DE1625955B1 - Drehbare Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehbare Kupplung zum dichten Verbinden zweier Abschnitte einer Transportleitung für verflüssigtes Gas, deren jeder aus einem von dem verflüssigten Gas durchströmten Innenrohr und einem dazu koaxialen, gemeinsam damit einen Vakuumraum begrenzendes Außenrohr besteht, wobei eines der beiden miteinander zu verbindenden Innenrohre mindestens im Bereich der Verbindungsstelle einen kleineren Durchmesser aufweist als das andere Innenrohr und sich in dieses einschieben läßt und die Außenrohre beider Leitungsabschnitte je einen endseitigen Flansch aufweisen, die über eingeschobene Abdichtungselemente miteinander in Verbindung stehen.

Kupplungen dieser Art dienen zum dichten Verbinden der Abschnitte von Transportleitungen für verflüssigtes Gas, insbesondere für verflüssigtes Helium. Wesentlich für solche Leitungen ist, daß weder ein Wärmetransport noch ein Eindringen von höhersiedenden Gasen in die Innenrohre, noch eine Abkühlung der Außenrohre erfolgen kann, damit weder ein Verlust an transportierter Kälte noch eine Verstopfung der Innenrohre durch Fremdgaspfropfen, noch ein Vereisen der Kupplungen an ihrer Außenseite auftritt.

Die bekannten Kupplungen, wie sie in der britischen Patentschrift 794 761 beschrieben sind, vermögen diese Forderung nicht vollkommen zu erfüll len, und es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß eine vollkommene thermische und mechanische Isolierung zwischen Innen- und Außenrohren der zu verbindenden Leitungsabschnitte insbesondere an ihrer Verbindungsstelle bei beliebiger Win- ■ kellage dieser Leitungsabschnitte relativ zueinander gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ventilglied und einen Ventilsitz, die jeweils auf einem der beiden miteinander zu verbindenden Innenrohre angebracht sind und miteinander zusammenwirken, durch einen sich zwischen dem Flansch und dem Ventilsitz an dem einen Leitungsabschnitt erstreckenden und zwischen einer mit dem Flansch verbundenen Hülse und dem Ventilsitz einen mit dem Vakuumraum, im Inneren dieses tragenden Leitungsabschnittes verbundenen Raum"„schaffenden ersten Faltenbalg, durch einen sich zwischen dem Ventilglied und dem Flansch an dem anderen Leitungsabschnitt erstreckenden und dazwischen, einen mit dem Vakuumraum im Inneren dieses -Leitungsabschnitts verbundenen Raum begrenzenden zweiten. Faltenbalg und durch Mittel, die gemeinsam mit dem Ventilglied und seinem Ventilsitz eine rund um das freie Ende des Innenrohres mit größerem Durchmesser angeordnete erste Kammer schaffen, die nicht. mit einer zwischen dem ersten Faltenbalg und dem zweiten Faltenbalg eingeschlossenen zweiten Kammer in Verbindung steht.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsausführung bilden das Ventilglied und der Ventilsitz einen zusätzlichen Schirm zwischen dem Ende der Innenrohre und der durch die Abdichtungselemente abgeschlossenen Kammer und vervollständigen damit die angestrebte Isolierung in der gewünschten Weise.

Eine erste Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die erste Kammer teilweise durch einen dritten, das Innenrohr mit Abstand umgebenden und zu diesem koaxial angeordneten Faltenbelag begrenzt ist, der an seinem einen Ende mit dem Ventilglied und an seinem anderen Ende mit dem Innenrohr fest verbunden ist.

Darüber hinaus läßt sich die Erfindung noch in der Weise ausgestalten, daß die erste Kammer außerdem teilweise durch einen vierten, das Innenrohr im Bereich seines kleineren Durchmessers mit Abstand umgebenden und zu diesem koaxial angeordneten Faltenbalg begrenzt ist, der an seinem einen Ende mit dem Ventilsitz und an seinem anderen Ende mit dem Innenrohr fest verbunden ist.

In der Figur der Zeichnung, die einen Axialschnitt zeigt, ist eine erfindungsgemäße Kupplung veranschaulicht, die jedoch lediglich als die Erfindung erläuterndes, nicht aber einschränkendes Beispiel 2x1 verstehen ist.

In der in der Zeichnung dargestellten Form dient die erfindungsgemäße Kupplung zur Verbindung zweier Leitungsabschnitte A und B einer Transportleitung.

Der Leitungsabschnitt A besitzt ein Innenrohr 1, in dem das verflüssigte Gas transportiert wird, und ein dazu koaxiales Außenrohr 2.

In gleicher Weise besitzt der Leitungsabschnitts ein Innenrohr 3, dessen Durchmesser mindestens im Bereich der Verbindungsstelle der beiden Leitungsabschnitte A und B kleiner ist als der Durchmesser des Innenrohres 1, damit man das Innenrohr 3 in das Innenrohr 1 einschieben kann, und ein zu dem Innenrohr 3 koaxiales Außenrohr 4.

Die Rohre 1 und 2 des Leitungsabschnitts A und die Rohre 3 und 4 des Leitungsabschnitts B sind auf ein und dieselbe Achse ausgerichtet.

Die eigentüche Kupplung "besitzt insbesondere ein ringförmiges Ventilglied 5, das innen über einen metallischen Faltenbalg 6 mit dem Innenrohr 1 verbunden ist und davon getragen wird, und einen ebenfalls ringförmigen Ventilsite 7, der innen über einen metallischen Faltenbalg 8 mit dem Innenrohr 3 verbunden ist und- davon getragen wird. Bei der relativen Lage der Rohre 1 und 3 zueinander, bei der das Ventilglied 5 auf seinem Ventilsitz 7 ruht, bilden diese beiden Elemente zusammen mit den Faltenbälgen 6 und 8 eine abgedichtete Kammer 9, die das freie Ende des Rohres 1 umgibt, in dem das Ende des Rohres 3 enthalten ist. Praktisch bilden die Wände dieser Kammer 9 einen ersten Behälter, der eine primäre Abdichtung der Verbindungsstelle der Innenrohre 1 und 3 gegenüber dem Außenraum gewährleistet. "

Außerdem besitzt die Kupplung in gleicher Weise einen fest mit dem Außenrohr 2 des Leitungsabschnitts A verbundenen Flansch 10, der in einer zu diesem Leitungsabschnitt transversal verlaufenden Ebene liegt, und einen fest'mit dem Außenrohr 4 des Leitungsabschnitts B über eine zu den Rohren der Leitungsabschnitte A . und B der Transportleitung koaxiale Hülse 12 fest verbundenen Gegenflansch 11.

An dem freien Ende der Hülse 12 ist ein Ende eines metallischen Faltenbalges 13 befestigt, dessen anderes Ende in der Nähe von dessen Umfang fest mit dem Ventilsitz 7 verbunden ist.

Der zwischen dem Faltenbalg 13, dem Ventilsitz 7, dem Faltenbalg 8 und der Hülse 12 eingeschlossene Raum 14 steht mit dem zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr des Leitungsabschnitts B eingeschlossenen Raum in Verbindung und ist damit ebenfalls evakuiert.

An dem Flansch 10 ist ein Ende eines metallischen Faltenbalges 15 befestigt, dessen anderes Ende fest mit dem Ventilglied 5 verbunden ist, wobei der Faltenbalg 15 den ebenfalls mit dem Ventilglied 5 verbundenen Faltenbalg 6 umgibt. Der zwischen dem Faltenbalg 15, dem Ventilglied 5, dem Faltenbalg 6 und dem Innenrohr 1 des Leitungsabschnitts A eingeschlossene Raum 16 steht in Verbindung mit dem zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 des Leitungsabschnitts A befindlichen Raum und ist damit ebenfalls evakuiert.

Jedes der Enden der Leitungsabschnitte A und B wird dementsprechend durch einen Behälter 14 oder

16 verlängert, in dem Vakuum herrscht, wobei sich die Behälter 14 und 16 überdecken und so eine thermische Isolierung des in den Innenrohren 1 und 3 strömenden flüssigen Gases gegenüber dem Außenraum sicherstellen.

Außerdem schaffen die die Faltenbälge 13 und 15 zwischen sich, dem Ventilglied5, dem Ventilsitz?, dem Flansch 10 und dem Gegenflansch 11 einen durch einen zwischen dem Flansch 10 und dem Gegenflansch U eingefügten und teilweise in einer in die Berührungsfläche des Flansches 10 eingearbeiteten ringförmigen Ausnehmung 19 enthaltenen Dichtungsring 18 gegenüber dem Außenraum dicht abgeschlossenen freien Raum 17.

Die Wände dieses freien Raumes 17 bilden einen zweiten Behälter, der eine sekundäre Abdichtung für die Verbindungsstelle der Innenrohre 1 und 3 der Leitungsabschnitte A und B gegenüber dem Außenraum gewährleistet, da dieser freie Raum etwaige Leckverluste, die zwischen dem Ventilglied 5 und dem Ventilsitz? auftreten können, aufnimmt. Die Zentrierung der Faltenbälge 13 und 15 erfolgt automatisch durch die Einstellung des Ventilgliedes 5 auf seinem Ventilsitz 7.

Zur Montage der Kupplung zwischen die beiden Leitungsabschnitte A und B einer Transportleitung wird der Gegenflansch 11 mittels eines Druckringes 21 gegen den Dichtungsring 18 auf dem Flansch 10 angedrückt, wozu der Druckring 21 mit Öffnungen 22 versehen ist, die zusammen mit entsprechenden Öffnungen 23 in dem Flansch 10 den Durchgang von Befestigungselementen für den Druckring 21 an dem Flansch 10, wie z. B. Schrauben, Bolzen oder ähnlichen Organen, ermöglichen. Der von dem Gegenflansch 11 auf den Dichtungsring 18 ausgeübte Druck wird mittels des Druckringes 21 in der Weise geregelt, daß eine Drehung des Gegenflansches 11 gegenüber dem Dichtungsring 18 keine Leckstelle der Kammer

17 zur Folge hat.

Nach der Montage der Kupplung zwischen die beiden Leitungsabschnitte A und B einer Transportleitung und der Herstellung des Umlaufes von verflüssigtem Gas, z. B. von flüssigem Helium, in dieser Leitung tritt anfänglich ein geringer Austritt von flüssigem Helium durch die Mündimg des Innenrohres 1 auf, welches Helium in der Kammer 9 in Berührung mit deren Wänden augenblicklich verdampft, da diese Wände anfänglich eine der Umgebungstemperatur entsprechende Temperatur aufweisen. Diese Verdampfung von Helium in der Kammer 9 ruft einen Druckanstieg in dieser Kammer hervor.

Tritt zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz 7 ein geringer Leckverlust auf, so dehnt sich das verdampfte Helium aus diesem Leckverlust sofort in die durch den Dichtungsring 18 abgeschlossene Kammer 17 hinein aus, was selbstverständlich zu einem Druckanstieg in dieser Kammer 17 führt.

Nach kurzer Betriebsdauer stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den in den Innenrohren 1 und 3 in der Kammer 9 und in der Kammer 17 herrschenden Drucken ein, und dieses Gleichgewicht führt zu:.

— dem Aufhören jeglicher Leckverluste an flüssigem Helium durch die Mündung des Innenrohres 1,

— der Stabilisierung der Temperatur des Ventilgliedes 5 und des Ventilsitzes 7 auf eine zwischen der Temperatur des flüssigen Heliums und der Umgebungstemperatur liegende mittlere Temperatur.

Auf diese Weise bleibt die Dichtung 18 auf Umgebungstemperatur, da der Kältetransport, über die metallischen Faltenbälge sehr gering ist.

Außerdem steht das in den abgeschlossenen Behältern 14 und 16 herrschende Vakuum weder mit dem Außenraum noch mit dem Heliumkreislauf in Verbindung. Auch wenn man die beiden Abschnitte der Transportleitung für das Helium voneinander trennt, bleibt das Vakuum in den beiden abgeschlossenen Behältern 14 und 16 aufrechterhalten, da es von dem Vakuum in den Leitungsabschnitten unabhängig ist.

Die Bauelemente der Kupplung bestehen vorteilhafterweise aus Metall und sind zu ihrer gegenseitigen Festlegung miteinander verschweißt. Die Rohre der Leitungsabschnitte selbst sind in üblicher Weise Rohre aus rostfreiem Stahl.

Die erfindungsgemäße Kupplung bietet insbesondere die nachstehenden Vorteile:

— geringer longitudinaler Raumbedarf,

— Verminderung der thermischen Verluste durch eine doppelte Isolierung mittels Vakuum an der Verbindungsstelle,

— beliebige winkelmäßige Einstellbarkeit der beiden miteinander verbundenen Leitungsabschnitte relativ zueinander,

— leichte und rasche Aufbau- und Abbaumöglichkeit der Kupplung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehbare Kupplung zum dichten Verbinden zweier Abschnitte einer Transportleitung für verflüssigtes Gas, deren jeder aus einem von dem verflüssigten Gas durchströmten Innenrohr und einem dazu koaxialen, gemeinsam damit einen Vakuumraum begrenzendes Außenrohr besteht, wobei eines der beiden miteinander zu verbindenden Innenrohre mindestens im Bereich der Verbindungsstelle einen kleineren Durchmesser aufweist als das andere Innenrohr und sich in dieses einschieben läßt und die Außenrohre beider Leitungsabschnitte je einen endseitigen Flansch aufweisen, die über eingeschobene Abdichtungselemente miteinander in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch ein Ventilglied (5)und einen Ventilsitz (7), die jeweils auf einem der beiden miteinander zu verbindenden Innenrohre (1 bzw. 3) angebracht sind und miteinander zusammenwirken, durch einen sich zwischen dem Flansch (11) und dem Ventilsitz (7) an dem einen Leitungsabschnitt (B) erstreckenden und zwischen einer mit dem Flansch (10) verbundenen Hülse

(12) und dem Ventilsitz (7) einen mit dem Vakuumraum im Inneren dieses tragenden Leitungsabschnittes (Z?) verbundenen Raum (14) schaffenden ersten Faltenbalg (13), durch einen sich zwischen dem Ventilglied (5) und dem Flansch (10) an dem anderen Leitungsabschnitt (A) erstreckenden und dazwischen einen mit dem Vakuumraum im Inneren dieses Leitungsabschnittes (A) verbundenen Raum begrenzenden zweiten Faltenbalg (15) und durch Mittel, die gemeinsam mit dem Ventüglied (5) und seinem Ventilsitz (7) eine rund um das freie Ende des Innenrohres (1) mit größerem Durchmesser angeordnete erste Kammer (9) schaffen, die nicht mit einer zwischen dem ersten Faltenbalg (13) und dem zweiten Faltenbalg (15) eingeschlossenen zweiten Kammer (17) in Verbindung steht.

2. Drehbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (9) teilweise durch einen dritten das Innenrohr (1) mit Abstand umgebenden und zu diesem koaxial angeordneten Faltenbalg (6) begrenzt ist, der an seinem einen Ende mit dem Ventüglied (5) und an seinem anderen Ende mit dem Innenrohr (1) fest verbunden ist.

3. Drehbare Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (9) außerdem teilweise durch einen vierten, das Innenrohr (3) im Bereich seines kleineren Durchmessers mit Abstand umgebenden und zu diesem koaxial angeordneten Faltenbalg (8) begrenzt ist, der an seinem einen Ende mit dem Ventilsitz (7) und an seinem anderen Ende mit dem Innenrohr (3) fest verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen