DE19649923A1 - Ausschlagsicherung zum Dämpfen oder Verhindern einer Bewegung eines abgebrochenen Teiles einer Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausschlagsicherung zum Dämpfen oder Verhindern einer Bewegung eines abgebrochenen Teiles ei­ ner Leitung.

In einer Industrieanlage, z. B. auch in einem Kraftwerk, sind Leitungen (Rohrleitungen) vorhanden, durch die ein unter ho­ hem Druck stehendes Medium strömt. Unterstellt man, daß eine solche Leitung brechen könnte, würden sich die beiden Lei­ tungsteile bedingt durch den Rückstoß des mit großer Ge­ schwindigkeit aus strömenden Mediums mit entsprechend hoher Geschwindigkeit auseinanderbewegen. Es wäre dann nicht auszu­ schließen, daß Leitungsteile beim Auftreffen auf andere Rohre und Bauteile diese beschädigen würden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aus­ schlagsicherung zu entwickeln, die nach einem Rohrleitungs­ bruch verhindert, daß Leitungsteile mit hoher Geschwindigkeit auf Bauteile einer Anlage treffen und diese beschädigen.

Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Er­ findung dadurch gelöst, daß eine unterstellte mögliche Bruch­ stelle überbrückend mindestens zwei starre oder verformbare Zugstäbe angeordnet sind, die beidseits der möglichen Bruch­ stelle mit der Leitung in Verbindung stehen.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß nach einem Leitungsbruch die Leitungsteile durch die Zugstäbe festgehalten werden und/oder die kinetische Energie der Leitungsteile durch die Verformung der Zugstäbe abgebaut und dabei die Kraft in den Zugstäben begrenzt wird. Der dynamische Lastfaktor ist dabei deutlich kleiner als 2. Die Teile der Leitung bewegen sich folglich nur wenig von der Bruchstelle weg.

In der Regel reicht es aus, wenn derartige Ausschlagsicherun­ gen an den bekannten besonders bruchgefährdeten Leitungsab­ schnitten angeordnet sind. Die Zugstäbe können z. B. an Tei­ len, die an der Leitung beidseits der möglichen Bruchstelle angeschweißt sind, befestigt sein.

Nach einem besonders vorteilhaften Beispiel stehen die Zug­ stäbe mit der Leitung kardanisch in Verbindung. Damit wird der Vorteil erzielt, daß auch nicht axial auf die Leitungs­ teile einwirkende Kräfte gedämpft werden können. Die Leitungsteile werden in axialer Lage stabilisiert.

Beispielsweise stehen die Zugstäbe zumindest auf der einen Seite der möglichen Bruchstelle mit einem Waagebalken (z. B. kardanisch) in Verbindung, der beweglich auf einem Nocken, z. B. einem Rundnocken, ruht und um diesen drehbar ist. Der Nocken ist mit der Leitung fest verbunden. Er kann z. B. nach­ träglich aufgeschweißt sein. Der Waagebalken ruht auf dem Nocken auch nach einem Ausschlag immer wieder im Gleichge­ wicht, selbst nach einem Leitungsbruch. Er gleicht auch ein möglicherweise nicht exakt gleiches Dehnverhalten der angrei­ fenden Zugstäbe aus.

Insbesondere stehen die Zugstäbe mit einem Waagebalkenpaar in Verbindung, dessen Waagebalken an der Leitung einander gegen­ überliegend auf getrennten Nocken ruhen. Die Zugstäbe können mit dem einen oder mit beiden Waagebalken kardanisch verbun­ den sein. Es können auch auf beiden Seiten der möglichen Bruchstelle jeweils ein solches Waagenbalkenpaar angeordnet sein.

Die Zugstäbe stehen nach einem anderen Beispiel mit einem Wi­ derlager in Verbindung, das die Leitung in Richtung auf die mögliche Bruchstelle an einer Verzweigung unterstützt. Eine derartige Anordnung ist nur dann möglich, wenn in der Nähe einer unterstellten Bruchstelle eine solche Verzweigung exi­ stiert.

Die gestellte Aufgabe wird nach einer zweiten Ausführungsform dadurch gelöst, daß das Teil, dessen Abbrechen unterstellt wird, an einer Verzweigung oder an einem Armaturengehäuse von einem Widerlager unterstützt ist und über mindestens zwei starre oder verformbare Zugstäbe mit dem Widerlager in Ver­ bindung steht.

Damit werden nicht beide benachbarten Bruchstücke, sondern nur ein Bruchstück gebremst oder sogar festgehalten. Für das benachbarte Bruchstück ist dann eine zweite gleichartige Aus­ schlagssicherung erforderlich.

Die Zugstäbe sind beispielsweise schräg zu den Achsen der von der Verzweigung oder dem Armaturengehäuse ausgehenden Leitungsabschnitte angeordnet. Sie können auch schräg zur Achse des Armaturengehäuses angeordnet sein. Es wird der Vor­ teil erzielt, daß durch die Zugstäbe Kraftkomponenten in Richtung der Achsen aller dieser Leitungsabschnitte und des Armaturengehäuses gedämpft werden. Es werden also die Folgen von Rohrleitungsbrüchen in jedem der Abschnitte beherrscht.

Beispielsweise ist das Teil, dessen Abbrechen unterstellt wird, im Bereich einer Verzweigung oder eines Armaturengehäu­ ses von einem starren oder verformbaren Bügel umfaßt, dessen Schenkel die beiden starren oder verformbaren Zugstäbe bil­ den. Dadurch sind keine Befestigungsmittel an diesem Teil der Leitung erforderlich.

Zwischen dem Widerlager und der Leitung können verformbare Quetschrohre angeordnet sein. Diese Quetschrohre nehmen vor­ teilhafterweise, wie die verformbaren Zugstäbe, kinetische Energie auf. Die Quetschrohre können Teile eines ohnehin vor­ handenen Gleitlagers sein.

Zwischen dem Widerlager und einer Gebäudestruktur können au­ ßerdem Gelenkstreben angeordnet sein. Die Einleitung von Kräften in die Gebäudestruktur kann damit optimal gestaltet werden.

Mit der Ausschlagsicherung nach der Erfindung wird insbeson­ dere der Vorteil erzielt, daß nach einem Leitungsbruch die Bruchstücke weitgehend an ihrem bisherigen Ort verbleiben. Sie können nicht bedingt durch Rückstoßeffekte wegfliegen und sekundäre Schäden verursachen.

Drei Varianten einer Ausschlagsicherung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Ausschlagsicherung nach der Erfindung, bei der eine mögliche Bruchstelle überbrückt ist.

Fig. 2 zeigt eine Ausschlagsicherung nach der Erfindung, bei der eine mögliche Bruchstelle überbrückt ist und ein Lei­ tungsteil auf einen Widerlager abgestützt ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausschlagsicherung nach der Erfindung, bei der ein Leitungsteil von einem verformbaren Bügel umfaßt und auf einem Widerlager abgestützt ist.

Fig. 1 zeigt eine Rohrleitung 1 mit einer Bruchstelle 2. Wenn in der Rohrleitung 1 ein Medium unter hohem Druck vor­ handen ist, würde nach einem Bruch der Rohrleitung 1 das Me­ dium an der Bruchstelle 2 mit hoher Geschwindigkeit austre­ ten. Das würde einen Rückstoß der Teile der Rohrleitung 1 be­ wirken, wodurch diese aus ihren Halterungen gerissen werden könnten. In der Folge davon kann in einer Anlage, deren Be­ standteil die Rohrleitung 1 ist, ein Folgeschaden durch die auftreffenden Leitungsteile auftreten.

Sofern eine Stelle an der Rohrleitung 1 bekannt ist, an der ein Bruch mit überdurchschnittlicher Wahrscheinlichkeit er­ folgen kann, ist es vorteilhaft, dort die in Fig. 1 gezeigte Ausschlagsicherung anzubringen. Eine solche Stelle kann z. B. eine Schweißnaht sein.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausschlagsicherung besteht unter an­ derem aus Nocken 3, z. B. Rundnocken, die oberhalb und unter­ halb der Bruchstelle 2 an die Rohrleitung 1 angeschweißt sind. Jedem der gezeigten Nocken 3 gegenüberliegend sind wei­ tere zwei nicht sichtbare Nocken 3 angeordnet. Auf jedem die­ ser Nocken 3 ist ein Waagebalken 4 gehalten. Dazu greift der Nocken 3 in eine Bohrung im Waagebalken 4 ein. Insgesamt sind vier Waagebalken 4, von denen nur zwei sichtbar sind, vorhan­ den. Das Wagenbalkenpaar 4, das sich auf der einen Seite der Bruchstelle 2 befindet, ist durch zwei verformbare Zugstäbe 5 mit dem Waagebalkenpaar 4 auf der anderen Seite der Bruch­ stelle 2 verbunden. Die beiden verformbaren Zugstäbe 5 sind hinsichtlich der Rohrleitung 1 einander gegenüberliegend an­ geordnet und können mit den Waagebalkenpaaren 4 kardanisch verbunden sein.

Falls die Rohrleitung 1 zwischen den beiden Waagebalkenpaaren 4 brechen sollte, tritt zwar das Medium aus der Rohrleitung 1 aus, der erzeugte Rückstoß führt jedoch nicht zu Folgeschä­ den. Die kinetische Energie der Rohrleitungsteile, die auf den Rückstoß zurückzuführen ist, bewirkt nämlich eine plasti­ sche Verformung der verformbaren Zugstäbe 5, die die Rohrlei­ tungsteile dabei weitgehend an ihrem ursprünglichen Ort hal­ ten, wobei gleichzeitig die Kräfte in den Zugstäben begrenzt werden.

Fig. 2 zeigt ein Verzweigungsstück 6 einer Rohrleitung 1, von dem aus sich ein Rohrleitungsteil in der Zeichenebene nach oben erstreckt und sich zwei Rohrleitungsteile senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. An dem nach oben gerichteten Rohrleitungsteil sind entsprechend zum oberen Teil der Fig. 1 zwei Nocken 3, zwei Waagebalken 4 und dort zwei verformbare Zugstäbe 5 angeordnet. Die Zugstäbe 5 sind dabei mit den Waa­ gebalken 4 voll kardanisch verbunden, so daß auch nicht axiale Bewegungen der Rohrleitung 1 gedämpft werden können. Am den Waagebalken 4 gegenüberliegenden Ende der Zugstäbe 5 stehen diese mit einem Widerlager 7 in Verbindung. Dieses Wi­ derlager 7 ist unterhalb des Verzweigungsstückes 6 angeordnet und unterstützt das Verzweigungsstück 6 und die übrige Rohr­ leitung 1.

Nach einem Bruch der Rohrleitung 1 an der Bruchstelle 2 wird das obere Teilstück der Rohrleitung 1, wie bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1, durch die verformbaren Zugstäbe 5 ge­ halten. Das untere Teilstück der Rohrleitung 1 mit dem Ver­ zweigungsstück 6 wird vom Widerlager 7 daran gehindert, auf­ grund des Rückstoßes wegzufliegen. Zwischen dem Widerlager 7 und dem Verzweigungsstück 6 der Rohrleitung 1 sind nach Fig. 2 Quetschrohre 8 angeordnet. Diese Quetschrohre 8 können Be­ standteile eines Gleitlagers sein. Die Aufgabe der Quetschrohre 8 hinsichtlich der Ausschlagsicherung besteht jedoch darin, daß nach einem Bruch der Rohrleitung 1 die ki­ netische Energie des unteren Teilstückes der Rohrleitung 1 die Quetschrohre 8 zusammendrückt, so daß eine größere Bewe­ gung des unteren Teilstücks unmöglich ist. Zwischen dem Wi­ derlager 7 und einer Gebäudestruktur 10 können zum Abt ragen der äußeren Kräfte auf die Gebäudestruktur Gelenkstreben 9 oder starre Bauteile oder eine Kombination von beiden ange­ ordnet sein.

Die Ausführungsform der Ausschlagsicherung nach Fig. 2 ist im Bereich von Verzweigungen 6 einsetzbar.

Die nach einem Leitungsbruch auf die beiden Leitungsteile einwirkenden einander entgegengerichteten Kräfte werden ei­ nerseits über die Zugstäbe 5 und andererseits über die Quetschrohre 8 auf ein und dasselbe Widerlager 7 geführt. Die Kräfte werden dabei durch plastische Verformung der Zugstäbe 5 und der Quetschrohre 8 begrenzt. Da die Kräfte einander entgegengerichtet sind, sind die vom Widerlager 7 auf die Gebäudestruktur 10 weiterzuleitenden Kräfte relativ klein.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Ausschlagsi­ cherung nach der Erfindung die an Verzweigungen aber auch an Armaturengehäusen einsetzbar ist. Dabei ist, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturengehäuse auf einem Widerlager 7 abgestützt. Zwischen dem Widerlager 7 und dem Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturengehäuse befinden sich Quetschrohre 8. Außerdem sind zwischen einer Gebäudestruktur 10 und dem Widerlager 7 Gelenkstreben 9 angeordnet.

In einer inneren Krümmung des Verzweigungsstückes 6 bzw. Ar­ maturengehäuses ist um dieses ein verformbarer Bügel 11 her­ umgelegt, dessen Schenkel sich ungefähr in der Richtung der Winkelhalbierenden desjenigen Winkels erstrecken, den die Achsen von zwei vom Verzweigungsstück 6 ausgehenden Rohrlei­ tungsteile miteinander bilden. Der verformbare Bügel 11 ent­ spricht in seinen Eigenschaften den verformbaren Zugstäben 5. Er ist mit einer Gebäudestruktur 10 direkt oder indirekt, z. B. über das Widerlager 7, verbunden.

Durch den verformbaren Bügel 11 drückt eine Kraftkomponente das Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturengehäuse gegen die Quetschrohre 8 und damit gegen das Widerlager 7. Eine andere Kraftkomponente verhindert, daß das Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturengehäuse über eine große Strecke in der Zeichenebene nach links bewegt wird. Damit sind Brüche in der Zeichenebene oberhalb und rechts vom Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturenge­ häuse zu beherrschen. Um auch einen Rohrleitungsbruch links vom Verzweigungsstück 6 bzw. Armaturengehäuse beherrschen zu können, wäre ein nicht dargestellter zweiter verformbarer Bü­ gel notwendig, der spiegelsymmetrisch zum gezeigten Bügel 11 angeordnet sein müßte, wobei die Symmetrieebene senkrecht zur Zeichenebene entlang der Achse des nach oben gerichteten Rohrleitungsteiles verläuft.

Mit einer Ausschlagsicherung nach der Erfindung können die Bruchstücke einer druckführenden Rohrleitung weitgehend in ihrer ursprünglichen Position gehalten werden.

Statt der verformbaren Zugstäbe 5 können auch starre Zugstäbe vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Ausschlagsicherung zum Dämpfen oder Verhindern einer Bewe­ gung eines abgebrochenen Teiles einer Leitung (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine unterstellte mögliche Bruchstelle (2) überbrückend mindestens zwei starre oder verformbare Zugstäbe (5) angeordnet sind, die beidseits der möglichen Bruchstelle (2) mit der Leitung (1) in Verbindung stehen.

2. Ausschlagsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstäbe (5) mit der Leitung (1) kardanisch in Verbindung stehen.

3. Ausschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstäbe (5) mit mindestens einem Waagebalken (4) verbunden sind, der beweglich auf einem Nocken (3) ruht, der mit der Leitung (1) fest verbunden ist.

4. Ausschlagsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstäbe (5) mit einem Widerlager (7) in Verbindung stehen, das die Leitung (1) in Richtung auf die mögliche Bruchstelle (2) an einer Verzweigung (6) unterstützt.

5. Ausschlagsicherung zum Dämpfen oder Verhindern einer Bewe­ gung eines abgebrochenen Teiles einer Leitung (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Teil, dessen Abbrechen unterstellt wird, an einer Verzweigung (6) oder an einem Armaturengehäuse von einem Widerlager (7) unterstützt ist und über mindestens zwei starre oder verform­ bare Zugstäbe mit dem Widerlager (7) in Verbindung steht.

6. Ausschlagsicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstäbe schräg zu den Achsen der von der Verzweigung (6) oder vom Armaturengehäuse ausgehenden Leitungsabschnitte an­ geordnet sind.

7. Ausschlagsicherung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil, dessen Abbrechen unterstellt wird, im Bereich einer Verzweigung oder eines Armaturengehäuses von einem starren oder verformbaren Bügel (11) umfaßt ist, dessen Schenkel die beiden starren oder verformbaren Zugstäbe (5) bilden.

8. Ausschlagsicherung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Widerlager (7) und der Leitung (1) verformbare Quetschrohre (8) angeordnet sind.

9. Ausschlagsicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschrohre (8) Teile eines Gleitlagers sind.

10. Ausschlagsicherung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Widerlager (7) und einer Gebäudestruktur (10) Ge­ lenkstreben (9) angeordnet sind.