende erreicht. Das
Abdeckmittel kann somit auch bei äußerer seitlicher Belastung
nicht vom Rohrende abrutschen und/oder verkanten.
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Wenn
ein in einem Rohr gesetzter Stopfen aus dem Rohrende übersteht,
ist eine Distanzhülse vorgesehen,
die zwischen Rohrende und Abdeckmittel angeordnet ist. Mit der Distanzhülse wird
der überstehende
Abschnitt des Stopfens umhüllt
und somit vor unbeabsichtigten Krafteinwirkungen geschützt.
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Um
ebenfalls eine Zentrierung auf dem Rohrende sicherzustellen, weist
die Distanzhülse
auf der zum Rohrende gerichteten Seite einen Einstich zur Zentrierung
auf, dessen radial nach außen
gerichtete Flanke einen geringfügig
kleineren Durchmesser als den Innendurchmesser des Rohres hat. Dabei
kann die Distanzhülse
so ausgebildet sein, daß dessen äußeres Ende
gleichen Innendurchmesser wie das Rohrende hat, so daß das gleiche
Abdeckmittel mit entsprechender Dimensionierung hierin zentriert
einsetzbar ist. Alternativ kann das Abdeckmittel mit der Distanzhülse einstückig ausgebildet
sein.
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Dadurch,
daß das
Befestigungsmittel eine Gewindestange und Mutter sowie das Abdeckmittel eine
axiale Durchgangsbohrung aufweisen, wobei die Gewindestange durch
die axiale Bohrung des Abdeckmittels in eine axiale Gewindebohrung
im Stopfen einschraubbar und das Abdeckmittel durch Aufchrauben
der Mutter auf dem freien Gewindestangenabschnitt lösbar mit
dem Stopfen verbunden ist, wird eine besonders praktikable Befestigungsmöglichkeit
erreicht. Da die im Rohr eingesetzten Stopfen jeweils in unterschiedlicher
Tiefenlage festliegen, kann die Gewindestange jeweils vor Ort auf
die erforderliche Länge
gekürzt
werden und das Abdeckmittel mit der Mutter auf dem Rohrende gesichert
werden. Bevorzugt ist die Mutter eine selbstsichernde Mutter, um
ein unbeabsichtigtes Lösen
der Abdeckmittelbefestigung zu vermeiden.
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Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele
anhand der anliegenden Figuren detailliert beschrieben.
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Darin
zeigt:
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1 eine
auf einem Rohrende aufgesetzte Sicherheitsabdeckung in einem ersten
Ausführungsbeispiel
in teils geschnittener Seitenansicht,
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2 in
einem zweiten Ausführungsbeispiel eine
Sicherheitsabdeckung mit Distanzhülse in teils geschnittener
Seitenansicht und
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3 das
in 1 oder 2 dargestellte Abdeckmittel
in Draufsicht.
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In 1 ist
in geschnittener Seitenansicht ein Wärmetauscherrohr 1 dargestellt,
welches in einer Wärmetauscherrohrplatte 12 dichtend
eingeschweißt
oder aufgewalzt ist. Dabei führt
das Wärmetauscherrohr 1 in
Ansicht der 1 rechts weiter in den Wärmetauscher
hinein. In der Zeichnung links befindet sich das Rohrende 11 an
der zugänglichen Seite
der Rohrplatte 12.
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Im
Innenraum des Rohres 1 ist ein Dichtstopfen 2 dichtend
eingesetzt. Der Stopfen 2 weist ein konisches, längliches
Element 21 auf, das in einer aufweitbaren Dichtbuchse 22 gleitend
geführt
ist.
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In 1 ist
der Stopfen 2 in bereits aufgeweiteter dichtender Stellung
dargestellt. Der Stopfen 2 wird bevorzugt im Bereich der
Rohrplattendurchführung
gesetzt. Gleichwohl ist im dargestellten Ausführungsbeispiel das auswärtige Ende
des Stopfens im Wärmetauscherrohr 1 verborgen.
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Zur
Absicherung des mit dem Stopfen 2 versehenen Wärmetauscherrohrs 1 vor
unerwünschten Belastungen
von der Außenseite
ist eine Sicherheitsabdeckung 3 am Rohrende 11 angeordnet.
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Die
Sicherheitsabdeckung 3 weist ein Abdeckmittel 31 auf,
das in Form einer zentralen Kreissegmentscheibe flächig auf
der Querschnittfläche des
Rohrendes 11 aufliegt. In 3 ist das
Abdeckmittel 31 in einer Ansicht der Unterseite dargestellt. Das
Abdeckmittel 31 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 32 auf,
durch die eine Gewindestange 33 geführt ist. Die Gewindestange 33 ist
in einer axialen Gewindebohrung 23 des Stopfens 2 eingeschraubt.
Auf dem freien Ende der Gewindestange 33 ist eine selbst sichernde
Mutter 34 zur Befestigung des Abdeckmittels 31 auf
dem Rohrende 11 aufgeschraubt. Zur Sicherung der Gewindestange 33 in der
Gewindebohrung 23 des Stopfens 2 ist eine Kontermutter 38 vorgesehen.
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Zur
sicheren Zentrierung des Abdeckmittels 31 auf dem Rohrende 11 ist
ein Einstich 35 am Abdeckmittel 31 auf der dem
Rohrende 11 zugewandten Seite vorgesehen, dessen radial
nach außen
gerichtete Flankenabschnitte einen geringfügig kleineren Durchmesser als
den Innendurchmessers des Rohres 1 aufweisen.
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In 2 ist
in teils geschnittener Seitenansicht ein in einem Rohr 1 dichtend
gesetzter Stopfen 2 dargestellt, dessen auswärtiges Ende über das Rohrende 11 hinausragt.
Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind mit den aus der 1 vergebenen Bezugszeichen
bezeichnet.
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Zum
Schutz vor unerwünschter
Kraftbelastung auf der Außenseite
des Stopfens weist die Sicherheitsabdeckung 3 gemäß zweitem
Ausführungsbeispiel
eine Distanzhülse 36 auf,
die zwischen Rohrende 11 und Abdeckmittel 31 angeordnet
ist. Die Distanzhülse 36 und
das Abdeckmittel 31 umhüllen somit
den aus dem Rohrende 11 herausragenden Teil des Stopfens 2.
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Wie
aus 2 ersichtlich, ist auf der zum Rohrende 11 gerichteten
Seite der Distanzhülse 36 ein
Einstich 37 vorgesehen, der mit seiner radial nach außen gerichteten
Flanke den Innendurchmesser des Rohres 1 hintergreift und
somit die Distanzhülse 36 zentriert
hält.
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Auf
der nach außen
gerichteten Stirnfläche der
Distanzhülse 36 ist
analog zum bereits erläuterten
ersten Ausführungsbeispiel
das Abdeckmittel 31 aufgesetzt und mittels einer durch
eine Durchgangsbohrung 32 im Abdeck mittel 31 hindurchgeführten und
im Stopfen 2 verankerten Gewindestange 33 und einer
außen
aufgesetzten Mutter 34 befestigt.
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Die
auf dem Rohrende 11 aufgesetzte Distanzhülse 36 hat
eine kreisringförmige
Querschnittsfläche.
Darüber
ist das Abdeckmittel 31 in Form einer zentralen Kreissegmentscheibe
(siehe 3) gelegt und mittels Gewindestange 33 und
Mutter 34 befestigt, wobei die Gewindestange 33 in
eine axiale Gewindebohrung 23 des konischen Elementes 21 des Stopfens 2 eingeschraubt
und mit einer Mutter 38 gesichert ist.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise mit der Sicherheitsabdeckung 3 erläutert.
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Nachdem
in einem Wärmetauscher
undichte Wärmetauscherrohre 1 lokalisiert
sind, werden die bekannten Abdichtstopfen 2 im Bereich
der Rohrdurchführungen
der Rohrplatten 12 gesetzt. Um nun die Stopfen 2 vor
einem unbeabsichtigten Losschlagen zu sichern, wird die erfindungsgemäße Sicherheitsabdeckung 3 von
der zugänglichen
Seite der Rohrplatte 12 aufgesetzt. Dabei wird je nach
Position des Stopfens 2 im Wärmetauscherrohr 1 ein
Abdeckelement 31 ggf. mit Distanzhülse 36 auf das betreffende
Rohrende 11 aufgesetzt und mittels in den Stopfen 2 eingeschraubter
Gewindestange 33 fixiert. Die Gewindestange wird nun kurz
vor dem Abdeckmittel 21 abgelängt und das Abdeckmittel 31 ggf.
mit zwischengefügter
Distanzhülse 36 durch
Aufschrauben einer Mutter 34 auf dem freien Ende der Gewindestange 33 fest
verspannt.
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Neben
dem Schutz vor unbeabsichtigter Belastung des Stopfens von der druckabgewandten Seite
wird auch die Möglichkeit
des Nachspannens des Stopfens mit dieser Einrichtung ermöglicht.
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- 1
- Rohr,
Wärmetauscherrohr
- 11
- Rohrende
- 12
- Wärmetauscherrohrplatte
- 2
- Stopfen
- 21
- konisches
Element
- 22
- Dichtbuchse
- 23
- Gewindebohrung
- 3
- Sicherheitsabdeckung
- 31
- Abdeckmittel
- 32
- Durchgangsbohrung
- 33
- Gewindestange
- 34
- selbstsichernde
Mutter
- 35
- Einstich
- 36
- Distanzhülse
- 37
- Einstich
- 38
- Mutter