DE1475620A1

DE1475620A1 - Isolierte Rohrverbindungen

Info

Publication number: DE1475620A1
Application number: DE19651475620
Authority: DE
Inventors: Mattimore John Dalton; Arthur Mccutchan
Original assignee: Chemetron Corp
Current assignee: Chemetron Corp
Priority date: 1964-06-10
Filing date: 1965-06-10
Publication date: 1969-01-30
Also published as: NL6507384A; GB1100183A; CH438862A; US3328053A; LU48776A1; BE665207A; ES313773A1

Description

Fatentnameldunn:

CHEMETRON CORPORATION, GiIIGAGO, ILLIHOIS, U.S.A.

betreffend
Isol1erte HohryerbIndungen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei isolierenden und abgedichteten Rohrverbindung! und betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich isolierende und abgedichtete Rohrverb indungen für Erdleitungsrohre. Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Verbindung von stabil!er, vereinfachter Konstruktion mit p-uten elektrischen Isolierungselgensohaften und einer guten Widerstandfähigkeit gegen Fluiddruck, die sich zum vollständigen Zusammenbau und Testen in der Fabrik und zum gebrauchsfertigen Versand eignet.

IsölIarende und abgedichtete Verbindungen für Erdleitungsrohre sind seit langem verwendet worden und stehen den Fachleuten in vielen Konstruktionen zur Verfügung. Werden Metallrohre unter der Erde verlegt, so unterliegen sie der Korrosion auf Grund von Erd,*trb"men und vagabundierenden Strömen» die vo» Flclrtrlzlt&taquellen wie el«k-

trifiziorten überflr-chentransooi'tsy.st men oüer von dleichstroni verwendenden iiti^tellun' „anla^dti ritarnmen,, iiin in einem iiohr in einer iiichtun^ f lie Bender uleicb^troin, welcher positive Lidun^en an der Oberfläche des icohres bildet, fuhrt zur ürzeu^untj von. metallischen ritoneu, welche aus der Oberfläche in i'Orn· von Ionen we;3 brechen,, Die sich ergebende galvanische Korrosion ist häufi_:; auf J-runa der otnrke solcher jirdströrne ziemlich ernst und führt zu kostspieligen Reparaturen,, ^Jin galvanischer Korrosionsschutz Dzw. kathodischer ochutz wird häufig; verwendet, um erdverleete Rohre insbesondere in stärken iiirdströmen aus.yes - tzten Gebieten zu schützen. Um den vorgesehenen ochutz zu lokalisieren, fand man es wünschenswert, Teile der itonrleitun_t durch Anbringung isolierender und gb-edichteter Verbindungen an den Begrenzungen des gewählten 3-ebietes, wo der icathodinche Schutz anzuwenden ist, zu isolieren,

Die Ve^rl^eS^uno von rfochdrucicrohreri bringt besonders bei stärkeren Rohrgröben ein schwieriges Isolierunijsproblem mit sich, Eine Isolierverbindung muli nicht nur eine elektrische Isolierung zwischen benachbarten Rohrlängen oder Rohrteilen liefern« Sie muß auch eine wasserdichte Abdichtung gegen das Entweichen dss geleiteten fluids auf'.vaisen. Zux Feststellung der /»o^fcardichtigkeit einer Verbindung ist die Durchführuiir vor? 'Tests bei oder vcrsugeweis^ über den Arbeitsdrücken eri'erl^rlxcha Bei isolierender ^:^.l abgedichtet&zi Verbindungen der herkömirlichen Art i:it verbolzten Fl ana oben,

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wie.sie bis jetzt meistens bei der Hochdrucicrohrleitungsarbeit verwendet wurden, bringen die Testversuche - sei es nun in der !fabrik oder im Feldversuch - zahlreiche Schwierigkeiten und Unbequemlichkeiten sowie beträchtliche· Ausgaben mit sich, die oft Hunderte von Dollars für aas Testen einer einzigen Isolierungsflanschanordnung in den relativ stärkeren Größen betr^en,, Die herkömmlichen geflanschten, isolierenden und abgedichteten Verbindungen umfassen grundsätzlich zwei Flansche der Art mit SChweiüansatz, die durch eine relativ große Anzahl von Bolzen miteinander verbunden sind, wobei ein isolierender Dichtungsring zwischen den aufeinanderliegenden Flächen der Flansche eingesetzt ist und zur elektrischen Isolierung der Bolzen Isolierrohre und Unterlagscheiben vorgesehen sinde In einigen Fällen wird eine völlig zusammengesetzte Verbindung dieser Art direkt in eine Rohrleitung eingesetzt, indem man die Enden der Schweißansatzflansche mit den Enden der zu verbindenden Rohrteile verschweißt. Das bringt aber bestimmte Probleme mit sich· Das für die Dichtung in solchen Verbindungen verwendete dielektrische Material ist gewöhnlich so beschaffen, daß es unter der kombinierten Wirkung der Wärme in der Größenordnung von 121⁰O (25O⁰F) und der durch die Bolzen zur Bewirkung der Dichtung aufgebrachten Belastung sich plastisch verformt. Um das zu verhindern, sind bei NichtVerwendung von Rohrstutzenverlängerungen bzw· Rohrverlängerungen ("pups"), wie unten beschrieben, die Schweifler gehalten, den Schweißvorgang zu unterbrechen, wenn der Rand des zu verschweißen-

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den Flansches für eine Berührung zu heiß wird)und die Rohrverbindung abkühlen zu lasten» Das erhöht natürlich die Zeitspanne erheblich, die zur Herstellung der zur Installierung der Verbindung in der Rohrleitung nötigen Schweißnähte erforderlich ist. So werden gemäß der bevorzugten Arbeitsweise so-jenannte Rohrstutzenverlängerungen mit den Ansätzen der Flansche vor dem Verbolzen der Verbindung zusammengeschweißt, und zwar hauptsächlich zur Vermeidung einer Beeinträchtigung des Isolierdichtungsringes und dessen Dichtwirkung, wenn die vollständige Anordnung später in die Rohrleitung eingeschweißt 'wirdο Bei Verwendung solcher Rohrstutzenverlänge-rungen besitzen diese meist eine Länge, die annähernd dem Durchmesser der Flansche entspricht und manchmal größer ist^ und dienen der Ableitung der Schweißhitze, wenn die Anordnung durch Verschweißen in eine Rohrleitung montiert wird, wobei die Enden der Rohrstutzenverlängerungen mit den Enden der Rohre oder der anderen zu verbindenden Rohrteile verschweißt werdenο

Zum hydrostatischen Testen solcher Isolier- und Dichtungsverbindungen vor deren Montage in eine Rohrleitung ist es notwendig, die Enden der Verbindung abzuschließen, was durch Anschweißen von Kopfstücken oder Kappen an die Bnden der Rohrstutzenverlängerungen ausgeführt wird, wobei auch dafür Sorge getragen wird, daß ein unter Druck stehende« !Fluid in die bo geschlossene Verbindung eingeführt wird. Sin ·γ— heblicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nach Beendigung des hydrostatischen Sests die .Kopfstücke oder

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Kappen wieder von den Enden der Rohrstutzenverlän^erungen abgeschnitten und zum Einschweißen der Verbindung in eine Rohrleitung erneut abgesohrägt werden müssen. Auf Grund der damit verbundenen Kosten ist es ungewöhnlioh, daß man von einem Hersteller solcher Isolier- und Diohtungsrohre die Durchführung einer hydrostatischen Prüfung einer solchen Anordnung in der Fabrik fordert. Aus ähnlichen Gründen, aber auch aus Gründen der Zeit, der Arbeit und der erforderlichen Anlagen führen relativ wenige Rohrleitungsgesellsohaften derartige Feldversuche durch. Es ist eher allgemein üblioh, die hydrostatischen Versuche solange hinauszuzögern, bis die Isolierflanschanordnungen tatsächlich in die Rohrleitung in der Erde installiert werden und das System als Ganzes einem Druoktest unterworfen wird. Treten dann lecke Stellen oder andere Defekte auf, so ist es oft eine kostspielige und zeitraubende Arbelt, diese zu korrigieren und es wird vielleicht sogar nötig, die Verbindung auszugraben und aus der Leitung herauszuschneiden, um die entsprechenden Reparaturen durchführen zu können·

Aue den oben erwähnten Gründen lag sohon seit langem der Wunsch nach einer isolierenden und abgedichteten Verbindung vor, die man einfaoh und wlrtsohaftlioh in der Fabrik vortesten kann und wobei man die Garantie hat, daß diese Verbindung nach Installieren in einer Rohrleitung die entsprechende Widerstandsfähigkeit gegen Fluiddruck und die

elektrischen Isolierungseigenschaften beibehält· Die vorliegende

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Erfindung schafft eine isolierende und abgedichtete Verbindung von einfacher und relativ billiger Konstruktion, die sich für ein wirtschaftliches Vorprüfen in der Fabrik: eignet, die aIl eine Einheit verschickt und nach ,/unscn in ein !Rohrleitungssystem montiert werden kanu und andere bau-_ liehe und betriebliche Vorteile ber.it zt, die aus α er folgenden Beschreibung klar v/erden„

In einer bevorzugten AusführunsjBform der Erfindung umfaßt eine isolierende und abgedichtete !Rohrverbindung bzw. !Rohrmuffe erste und zweite koaxiale Rohrnaben, von denen jede an einem Ende einen sich in Umfausrichtung radial erstreckenden Flansch aufweist« Die Vorderflachen dieser Flansche sind eben, d<,h_e nie liegen in radialen Ebenen senkrecht zur Achse der Verbindung und sind gegenüberliegend mittels eines segmentförmigen illemmbügels befestigt, wobei ein flacher erster isolierender Dichtungsring zwischen den gegenüberliegenden Vorderflächen der Flansche eingeschaltet ist und ein flacher zweiter isolierender Dichtungsring zwischen dem Klemmbügel und die Rückfläche des Flansches auf der ernten Rohrnabe eingesetzt ist. Die Rückfläche des Flansches auf der ersten Rohrn-ibe ist eben, d.h. sie erstreckt sich in einer radialen Ebene, und der Klemmbü.el ist an seiner Innenseite mit einer Nut zum Eingriff mit den Flanschen der Rohrnaben versehen, wobei eine Wand an der Wut eben ist, so daß sie sich parallel zur ebenen Rückfläche des Flansches auf der ersten Rohrnabe erstreckt und am zwei-

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ten isolierenden Dichtungsring anlieft. Ler flansch auf der zwu it en Rohrnabe besitzt eine abgeschrägte; Kückf lache', die im Winkel ge,';en deren ebene Vorderfläche geneigt ist; und die andere Wand aer iiut im Klemmbügel ist ebenso geneigt, so äaU sie sich parallel zur abgeschrägten Kückflache des Flansches juf der zweiten Hohrnabe erstreckt und an dieser anliegt. Bolzen sind vorgesehen, um die Jeprniente des Klemmbügels zueinander zu ziehen und so die Flansche zusammenzuklemmen und die erforderlichen üicbtun^skräfte an den Dichtungsringen zu entwickeln, wobei die Konstruktion und Anordnung so getroffen ist, daß ein Minimum an Verformung auf die zwei flachen Dichtungsringe ausgeübt wird, welche der .Schaffung der elektrischen Isolierung dienen und mindestens zum Teil die Dichtungsmittel für die Verbindung liefern. Falls erwünscht können vorzugsweise Dichtungsringe aus nachgiebig verformbarem Material, z.B. die herkömmlichen 0-Ringe, in Nuten in den ebenen Vorderflächen bzw. den gegenüberliegenden Flanschen angeordnet sein, um sich an den Flächen des dazwischen liegenden Dichtungsringes abzustützen und dadurch eine zusätzliche Dichtwirkung zu sch. fxen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung erste und zweite Rohrnaben, welche mit den Enden aneinander befestigt sind, um eine Leitung zu bilden, und einen ersten ringförmigen isolierenden Dichtungsring, der bo zumindest zwischen Teilen der gegenüberliegenden Flächen der zusammengeklemmten Enden der Rohrnaben

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angeordnet ist, daß ein direkter Kontakt zwischen den zwei Rohrnaben verhindert wird, wobei das zusamwengeklemmte Ende jeder Rohrnabe einen äußeren Flansch aufweist, welcher mit einer im wesentlichen ununterbrochenen Wut in der Innenseite des se^mentarti^en Klemmbü;els zusammenarbeitet, welche:« die Flansche and. den ersten isolierenden Dichtungsring umgibt, wobei die Hückfl'-che des Flansches auf der ersten Kohrnabe in einer Ebene liegt und die ttückflache des Flansches auf der zweiten Rohrnabe so geformt ist, daß sie von der zweiten Rohrnabe zur ^bene der anderen Rückfläche linear divergiert, wobei eine Seite der Nut in Kreisberührung mit der Rückfläche des Flansches auf der zweiten Rohrnabe liegt und die andere oeite der Nut parallel zur Rückfläche des Flansches auf der ersten Rohrnabe, aber durch einen zweiten ringförmigen isolierenden Dichtungsring von dieser Rückfläche im Abstand angeordnet ist, wobei die Basis der Nut von den Flanschen auf den Rohrnaben isoliert und im Abstand angeordnet ist und die Innenseite des Klemmbügels, in dem die Nut ausgebildet ist, von den Rohrnaben isoliert und im Abstand angeordnet ist, wobei jedes Segment dee Klemmbügels an jedem Ende mit Mitteln zum einstellbaren Eingriff mit dem nächsten Segment im Klemmbügel ausgestattet ist«

So wird also ein direkter Kontakt zwischen den Rohrnaben durch den ersten isolierenden Dichtungsring und ein indirekter Kontakt zwischen den Bonmaben und dem Klemmbügel durch den zweiten isolierenden Dichtungsring und durch andere

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Isolierungsmittel zwischen der Innenseite des Kleinmbüg-ils und den Rohrnaben und zwischen den flanschen und der Basis der Nut in der Innenseite des Klemmbügels verhindert.

Als we it eree Merkmal der Erfindung sind zusätzliche Flansche oder Bünde vorgesehen, von denen sich einer nahe dem Rohrbefestigungsende jeder Nabe zum Zusammenarbeiten mit zusätzlichen Klemmbügeln befindet, durch welche Verschlußteile angebracht werden können, um die offenen Enden der Naben zu Testzwecken abzudichten. i3o kann die isolierende un ι abgedichtete Rohrverbindung einfach und wirtschaftlich abgedichtet und hydrostatisch getestet werden, indem man sie entweder in der F brik oder anderswo je nach Wunsch oder Zweckmäßigkeit hohen Fluiddrücken aussetzt. Ferner sind Vorkehrungen getroffen, um die zusammengesetzte Verbindung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands der Verbindung hohen Spannungen auszusetzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht, teils im Schnitt, eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung gemäß der Erfindung; , ■ . ■ · ...

Fig. 2 zeigt einen Teiichnitt;. längs. der Linie 2-2 in Fig. 1;

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Jj¹Ig. j zei t in einer Seitenansicht, te? la im ochnitt, die isolierende und abgedichtete Rohrverbindung nach Jj¹Xg. und 2, die mit Verschlussteilen und. zusätzlichen iv-iemmbügeln zum hydrostatischen Testen zusammengesetzt wurde.

hit Beυug auf Fig. 1 umfaßt eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung 10 gemäß der jirfincmng zwei Rohrnaben 11 und 12, die an einem !rinde mit .ich in Umfanrsrichtung radial erstreckenden flanschen 11a und l.-v vereehen sind, die manchmal von den Fachleuten in der Bohrtechnik als "Überlappungen" bezeichnet werden. Diese Flansche besitzen ebene Vorderflächen, d.h. Flächen, die in senkrecht zu den Achsen der Haben verlaufenden Ebenen liegen und miteinander in JiJin^riff stehen und zwischen denen ein zentral angeordneter, flacher, erster isolierender Dichtungsring Iy eingesetzt ist. Der Dichtungsring 1-j besitzt eine Flachenaus— dehnung, die ausreicht, um die resunii en oder im wesentlichen gesamten Flanschvorderflachen zu bedecken. Auf gegenüberliegenden Seiten des Dichtungsr nges I^ befinden sich O-Hinge 14 und I¹P ous geeignetem, nachgiebig verformbarem Material zur zusätzlichen Dichtwirkung, welche.in riuten in den ebenen Vorderflächen der Flansche 11a und 12a vorgesehen sind. Die Rückfläche lic des Flansches lla ist zur ebenen Vorderfläche des Flansches lla in einem geeigneten winkel geneigt, welcher - was zwar nicht kritisch ist - relativ klein sein sollte. Zur Erreichung ein^-r maximalen Klemmwirkung durch einen

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segmentarti en Klemmbü el, wie er weiter unten beschrieben wird, sollte der Neigungswinkel, d.h. der Winkel zwischen der !Flache lic und einer sich senkrecht zur Achse der Nabe 11 erstreckenden jibene, im wesentlichen unter 4-5 und vorzugsweise 10 bis 20° betrafen, S(, d.iß die Hauptkomponenten der von dem Klemmbürel auf die flansche 11a und 12a ausgeübten Klemmkr'äfte in axialer Richtung verlaufen. Das bewirkt ferner, daß die radialen Kraftkomponenten, welche eine Auswärtsbewegung der Se,_:monte des Klemmbüaels bei unter D-pUck stehender Verbindung zu bewirken versuchen, auf einen geringen v/ert herabgesetzt we den. In der besonderen dargesteilten Ausführungsform wird zweckmäßig ein Neigungswinkel von 20° verwendet.

Als wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Rückfläche 12 c des Flansches 12a andererseits eben ausgebildet; d.h. sie erstreckt sich radial, oder im v/inkel von 90° zur Außenfläche der Nabe 12„ Die Gründe und Vorteile dieses Merkm· Is werden im folgenden im einzelnen be chrieb η. Mn flacher zweiter isolierender Dichtungsring 20 ist in Berührung und Überlappung mit der gesamten oder im wesentlichen der gesamten Ausdehnung der ebenen Rückfläche 12c vorgesehen.

Zur Befestigung der Plansche der Naben 11 und 12 aneinander und zur Durchführung der gewünschten Abdichtung der Verbindung zwischen diesen ist ein segmentartiger Klemmbügel vorgesehen, welcher sich im wesentlichen vollständig um die Naben

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herum erstreckt und aus zwei halbkreisförmigen Segmenten 18 und 19 zusammensetzt. In den Innenflächen diesei? Teile sind Nuten zur Aufnahme der Flansche lla und 12a vorgesehen, wobei die Nuten praktisch eine im wesentlichen ununterbrochene Nut bilden. Einzelheiten der Nuten - die in beiden Bügelteilen eine identische Form haben - können aus Fig. 1 entnommen werden» Diese Nuten besitzen einen Grundabschnitt von halbzylindrischer Gestalt, welcher den äußeren Umfang der Flansche lla und 12a überlagert und von dem aus sich zwei Seitenwände nach innen erstrecken, welche jeweils gegen die Rückflächen der Nabenflansche drücken. Eine dieser Seitenwände ist so bearbeitet, daß sie eine glatte kegelstumpf förmige Fläche bildet, welche sich im gleichen Neigungswinkel erstreckt wie die Rückwarfd» lic und so eingerichtet ist, daß sie direkt an dieser Rückwand anliegt· Die andere Seitenwand der Nuten der Joch- oder Bügelsegmente erstreckt sich parallel und gegenüberliegend zur ebenen Rückwand 12c des Flansches 12a, liegt deshalb in einer zur Achse der Nabe senkrechten Ebene und stützt sich am isolierenden Dichtungsring 20 ab. Die Bügelsegmente 18 und 19 sind durch Klemmschraubenbolzen 21 und 21, welche sich zwischen Flanschen lfia und 19a auf den Bügelteilen 18 und 19 erstrecken, verbunden. Es ist wohl ersichtlich, daß gleiche Flansche und Bolzen, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, auf der gegenüberliegenden Seite der Rohrnaben 11 und 12 nach Fig. 1 oder auf der rechten Seite der Rohrnaben 11 und 12 nach Fig. 2 vorgesehen Bind. Wenn -also die Muttern 22 und 22 auf den Bolzen 21 und

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21 auf den diametral gegenüberliegenden leiten der Rohrnaben 11 und 12 festgeschraubt werden, werden die Bügelse^mente 18 und 19 zusammengezogen, um die Nabenflansche 11a und 12a zusammenzuklemmen und zwischen ihnen eine feüte Dichtung herbeizuführen. Eine äußerst feste Dichtungsund Klemmwirkung kann auf Grund der Keilwirkung der geneig-

der Nut
ten Wand/der Bügelsegmente gegen die geneigte Hückflache lic der Nabe 11 bewirkt werden, so daft ein hohes Maß an Druck auf die Dichtungsringe 13 und 20 ausgeübt wird.

In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Klemmbügel so konstruiert sein, daß er aus mehr als zwei Bügelsegmenten zusammengesetzt ist.

Auf Grund der Anordnung des Dichtungsringes 20 zwischen der ebenen Rückfläche 12c und den mit dieser zusammenwirkenden ebenen Wänden der Bügelsegmentnuten bewirkt gemäß einem wichtigen Erfindungsmerkmal die oben beschriebene Klemmbewegung der Bügelteile bzw. -Segmente nur ein geringes oder überhaupt kein Einschneiden oder Abreiben des Dichtungsringes 20, da die Richtung der Relativbewegung zwischen der ebenen Rückflache des Flansches 12a und den damit zusammenwirkenden Wänden der Bügelsegmentnuten parallel zu den Oberflächen des Dichtungsringes 20 verläuft. Es wurde durch praktische Teste gefunden, daß die Anordnung des Dichtungsringes 20 zwischen ebenen Flächen wie oben beschrieben große und unerwartete Vorteile gegenüber einer Anordnung des Dich-

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tungsringes gegen eine geneigte Fläche, wie die der Jiückflache lic, bietet« E¹S zählt zu diesen Vorteilen, daß der Dichtungsring 20 flach bleiben kann und nicht in eine konische Form verzerrt wird, wenn die Bügelteile zusammengesetzt und zusammengezogen werden; die Ecken der Lügelsegmente 18 und 19 besitzen an den zwei öpal en im Klemmbügel eine geringere Tendenz, sich in das isolierende Dichtungsringmaterial einzugraben und dieses zu zerreiben; und die ebenen Flachen, zwischen denen der Dichtungsring angeordnet ist, liefern eine ebenere Auflagefläche, sowohl an den Ecken als auch über den Rest aer Oberflächen des Dichtungsringes, wenn die Verbindung zusammengesetzt und fest angezogen wirdο

Da der Zweck der Verbindung hauptsächlich in der guten elektrischen Isolierung liegt, ohne daß irgendwelche Probleme in Bezug auf Fluidlecks auftreten, 'st es natürlich klar, daß die Dichtungen 13 und 20 aus einem Material mit guten elektrischen Isolierungseigenschaften hergestellt sein sollten. Die Fachleute v/erden verstehen, daß viele isolierende Dichtungsringe aus unterschiedlichem Material Oe nach den Erfordernissen der besonderen An wendungs ζ wecke, verwendet werden, die abhängig sind vom Druck, den 'i'emperaturbedingungen und der Zusammensetzung der Fluide, .welche durch die isolierende und abgedichtete Rohrverbindung zu leiten sind. Als bevorzugte Dichtungsringe sind zum Beispiel sehr wirksame Dichtungsringe aus Glasfasern mit einem

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phenoliscben Bindemittel verwenciet worden. Dichtungsringe dieser Art erden bevorzugt ver endet, dx sie ein hiniinum an lLrieclidehiiung unter Druck: aufv/eisen und _uute üigenschaften in Beau- auf den V/ärmewiderstand besitzen, ,iie lief ein auch die erforderlichen Isolierungseigenschdften für die Verbindung«

,/ie schon oben erwähnt, i^t es erwünscht, ü-Jttinge wie sie bei 14 und 15 angedeutet sind, auf beiden Geiten des ersten isolierenden Dichtungsringes 12 vorzusehen, die an diesem king anliegen, um eine zusätzliche Dichtung gegen hohe tfluiddrucke zu bilden. Üolche O-Ringe können von jeder geeigneten Art sein, wie sie gewöhnlich in Flüssigkeitsdichtungen angewendet werden und bestehen im allgemeinen aus synthetischem Gummi oder aus anderem nachgiebig verformbaren Material. Meistens ist es nicht möglich, mit O-Ringen eine wirksamere Dichtungswirkung zu erzielen als mit flachen Dichtungsringen. In einem isolierenden und abgedichteten Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von zusätzlichen O-Rin^en, wie sie dargestellt sind, besonders erwünscht, da Dichtungsringe mit guten elektrischen Isolierungseigenschaften relativ hart sind, besonders wenn sie aus der oben erwähnten Zusammensetzung aus Glasfasern und phenolischem Binder bestehen, so daß sie keine so wirksame Dichtungsfunktion ausüben wie die Dichtungsmaterialien, die üblicherweise nur in Fluiddichtungen angewendet werden.

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Wie aus Fig« 1 und 2 zu ersehen ist und wie oben besenrieben wurde, ist die verwendete isolierende und abgedichtete Rohrverbindung 10 zwischen zwei Rohrlängen oder anderen, einen Teil eines Rohrsystems bildenden Komponenten eingeschweißt. So enden die Naben 11 und 12 in den Schweißnähten oder -aneätzen lld und 12d, deren Enden abgeschrägt eind, wie es für Schweißzwecke nach herkömmlicher Art üblich ist. Bei isolierenden und abgedichteten Rohrverbindung fen der bekannten Art mit verbolztem Flansch unter Verwendung von herkömmlichen Schweißansatzflanschen ist es allgemein üblich, wie schon oben erwähnt, an die Enden der Flansche relativ lange Verlängerungen bzw₀ Rohrstutzenverlängeruhgen anzu-BChweißen, welche zur Ableitung der Schweißhitze während des Einbaus der Anordnung in eine Rohrleitung dienen, so daß dadurch eine Beeinträchtigung des isolierenden Dichtungsringes und seiner Dichtungsfufaktion vermieden wird. Im Gegensatz dazu ist bei den gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Rohrverbindungen das Anschweißen solcher Verlängerungen nicht notwendig, da die eingebauten Naben 11 und 12 selbst zum Ableiten der ßchweißhitze dienen, während sie beträchtlich kürzer sind als die Gesamtlänge des Flansches plus der Verlängerung in einer herkömmlichen geflanschten isolierenden und abgedichteten Rohrverbindung· Gemäß einem bedeutenden Merkmal der Erfindung sind zusätzlich die Naben 11 und 12 mit Wärme-Abzugsteilen in Form von aus einem Stück mit den Naben bestehenden Zusatzflanschen 25 und 26 versehen, welche in der Nähe der äußeren Enden der

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Naben vorgesehen sind. Diese Zusatzflansche erhöhen die . Wirksamkeit der Schweißhitzeableitung und ermöglichen die Anwendung von Naben relativ kurzer Länge. So kann für eine gegebene Größe einer Rohrverbindung die Gesamtlänge einer vollständigen isolierenden und abgedichteten Rohrverbindung viel kürzer sein als die Gesamtlänge einer herkömmlichen isolierenden und abgedichteten Rohrverbindung mit gebolzten Flanschen, was zu einer wesentlichen Ersparnis in den Konstruktionskosten und zu bedeutenden Gewinnen vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit und Leichtigkeit des Transportes zu einer Stelle, in der diese in einer Rohrleitung im Gelände montiert wird, führt.

E₈ ist ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung, daß die Zusatzflansche 25 und 26 als Befestigungsmittel für Verschlüsse !dienen können, die während der hydrostatischen T_ests der vollständigen Verbindungsanordnung verwendet wer-

t
den· Zu diesem Zweck sind die Zusatzflansche 25 und 26 mit

abgeschrägten flächen 25c und 26c versehen, die zu den finden der Naben 11 und 12 hin in einem geeigneten Winkel geneigt sind, der im Bereich von ca· 10 bis ca. 40° in Bezug auf eine zu den Achsen der Naben radiale Ebene liegen kann und zur Erleichterung der Bearbeitung der gleiche Winkel sein kann, wie der Neigungswinkel der Fläche lic. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, können die Verschlussteile 32 und 33» welche in Form von Kappen, Kopfstücken oder Blindflanschen vorgesehen sind, ohne weiteres auf die Enden der Naben

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11 und 12 aufgebracht werden. Das kann durch schnell lösbare, segmentarti ;e Klemmbügel 29 und 30 erreicht v/erden, die von der gleichen Art sind, wie die aus den Segmenten 18 und 19 bestehenden Klemmbügel, Dichtungsringe geeigneter Form und aus geeignetem Material v/erden zwischen die. Ränder der Verschlußteile 32 und 33 und die Enden der Naben zwischengeschaltet, so daß bei Aufsetzen der Bügel 29 und 30 die Enden der Verbindung 10 fest abgedichtet werden·

In der beispielhaften Darstellung nach ^x'ig. 3 ist das Verschlußteil 33 mit einem Hohr 34 zum Eintritt von Pluid zwecks Entwicklung des Ihnendrucks zum hydrostatischen Testen der Verbindung 10 versehen. So ist es alao auf Grund der zusätzlichen Flansche 25 und 26 möglich, eine Verbindung vorzutesten, indem man sie einem hydrostatischen Test derart unterwirft, daß der die Verbindung zusammenhaltenden j Hauptklemmbügel hohen hydrostatischen Endbelastungen ausgesetzt* werden kann, während gleichzeitig die Dichtungswirksamkeit der Kombination aus dem ersten isolierenden Dichtungsring und den 0-fiingen getestet wird. Als Beispiel für die Härte der Tests, denen die Verbindungen ausgesetzt werden können und auch handelsüblich ausgesetzt werden: im einer Rohrverbindung von ca. 76 cm (30 Zoll), die

einem hydrostatischen Test von 152,9 kg/cm (2175. psi) ausgesetzt wird, würde eine auf den Hauptklemmbügel wirkende Längskraft von annähernd 680 Tonnen (»750 tons) versuchen, die Bügelsegmente auseinanderzuziehen. In der Praxis hat es

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sich erwiesen, daß ^e'mäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbindungen einen innendruck von 210,9 kg/cm (3000 psi) im Falle einer Verbindung von 76 cm (30 Zoll) und 379,62 kg/cm² (5400 psi) im Felle einer Verbindung von ca. 10 cm (4 Zoll) aushalten können.

Um auch ein leichtes Vortreten der elektrischen Isolierungseigenscbaft η der Verbindung 10 zu ermöglichen, sind die Naben 11 und 12 mit Anschlußverbindungen 35 und 36 in Form von Schrauben versehen, welche in Gewindeöffnungen in den Zusatzflanschen 25 und 26 vorgesehen sind. Diese Schrauben können während des Testvorganges zum Anlegen einer hohen Spannung an die Vorrichtung verwendet werden, wobei es eine übliche Erfordernis ist, daß die Verbindung unbegrenzten Widerstand auf der 25 Megohmskala zeigen muß, wenn ein Gleichstrom von 1000 V angelegt wird. Die Antichlußverbindungen bieten auch eine Befestigungsmöglichiceit für Blitzableiter oder ähnliche Vorrichtungen. Durch Anbringung solcher Gchraubenartigen Verbindungen wird die llö lichkeit des

(underbead cracking)

Abbrechens unterhalb des Wulstes/vermieden, was eintreten kann, wenn entsprechend der bis jetzt üblichen Praxis Bleidrähte an das Rohr angeschweißt werden.

Gemäß einem weiteren bedeutenden Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein isolierendes Füllmaterial .S in alle Lücken' odsr Räume eingespritzt oder anderweitig vorgesehen, in denen eine Möglichkeit zur

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Lichtbogenbildung oder elektrischen Streuung zwischen benachbarten Teilen unterschiedlicher elektrischer Spannung vorhanden ist, z.B. im Falle der Lücke zwischen der Basis der Klemmbügelnut und den äußeren Flächen der Plansche 11a und 12a; auch das Füllmaterial 40 kann iffl ringförmigen Raum zwischen einem T_eil der Innenseite 4eß BtigelB und der Außenfläche der Nabe 12 in der Nähe des Dichtungsringes 20 vorgesehen sein. Zusätzlich sind aus besonderen Vorsichtsgründen gegen den Eintritt von Feuchtigkeit in die Verbindung die Räume zwischen den Enden der Bügeleeginente mit ähnlichem Isolierungsmaterial angefüllt wie bei 38, Fig*. I, und derartiges Material kann auch in dem ringförmigen Raum zwischen einem Teil der Innenseite des Bügele und der Nabe 11, d.h. auf der dem Dichtungering £0 gegenüberliegenden Seite der Flansche 11a und 12a vorgesehen werden» Bpoxyharzverbindungen wurden als ein sehr wirksames Füllmaterial erkannt·

Als weitere Vorsichtsmaßnahmen gegen die elektrische Streuung in der Verbindung auf Grund von eventueller Feuchtigkeit, dem zufälligen Vorhandensein von Metallteilchen oder -nieren Ursachen let es vorteilhaft, vor Zusammensetzen der Rohrverbindung eine Schicht aus Epoxyharz oder einem anderen geeigneten Isolierungsmaterial auf alle Oberflächen der Haben 11 und IP', deren Flansche 11a und 12a und die Innenflächen der Büxelsegmente 18 und 19, die sich im zusammengesetzten Zustand der Verbindung gegenüberliegen, aufzubrinren. · ^

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Bin wichtiger fortail der isolierenden und abgedichteten " Rohrverbindung ei* gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie ftls vollständige Einheiten an die einzusetzende Stell« geliefert werden können - zusammengebaut und getestet in der Jabrik und fertig zum Einachweißen in die Leitung. Eine flüssigkeitsdichte Verbindung und eine wirksame Isolierung werden leiohter erreicht, als bei den herkömmlichen Verbindungen der bis jetzt angewendeten Art. Rohrverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nach dem Zusammenbau und dem Vortesten in der Fabrik vorzugsweise und gewöhnlich in der Fabrik mit Metallplatten oder -etreifen versehen, wie sie durch die Zahl 41 in Pig. I und 2 angedeutet sind und die über jedem der Räume im Klemmbügel heftgeschweißt sind, um die Rohrverbindung au befestigen und ein aufEiliges Aueeinanderfallen am Verwendungsort zu verhindern· Bei diesen Verbindungen ist ein erneutes Anziehen der Bolzen nach Einschweißen in die Rohrleitung nicht nötig, was ein wichtiger, oft übersehener Vorgang ist, de:ü bei jeder einzelnen Montage der herkömmlichen geflanschten Isolierungsverbindungaan©rdnun_c;;en durchgeführt werden sollte.

Natürlich können verschiedene Abwandlungen zur erläuterten Konstruktion durchgeführt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird, und einige Merkmale der oben beschriebenen, bevorzugten Ausfuhrungsform können weggelassen werden, wenn daren Nutzen nicht erforderlich ist. Isis können z.B. die Zusatzflansche 25 und 26 weggel ssen werden,

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wenn größere Vortests, die ein Aussetzen der Rohrverbindung gegenüber hohen hydrostatischen Endbelastungen wie oben beschrieben erfordern, nicht nötig sind. In solchen Fällen können die Verbindungen noch getestet werden, was in der Praxis auch durchgeführt wird, um zu garantieren, daß sie vom Standpunkt des Innendruckes aus gesehen stark genug sind. Das bedingt nur, daß selhsthemmende Sndstöpsel

werden in die Enden der Naben eingebaut/und die Verbindung bloß . einem "Dichtigkeitstest" ausgesetzt wird, um festzustellen, ob die Dichtungen den Innendruck aushalten. Bin ii/eglaasen der Zusatzflansche bringt aber den Verzicht auf deren oben beschriebene günstige Wärmeabzugswirkung mit sich.

Daa zuaaunmengeklemmte Ende einer Rohrnabe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung braucht nicht in einer einphasigen Fläche zu enden, sondern kann statt dessen in einer Vielzahl von Flächen enden, wie in der mit Bezug auf üg. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform gezeigt ist, in der die gegenüberliegenden Fläahen der Rohrnaben 11 und 12 Nuten zur Aufnahme der O-Ringe 14· und 15 aufweisen, und einige oder alle diese Flächen können nicht ebene Flächen, z.B. zylindrische oder kegelstumpfförmige Flächen, sein«

Auch braucht der erste isolierende Dichtungsring nicht zwischen parallelen oder ebenen gegenüberliegenden Flachen der zusammenge lemmten L'nden der Rohrnaben einer JLusführungsform der Erfindung; zu liegen»

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Claims

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Pat en tansprüche

Eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung mit ersten und zweiten mit ihren Enden zusammengeklemmten Rohr— naben zur Bildung einer Leitung und einem ersten , ringförmigen, isolierenden Dichtungsring, der so zwischen mindestens Teilen der gegenüberliegenden Flächen der zusammengeklemmten Enden der Rohrnaben angeordnet ist, daß ein direkter Kontakt zwischen den beiden Rohrnaben vermieden wird, wobei das zusammengeklemrnte Ende Jeder Rohrnabe einen äußeren Flansch aufweist, welcher mit einer im wesentlichen ununterbrochenen Nut in der Innenfläche eines senmentartigen Klemmbügels zusammenarbeitet, der die Flansche und den ersten isolierenden Dichtungsring umgibt, wobei jedes Segment des Klemmbügels an jedem Ende mit Mitteln zum einstellbaren Eingriff mit dem nächsten Segment im Klemmbügel ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückfläche des Flansches auf der ersten Rohrnabe in einer Ebene liegt und die Rückfläche des Flansches auf der zweiten Rohrnabe so geformt ist, daß sie von der zweiten Rohrnsbe zur Ebene der anderen Rückfläche linear abweicht, und daß eine Seite d«p Nut in Berührung mit dor Jtüickflache des Flansches auf der zweiten Rohrnabe steht und diesen umgibt, während die andere oeite der Wut parallel zur Rückfläche des Flansches auf der ersten Robrnabe liegt, aber von dieser im Abstand durch einen zweiten ringförmig,en iso-

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lierenden Dichtungsring angeordnet ist, wobei die Basis der Hut von den Flanschen auf den Rohrnaben isoliert und im Abstand angeordnet ist und die Innenfläche des Klemmbügels, in dem die Nut ausgebildet ist, von den Rohrnaben im Abstand angeordnet und isoliert ist.
2. Eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Dichtungsring aus nachgiebig verformbaren Material die Öffnung einer Rohrnabe umgibt und zwischen einer Fläche der ersten isolierenden Dichtung und einer Fläche der Rohrnabe zusammengepresst liegt, wobei die Fläche der Rohrnabe mit einer Nut zur Aufnahme des Dichtungsringes versehen ist.
5. Eine isolierende und' abgedichtete'Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar unmittelbar benachbarte Segmente des Klemmbügels an ihren äußeren Flächen fest an Metallplatten oder -streifen angebracht sind, die mindestens teilweise die Räume zwischen dem Paar unmittelbar benachbarter Segmente des Klemmbügels überlappen.
4. Eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Rohrnabe einen Zusatzflansch in der Nähe des äußeren Endes der Rohrnabe aufweist. ' ,

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5· Eine isolierende und abgedichtete Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Raum zwischen der Basis der Nut und den Flanschen auf den Rohrnaben und die Zwischenräume zwischen den Enden der unmittelbar angrenzenden Segmente des Klemmbügels mit einem festen Isolierungsmaterial ausgefüllt sind, und daß der Klemmbügel, die zusammengeklemmten Enden und die Plansche auf den zusamniengeklemmten Enden der Rohrnabäizumindest auf den einander gegenüberliegenden Flächen überzüge aus Isoliermaterial aufweisen.

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