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Rohrverbindung für Hochdruck-, insbesondere Höchstdruckleitungen Zusatz
zur Patentanmeldung B 22081 XII/47f Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung
der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Rohrverbindung für Hoch-, insbesondere
Höchstdruckleitungen, bei der mindestens zwei Rohrstücke durch eine zwei- oder mehrteilige,
auf die Stoßenden aufgesetzte, unter Zuhilfenahme von gegenseitig in-und aufeinander
passenden Gewindegängen und abgeschrägten Ringwulsten durch Schrauben, Keile oder
Schrumpfringe radial nach einwärts anziehbare Klammermuffe axial dicht gegeneinandergepreßt
gehalten und in dieser Form als ein zusammenhängendes Zwischenstück flanschlos fest
in die Hochdruckleitung eingefügt z. B. eingeschweißt sind.
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Die weitere Ausbildung einer solchen Rohrverbindung gemäß der Erfindung
kommt vorzugsweise dann in Betracht, wenn die Betriebsverhältnisse zur Verwendung
von besonders schweren und starren Klammermuffen zwingen. In diesem Fall wirken
sich die radialen Klammerkräfte bei der Bauart nach der Hauptpatentanmeldung im
wesentlichen nur in der Muffenmitte aus, wodurch das erstrebte axiale dichte Aneinanderpressen
der zu verbindenden Rohrteile an den Stoßenden in Frage gestellt werden kann.
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In Erkenntnis dieses Umstandes wird gemäß der Erfindung die Starrheit
der Klammermuffe durch teilweise Querschnittsunterbrechungen so weit aufgehoben,
daß eine sich gleichmäßig über die ganze Länge der Muffe auswirkende Kräfteverteilung
gewährleistet ist.
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An sich ist es bei Rohrverbindungen anderer Art und Zweckbestimmung
bekannt, die der Verbindung dienenden Bauteile, wie Hülsen, Schellen od. dgl., radial
oder axial zu schlitzen, um sie durch teilweise Querschnittsunterbrechung in Umfangsrichtung
elastischer zu gestalten, doch hat die Anwendung dieser bekannten Maßnahme um ihrer
bekannten Wirkung willen gerade für Rohrverbindungen nach Art der Hauptpatentanmeldung
eine besondere Bedeutung.
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Diese Rohrverbindungen mit klammerartig die Rohrenden zusammenspannenden
Muffen sind nämlich in erster Linie für thermisch hochbeanspruchte Hochdruckrohrleitungen
bestimmt, bei denen die aufeinander einwirkenden Bauteile verschiedenartige Materialbeschaffenheit
haben und infolgedessen ungleichen Wärmedehnungen ausgesetzt sind, die zu Schwierigkeiten
führen können. Hier bringt die durch teilweise Querschnittsunterbrechung in Umfangsrichtung
wirksam gemachte Elastizität der Klammermuffe Abhilfe. Einerseits sorgt diese Elastizität
für einen Belastungsausgleich dergestalt, daß alle Metallquerschnitte der Muffe
in gleicher Weise zur Aufnahme der axialen Zugkräfte herangezogen werden und mit
der Querschnittsbemessung der Muffe bis an die untere Grenze der Zulässigkeit gegangen
werden kann, die Muffe also nicht steifer und schwerer als unbedingt erforderlich
gestaltet zu werden braucht. Andererseits führt die Elastizität der Klammermuffe
zum Ausgleich des aus der unterschiedlichen Wärmedehnung sich ergebenden verschiedenartigen
Verhaltens der- an der Rohrverbindung beteiligten Bauteile.
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Die Erfindung gibt verschiedene Möglichkeiten für die Gestaltung und
Anordnung der Querschnittsunterbrechungen der Klammermuffe.
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So empfiehlt es sich nach einem weiteren Erfindungsmerkmal, die Querschnittsunterbrechungen
gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig über den Umfang der Klammermuffe zu verteilen.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal können die Querschnittsunterbrechungen
durch axial verlaufende Kerbschlitze gebildet sein, die sich entweder auf der inneren
oder der äußeren Mantelfläche oder in regelmäßigen Abständen gegeneinander versetzt
auf beiden Mantelflächen der Klammermuffe befinden.
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Die Querschnittsunterbrechungen können auch aus radial durchgehenden
Schlitzen bestehen, deren Axialverlauf beschränkt gehalten ist derart, daß sie von
oder nahezu von der Mufemnitte aus vorzugsweise in gleichbleibenden Abständen gegeneinander
versetzt abwechselnd jeweils bis zu der einen oder der anderen Stirnfläche der Klammermuffe
verlaufen.
Die durch die Querschnittsunterbrechungen der Klammermuffe
geschaffenen Elastizität läßt sogar zu, von der in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen
Mehrteiligkeit der Muffe abzugehen und sie einteilig mit einem axial durchgehenden
Trznnspalt auszubilden. An dieser Stelle können die zum axialen Anspannen der Muffe
nach einwärts erforderlichen Bauelemente vorgesehen werden. Dabei ist nur für eine
genügende Elastizität der Muffe zu sorgen, um sie ohne Schwierigkeit über die Wulst-
und Gewindestrecken der Rohrenden schieben zu können, und in Ergänzung dieser Maßnahme
gegebenenfalls die Außendurchmesser des Ringwulstes und des Gewindeteils der Rohrenden
zu vermindern.
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Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt sein kann, ergibt sich aus
den in der Zeichnung dargestellten Beispielen.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform im senkrechten Querschnitt und in
Fig. 2 im Längsschnitt nach Linie A-B der Fig. 1; Fig.3 veranschaulicht eine andere
Ausführungsform im senkrechten Längsschnitt und in Fig. 4 im Längsschnitt nach Linie
C-D der Fig. 3. In. Fig. 1 und 2 sind die zu verbindenden Rohre mit 2 und 4 bezeichnet.
Das Rohr 2 trägt am Ende entsprechend der Hauptpatentanmeldung den Ringwulst 3 und
das Rohr 4 ein Gewinde 5. Die die Stoßenden der Rohre 2 und 4 aneinander gepreßt
haltende Klammermuffe besteht aus den Schalenhälften 10 und 11 mit
entsprechenden Gegenflächen zum Ringwulst 3 bzw. Gewinde 4, die beispielsweise durch
Schraubbolzen 15 radial nach einwärts angezogen werden. Das Zusammenklammern der
Rohrenden durch die Klammermuffe kann. auch mit anderen Mitteln erfolgen, z. B.
durch auf die Muffenaußenfläche aufgezogene Schrumpfringe, wie in der Hauptpatentanmeldung
näher beschrieben.
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Erfindungsgemäß sind in den Schalenhälften 10
und 11 Kerbschlitze
27 und 28 vorgesehen, die radial ausgerichtet sich axial vorteilhaft über die gesamte
Länge der Klammermuffe 10, 11 erstrecken, und zwar gegeneinander versetzt
auf der äußeren und der inneren Mantelfläche der Muffe.
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Die Kerbschlitze können auch nur auf einer Mantelfläche der Klammermuffe
entweder außen oder innen vorhanden sein.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.3 und 4 werden die Rohre 2 und 4
mit Hilfe der zweiteiligen Klammermuffe mit Gegenflächen zum Ringwulst 3 bzw. Gewinde
5 sowie mit Hilfe der Schrumpfringe 25 zusammen und dicht aneinandergeklammert,
wie ebenfalls in der Hauptpatentanmeldung angegeben. Erfindungsgemäß sind nun in
den Schalenhälften 10 und 11 radiale Schlitze 29 und 30 vorgesehen, die den Muffenquerschnitt
vollständig durchdringen und gegeneinander versetzt angeordnet sind derart, daß
die Schlitze 29 von der Mitte der Muffe aus bis zur linken Stirnfläche und die Schlitze
30, von der Mitte ausgehend, bis zur rechten Stirnfläche der Muffe 10, 11 verlaufen.
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Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen besteht das
mit dem Wulst 3 versehene Rohrstück 2 aus austenitischem und das das Gewinde 5 tragende
Rohrstück 4 aus ferritischem Stahl, während die beiden Schalenhälften 10, 11 aus
ferritischem Stahl gefertigt sind.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 3 und 4 erstreckt sich die Unterschiedlichkeit
der verwendeten Werkstoffe auch auf die Schrumpfringe 25. Der auf der Gewindeseite
liegende Schrumpfring besteht wie die Klammermuffe aus ferritischem, der Schrumpfring
auf der Wulstseite dagegen aus austenitischem Stahl.
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Auf diese Weise wird in beiden Fällen dem Umstand Rechnung getragen,
daß die Bauelemente aus austenitischem Stahl einen wesentlich, etwa 501/o höheren
Wärmeausdehnungskoeffizienten haben als die Teile aus ferritischem Stahl. Dieser
Dehnungsunterschied macht sich besonders an dem Rohrwulst 3 bemerkbar, der mit dem
Wulst 12 der Schalenhälften 10, 11 zusammenwirkt. Die ungleichartige Wärmedehnung
zwischen austenitischem und ferritischem Stahl wird hier gemäß der Erfindung durch
die in radialer Richtung elastische Gestaltung der Klammermuffe ausgeglichen, wobei
bei dem Beispiel nach Fig. 3 und 4 noch der auf der Seite des Wulstteiles befindliche
Schrumpfring 25 aus austenitischem Stahl an diesem Ausgleich teilnimmt und eine
hinreichende Festigkeit der Rohrverbindung in axialer Richtung sicherstellt.
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Die durch das Schlitzen erzielte, in Umfangsrichtung wirksam werdende
Elastizität der Schalenhälften sorgt in allen Fällen für einen solchen Belastungsausgleich,
daß die gesamten Metallquerschnitte der Klammermuffe in gleicher Weise zur Aufnahme
der axialen Zugkräfte herangezogen werden, und die Möglichkeit gegeben ist, daß
bei der Querschnittsbemessung der Muffe bis an die untere Grenze der Zulässigkeit
gegangen werden kann. Die Elastizität der Klammermuffe gewährleistet im Falle der
Fig. 3 und 4 einen Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnung von Rohr 2 aus austenitischem
Stahl mit dem an dieser Seite sitzenden ebenfalls austenitischen Spannring 25 einerseits
und von Rohr 4 aus ferritischem Stahl mit dem ferritischen zweiten Spannring 25
andererseits.