DE1914124B2

DE1914124B2 - Glas- oder Quarzglas-Rohr mit Metall-Mantel

Info

Publication number: DE1914124B2
Application number: DE19691914124
Authority: DE
Inventors: Hermann 6830 Schwetzingen Lausch
Original assignee: Individual
Current assignee: Schreier Maschinen- U Apparatebau 6700 Ludw GmbH
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1969-03-20
Publication date: 1975-09-25
Also published as: DE1914124A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein in einen Metallmantel eingebette'es Glas- oder Quarzglasrohr nach Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Rohres.

Rohrleitungen und Apparate im Produktions-Betrieb von chemischen Werken müssen eine große chemische Resistenz, hohe Wärme-Festigkeit, eine gute Temperatur-Wechselbeständigkeit und eine gewisse Druckfestigkeit besitzen. Diese Forderungen werden, nach dem heutigen Stand der Technik, von Rohren aus Glas bzw. Quarzglas und auch von Rohren aus Metall, deren Innenwandungen emailliert sind, zum großen Teil erfüllt.

Rohre und andere Bauteile aus Glas und Quarzglas sind indessen empfindlich gegen Stöße und Schläge, wo j irch insbesondere bei der Montage von Anlagen leicht Beschädigungen auftreten. Auch ist ihre Druckfestigkeit begrenzt. Innen emaillierte Rohre sind gegen Druckgefahr stabiler. Sie sind jedoch nicht weniger empfindlich gegen Stöße und Schläge als Glas- und Quarzglasrohre und neigen außerdem zur Bildung von Haarrissen bei Überbeanspruchung durch Temperaturschocks.

Für die Praxis gibt es Glasrohre mit Nennweiten von bis 450 mm Durchmesser und für Drücke von 0,4 bis kg/cm². Für emaillierte Rohre sind Nennweiten von f>5 bis 250 mm Durchmesser und Innendrücke bis kg/cm² angegeben.

Um die obengenannten Schwierigkeiten zu überwinden, ist es schon seit Jahren bekannt, ein Glasrohr in ein Mantelrohr aus Metall einzubetten, unter Zwischenlage einer Schicht aus bildsamem Stoff (DT-Patentschrift 2 77 613). Weiter ist es bekannt, eine Emailschicht auf die Innenfläche eines Stahlrohres aufzubringen und in dieses Rohr ein Glasrohr einzupressen, solange die Emailschicht noch viskos ist (DT-Patentschrift 10 26 140). Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, ein Glasrohr in ein Stahlrohr einzubringen, das Glasrohr in einem Spezialofen zu erhitzen, bis es weich wird, und es dann an die Innenwand des Stahlrohres derart anzupressen, daß es sich fest mit dem Stahlrohr verbindet

Den beschriebenen Bauarten lag der Gedanke zugrunde, dem Stahlrohr die Aufnahme des Innendruckes und den Schutz gegen Stöße und Schläge zu Obertragen, während das Glasrohr die säurebeständige Innenfläche liefern sollte. Da den verschiedenen Wärmedehnungen von Glasrohr und Metalirohr in radialer Richtung nicht Rechnung getragen war, hielten diese Konstruktionen den in chemischen Betrieben auftretenden Wärmt-Beanspruchungen nicht stand und fanden deshalb keinen Eingang in die Praxis.

Schließlich sollte nach einem weiteren bekannten Verfahren (französische Patentschrift 4 29 119) ein plastische' Material in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Glasrohres und der Innenfläche des Metallrohres eingepreßt oder eingegossen werden. Dieses plastische Material sollte gleichzeitig eine gewisse Elastizität besitzen, damit sich das Glasrohr verschieden von dem umgebenden Metallrohr dehnen kann. Der Dehnungs-Koeffizient des als Zwischenlage dienenden Materials war dabei als Zwischenwert zwischen dem des Glases und dem des Metalls angenommen. Auch diese Möglichkeit kam zu keiner praktischen Verwertung.

Ausgehend von der Überlegung, daß zwischen dem Durchmesser und der Dicke des Glasrohres, der Elastizität und der Dicke der Zwischenschicht sowie der Wärmedehnung des Glasrohres und des Stahlrohres bestimmte Beziehungen bestehen müssen, wenn das Verbundrohr den Anforderungen des Betriebes gewachsen sein soll, stellte sich die zu lösende Aufgabe darin, eine Schichtdicke zu finden, welche einerseits den Innendruck sicher auf das Außenrohr überträgt und das Glasrohr entlastet, andererseits dem Material der Zwischenschicht noch so viel Elastizität läßt, daß der Unterschied zwischen den Wärmedehnungen beider Rohre in radialer Richtung durch die Nachgiebigkeit der Zwischenschicht aufgenommen und ausgeglichen werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt nach Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch, daß die Füllschicht eine annähernd gleichmäßige Dicke von mindestens 6 mm bis höchstens 9 mm erhält.

Bei der angegebenen Füllschichtdicke wird der auf das eingebettete Glasrohr wirkende Innendruck über die Füllmasse sicher von dem Mantelrohr abgefangen, wobei die Füllmasse gleichzeitig eventuelle Wärmedehnung kompensiert. Dadurch wird es möglich, erfindungsgemäß ausgebildete Rohre für Innendrücke bis 25 kg/cm² und Temperaturen bis 230⁰C zu verwenden.

Die angegebene günstige Dicke der Füllschicht hat den weiteren Vorteil, daß der Außendurchmesser des Rohres innerhalb solcher Grenzen gehalten werden kann, welche die Verwendung von für die gegebene Nennweite normgerechten Flanschen ermöglichen In gleicher Weise wis die beschriebenen ummantel-

ten Glasrohre können auch die dazu passenden Rohrkrümmer, T-Stücke, Kreuzstücke, U-Bogen u. dgL sowie Behälter, Ventile und andere Apparate aus Glas armiert werden.

Um das Eindringen zersetzender Flüssigkeiten in den Füllstoff an den Verbindungsstellen nach Möglichkeit zu unterbinden, können nach einer Weiterbildung der Erfindung die Enden des eingebetteten Gk-s- oder Quarzglasrohres mit den stirnseitigen Dichträndern aus der Fülkiasse um ein geringes Maß, z. B. 0,3 mm, herausragen. Auf diese Weise wird die Dichtung in mindestens zwei in Richtung des möglichen Ausströmens hintereinanderliegende Stufen unterteilt, wobei der Druck bereits in der am weitesten innenliegenden Stufe auf ein erträgliches Maß herabgesetzt wird.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rohre wird zunächst das Glas- oder Quarzglasrohr in das Mantelrohr eingeschoben und anschließend in koaxialer Lage fixiert Dann wird der Zwischenraum zwischen Glas- bzw. Quarzglasrohr und Metallmantel mit der Füllmasse ausgegossen oder ausgestopft ·

Zur Herstellung von Krümmern, T-Stücken, Kreuzstücken od. dgl. wird der Metallmantel aus zwei durch Teilung im Längsschnitt gewonnene Hälften zusammengesetzt. Das Glasrohr wird bei diesem Verfahren zunächst in die eine Hälfte eingelegt. Dann wird die zweite Hälfte übergestülpt und beide Hälften werden miteinander, z. B. durch Verschweißen, fest verbunden. Anschließend wird der Glaskörper in koaxialer Lage zum Metallmantel fixiert und der Zwischenraum zwisehen Glaskörper und Metallmentel mit der Füllmasse ausgegossen oder ausgestopft.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Erfindungsgegenstand als Verbundrohr, teilweise geschnitten, mit dem Dichtungsring zwischen zwei aneinandergeflanschten Rohrenden,

F i g. 2 einen Schnitt durch das obere Rohr in Ebene C-Cder F i g. 1,

F i g. 3 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrkrümmer mit aufgeschnittenem Mantelrohr und eingelegtem Glasrohr,

F i g. 4 das halbe Mantelrohr nach F i g. 3 mit eingelegtem Glasrohr und daneben die andere Hälfte des Mantelrohres vor dem Oberstülpen in Ansicht von vorn,

F i g. 5 einen Schnitt in Ebene D-D von F i g. 3,
F i g. 6 einen Schnitt in Ebene D-D von F i g. 4,

F i g. 7 zwei Rohrenden mit den Befestigungs-Flanschen und dem Dichtungsring vor dem Zusammenbau.

In zwei Mantelrohre 14 und 14' sind Glasrohre 13 bzw. 13' mit Hilfe einer Füllmasse 12 bzw. 12' eingebettet Die Glasrohre sind an den Enden kegelig verdickt um an den Stirnseiten Dichtungsflächen 19 bzw. 19' für die Aufnahme des Dichtungsdruckes zu erhalten. Diese Dichtungsflächen stehen gegenüber der Füllschicht etwas vor (vgl. F i g. 5) und übernehmen dadurch die Hauptlast des Dichtungsdruckes. Die Dichtung selbst

is ist mit 5 bezeichnet An die Enden der Mantelrohre sind Flanschen 3 bzw. 4 angeschweißt die mit Löchern 1 bzw. 2 zur Aufnahme der Verbindungsschrauben versehen sind.

Die Einbettung der Glasrohre 13,13' (F i g. 1) erfolgt bei geraden Rohren so, daß die Glasrohre in die Mantelrohre 14 bzw. 14' eingeschoben und danach auf die Mittelstellung fixiert werden. Dann wird die Füllmasse 12 bzw. 12' in den Zwischenraum zwischen Glasrohr und Mantelrohr eingegossen oder eingestopft. Beim Einlegen ist besonders darauf zu achten, daß die koaxiale Lage genau eingehalten wird, da schon geringe Abweichungen von der vorgeschriebenen Dicke der Zwischenschicht zu einer raschen Zerstörung des Glasbzw. Quarzglasrohres führen können.

Aus F i g. 7 ist zu erkennen, daß der Dichtungsring 5 auf die um etwa 0,3 mm aus der Füllmasse 12, 12' herausragenden Enden 19, 19' zu liegen kommt und sich dann in Flansch 3 druckgesichert eingegrenzt befindet. Bei der Herstellung von Krümmern, T-Stücken, Kreuzstücken u. dgl. wird zu gegebenen Teilen aus Glas die maßgerechte Ummantelung aus Metall in zwei Hälften gefertigt. Hierzu zeigt F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel für einen Krümmer mit einer Neigung von 45°. In die eine Hälfte 15 (F i g. 4, links) wird der Glasrohr-Krümmer 16 eingelegt. Dann wird die andere Hälfte 17 daraufgelegt und mit Hälfte 15 z. B. durch Verschweißen verbunden. Hierauf wird der Glasrohr-Krümmer 16 im Mantelrohr-Krümmer in koaxialer Lage fixiert und schließlich der Zwischenraum 18 mit der Füllmasse

ausgegossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In einem Metallmantel unter Zwischenschaltung eines plastischen oder elastischen Füllstoffes S eingebettetes Glas- oder Quarzglasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiillschicht (12, 12') eine annähernd gleichmäßige Dicke von mindestens 6 mm bis höchstens 9 mm hat

2. Ummanteltes Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des eingebetteten Glas- oder Quarzglasrohres (13, 13') mit stirnseitigen Dichträndern (19, 19') aus der Füllmasse (12. 12') um ein geringes Maß, z. B. 03 mm herausragen.

3. Verfahren zur Herstellung von ummantelten Rohren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas- oder Quarzglasrohr (13,13') in das Mantelrohr (14, 14') eingeschoben und anschließend in koaxialer Lage fixiert wird und daß danach der Zwischenraum zwischen Glas- bzw. Quarzglasrohr und Metallmantel mit der Füllmasse (IZ 12') ausgegossen oder ausgestopft wird.

4. Verfahren zur Herstellung von ummantelten Rohren nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere von Krümmern, T-Stücken, Kreuz-Stücken od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel aus zwei durch Teilung im Längsschnitt gewonnenen Hälften (15, 17) zusammengesetzt wird, die nach Einlegen des Glasrohres (16) in die eine Hälfte (15) und Überstülpen der anderen Hälfte (17) miteinander, z. B. durch Verschweißen, verbunden werden, daß anschließend der Glaskörper in koaxialer Lage zum Metallmantel fixiert und danach der Zwischenraum (18) zwischen Glaskörper und Metallkörper mit der Füllmasse ausgegossen oder ausgestopft wird.