DE2205582A1 - Axialkompensator in Rohrsystemen - Google Patents

Description

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DIPL.-CHEM. W. RÜCKER DIPL.-ING. S. LEINE PATENTANWÄLTE

A/S S. Rasmussen 3 Hannover, burckhardtstr. 1

Kongensgade 1U7 telefon (osih ez β* 73

7000 Fredericia

Dänemark unser zeichen 259/61

Datum 4. Februar 1972

Axiaikompensator in Rohrsystemen.

Die Erfindung betrifft einen Axiaikompenaator zur Montage in einem Rohrleitungssystem mit einem geradlinigen längenvariablen Rohrteil mit Bndstutzen, die an die einander zugewandten Enden zweier nacheinander folgender Rohrlängen anschweißbar oder auf andere Art und Weise anbringbar sind,· wobei das längeηvariable Rohrteil derart konstruiert ist, daß-es aus einer Normal- oder Neutralstellung heraus, in der es im wesentlichen frei von elastischen Spannungen ist, elastisch streckbar und zusammendrückbar istj insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Konstruktion und Montage eines sogenannten Axialkompensators, der einem langen Rohr thermische Bewegungen in axialer Richtung erlaubt, ohne Anlaß zu Querbewegungen der Rohre zu geben.

Das gleiche kann durch schleifenartige Ausdehnungsverbindungen erreicht werden, jedoch erfordern diese bei unterirdischen Rohrsystemeη für Wasserheizung beträchtliche raumschaffende Q-rabearbeiten.

Dr. K / Sz - 2 -

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Gewöhnlich enthält ein Axialkompensator der soeben betrachteten Art einen metallenen Dehnungsausgleicher, dessen Enden zwischen benachbarten Enden aufeinanderfolgender Rohrlängen eingeschweißt werden, wobei jede dieser Rohrlängen im Boden oder in der Umgebung ungefähr in der Mitte zwischen den beiden Enden verankert werden. In Heißwassersystemen werden sich die Rohrlängen, wenn sie bei kalten Bedingungen montiert wurden, ausdehnen, d. h. der Dehnungsausgleioher wird axial zu einem normalen Arbeitszustand zusammengedrückt. Es ist jedoch wünschenswert, daß der Dehnungsausgleicher in diesem Arbeitszustand seinen natürlichen Zustand einnimmt, d. h. einen entspannten Zustand ohne ständige Spannung in dem Material des Dehnungsausglaichers. Aus dieser Neutralstellung heraus kann der Dehnungsausgleicher dann zusammengedrückt oder ausgedehnt werden innerhalb eines sinnvollen Bereiches, entsprechend den Temperaturschwankungen bei normalem Betrieb des Systems. Der Dehnungsausgleicher ist selbstverständlich widerstandsfähig genug, den weit ausgedehnten Zustand auszuhalten, in den er gelangt, wenn das System heruntergekühlt wird, z. B. bei Reparaturarbeiten.

Die Axialkompensatoren sollten selbstverständlich unter relativ kalten Bedingungen montiert werden, und um eine Montage in dem Neutralzustand zu ermöglichen, werden in der Praxis die verankerten Rohrlängen derart gelegt oder montiert, daß die Abstände zwisohen ihren benachbarten Enden etwas größer sind als die Länge des Kompensators, wonaoh dLa

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zu verbindenden Rohrlängen gestreckt sind, d. h. daß die benachbarten Rohrenden, mechanisch ausreichend stark zusammengedrückt werden, um sie dan die Enden des Kompensators anzupassen, wonach der Kompensator zwischen den Rohrenden eingeschweißt wird. Sobald danach die mechanische Streckung der Rohrlängen aufgehoben wird, ziehen, sich die Längen zu ihrem kalten Normalzustand zusammen, in—dem sie den Axialkompensator entsprechend zu seinem extremen Kaltzustand ausdehnen.. Wenn das System später für die normale Arbeit erhitzt wird, werden sich die Rohrlängen ausdehnen und dadurch die Axialkompensatoren in ihren neutralen Arbeitzustand zurückbringen.

um die Axialkompensatoren zu montieren, war daher für die mechanische Streckung der metallenen Rohrlängen (oder besser, eines jeden Paares der zu jedem Axialkompensator benachbarten Rohrlängenhälften) ein erheblicher Arbeiisaufwand notwendig, und es traten bei dieser auf diesem Gebiet liegenden Arbeit viele Schwierigkeiten und zusätzliche Raumerfordernisse auf. Auch soll das Verankern der Röhrlängen äußerst effektiv ausgeführt werden.

Die Aufgabe dieser Erfindung besteht deshalb darin, einen Axialkompensator und eine Montagemethode zu schaffen, die die Montagearbeit erheblich dadurch erleichtert, daß sie die mechanische Streckarbeit überflüssig macht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den Endstutzen lösbare Mittel zum zeitweiligen !Festhalten der Endstutzen in einer gegenseitigen Stellung angebracht sind, in welcher das längenvariable Rohrteil aus seiner Normal- oder Neutralstellung heraus gestreckt iat.

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Dieser Axiaikompensator der unter betriebsmäßigen Bedingungen in seinen bestimmten gestreckten Zustand gebracht werden kann, kann eine Länge entsprechend dem Abstand zwischen den benachbarter) Enden zweier montierter Rührlängen haben, so daß der vorher gedehnte Axiaikompensator zwischen diesen Enden eingeschweißt werden kann, ohne daß die Hohrlängen gestreckt werden. Nach dieser Montage des Axxalkompensators können die Verbindungsmittel entfernt oder gelöst werden, wobei der Axiaikompensator selbst eine Zugwirkung auf die gegenüberliegenden Enden der Hohrlängen ausübt und auf diese Weise bewirkt, daß das System einen Zustand erreicht, der genau der Situation nach der Montage des Axialkorapensators entspricht gemäß dem beschriebenen bekannten Montageverfahren. Es ist jedoch von Vorteil, daß die auf die Rohrlängen ausgeübte Dehnarbeit vollständig vermieden werden kann und daß der vorher gedehnte Axiaikompensator derart einfach montiert werden kann, als wäre er ein kurzes gewöhnliches Rohrstück in einem starren Rohrsystem.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert worden. Es sind

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Teils eines Rohrsysteins, bestehend aus Rohrlängen, die mittels Axialkompensatoren miteinander verbunden sind;

Pig. 2 eine perspektivische Ansicht teilweise in weggebrochener Darstellung einor AusfUlirimgsform

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!•ig. 3 eine Ansicht im Schnitt eines Axialkompensators.

Jig. 1 zeigt achematisch drei Rohrlängen. 2, 4 und 6, die mittels zweier Axialkompensatoren 8 miteinander verbunden sind. Eine mittlere Stelle einer jeden Rohrlänge, wie für die Länge 4 gezeigt, ist bei 10 mit der Umgebung, z. B. dem Boden im Falle von unterirdischen Heizungsrohrsystemen verankert. Das Verankern wird z. B. mittels radialer Arme oder Platten, die an den Rohren angeschweißt und in Beton-Blöcken im Boden gehalten sind, bewirkt, so daß an diesen Stellen keine axiale Verrücitung des Rohres auftreten kann.

Der Axialkompensator d weist gewöhnlich ein äußeres Rohr 12 auf, das einen mit hervorstehenden Enden 14, die an den Enden der Rohrlängen angeschweißt sind, versehenen Dehnungsauagieicher umgibb. Die bisher verwendeten Axialkompensatoren werden in Bohröffnungen gesetzt,und das äußere Rohr 12 ist mit seitlich abstehenden Teilen 16 mit der Umgebung verariKüi't. in dem erfindungsgemäßen System jedoch sind die Raumanforderungen für die Montage des !Compensators gering, ao daü eLn regelrechter Schacht an den Verbindungsstellen niefit notwendig ist und di.e abstehenden Teile 16 direkt ijiiu dein Boden verankert oder sogar vollständig fortgelassen wurden könneη.

Wi'j bei anderen AxiaLkompensatoren stellt ein Rohr-DehnunysauBgieichfir 1ü, aLehü ii'ig. 2 und 3, den Kern der Einheit dar. Dieser Dehnungsauagleioher iat mit jedem Ende

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an Rohrstücken 20, 21 befestigt, z. B. durch Anschweißen oder auf andere Weise, und diese Rohrstücke 20 sind geeignet, • mit den Enden der Rohrlängen 2, 4, 6 zusammengeschweißt zu werden. In der Fig. 2 ist das Rohr 4 als ein vorisoliertes Rohr gezeigt. Innerhalb des Dehnungsausgleichers 1J ist ein von beiden Enden des Dehnungsausgleichers nach innen vorstehendes Führungsrohr 22 bzw. 24 angeordnet, wobei diese Rohre einander teleskopartig überlappen. Ein weiteres inneres Führungsrohr 26, das gegenüberliegende erweiterte Endteile 2ü, 30 aufweist, ist mit dem Endteil 2ti an der Innenseite eines der Rohre 20 angeschweißt, während das andere Endteil 30 verschieblich in dem Rohr 21 an der anderen Seite des Axialkompensators angeordnet ist, wie man am deutlichsten der Fig. 3 entnehmen kann.

Die Rohrstüctce 20 und 21 sind von einer zylindrische η, aus Isoliermaterial bestehenden Lage 32 umgeben, vorzugsweise als halbzylindrische Isolierbecher, und diese Teile sind durch ein anderes aus Isoliermaterial bestehendes Rohr überbrückt und sind gleichgestaltet als angrenzende halbzylindrische, isolierende Becher. Außerhalb der äußeren Enden der Isolierteile 32 sind die Rohre 20 und 21 von einem isolierenden zylindrischen Teil 35 umgeben, das ein äußeres starres Schutzrohr 36 z. B. aus hartem Plastik aufweist. Die Länge des überbrü'ckenden-Rohres 34 ist kleiner als der Abstand zwischen den inneren Enden der isolierenden Teile 35, 36. Ein Schlauch 38 aus nachgiebigem künstlichen Gummi, 'wie z. B. Neoprene, ist um die be-

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schriebenen [De ile herum angebracht, wobei .3eine Enden um die äußeren Scriutzrohre mittels geeigneter Klemmringe 39 angeklemmt sind. Außerhalb dieser Klemmringe ist auf jedem Rohr 36 ein Ring 40 aus hartem Plastik vorgesehen, der dazu dient, die Enden eines äußeren Schutzrohrs 42 zu tragen, das die Seile 36, ohne sie axial miteinander zu koppeln, überlappt. Dem äußeren Ende eines jeden Ringes benachbart ist ein dicker Ring 41 aus zusammendrückbarem Dichtungsmaterial, wie z. B. Schaumgummi, angebracht, Dieser Ring dient normalerweise dazu, das äußere Rohr 42 mit seiner inneren Seite, die in geringem Abstand von der äußeren Fläche des harten Ringes 4Ü und auch von der äußeren Fläche des Klemmringes 39 angeordnet ist, zu zentrieren. Im Falle auf das äußere Rohr 42 einwirkender starker radialer Kräfte werden dessen Endteile derart gegen den harten Ring 40 gedruckt, daß es noch außerhalb der inneren Teile des Axialkompensators zentriert ist. Die Dichtungsringe 41 sind in axialer Richtung zwischen den Enden der Ringe 40 und einer Zahl nach innen überstehender, an den Enden des Rohrs 42 angrenzender Torsprünge 43 gehalten. Die Gummimuffe 38 ist ein wichtiges Element der Erfindung und dient dazu, das Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb des unmittelbar um den Dehnungsausgleicher 18 befindlichen Raumes zu verhindern, d. h.,sie dient als Korroaionsschutzmittel. Das Schutzrohr 42 ist geeignet, den Erddruck aufzunehmen, wenn die Einheit direkt im Boden installiert wird. Die Konstruktion i3t so ausgeführt, daß eine solche direkte Installation möglich ist.

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Bei der Herstellung wird das innere Führungsrohr in Stellung gebracht, indem zuerst das Kragenteil 28 an das Rohr 20 angeschweißt wird (oder besser, an' ein Endrohrteil des Dehnungsausgleiehers, das danach an das Rohr 20 angeschweißt wird), wobei der andere Kragenteil 30 in einer Presse geformt wird und sich das Rohr 26 durch den Dehnungsausgleicher hindurch erstreckt, wonach das andere Endrohrstück des Dehnungsausgleichers an das andere Rohr 21 angeschweißt wird. Die Ausstattung mit dem inneren Führungsrohr anstelle eines äußeren Führungsrohrs ist bedeutend, weil dadurch ein Raum geschaffen wird zur ausreichenden Wärmeisolierung zwischen dem Führungsrohr und der Gummimuffe oder weil die G-esamtdicke der Einheit so gering als möglich gehalten werden kann.

Die äußeren freiliegenden Enden der Rohre 20 und 21 sind mit radialen Vorsprüngen 44 versehen, die zur lösbaren Aufnahme der Zapfenenden 46 eines Abstandsstangenpaares oder Rohrpaares 48 dienen. Die Länge dieser Stangen oder Rohre ist derart, daß sie die Vorsprünge 44 an entgegengesetzten Enden der Einheit miteinander verbinden können, wenn der Axialkompensator eine ziemlich stark gestreokte Stellung einnimmt. Unter Betriebsbedingungen ist es leicht, die Einheit in ihre gestreckte Stellung zu bringen und dann die Abstandsrohre 48 zu montieren, so daß die Einheit den Betrieb in diesem Zustand verlassen kann. Die Zapfenenden 46 der Rohre 48 können zeitweilig an den Vorsprüngen 44 befestigt werden mittels Verriegelung durch Einführen von Bolzen 47 in in den Rohrenden und den Voreprüngen 44 befindlichen fluchtenden löchern 45. Di*; Vorsprünge 44 lcönnen selbstverständlich durch ho hl ο

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Zapfen ersetzt werden.

Wie schon erwähnt, kann die Einheit danach in einem Rohrsystem einfach durch Einschweißen wie.jedes andere Rohrteil montiert werden, wonach die Abstands- oder Halterohre 4-ü entfernt werden. Hierdurch wird der Kompensator in die Lage versetzt, sich selbst zusammenzuziehen mit dem schon, be-r schriebenen Ergebnis.

Nach der Montage kann das äußere Rohr 42 mit einem Klemmring 5u versehen werden, der verbunden ist mit gegenüberliegenden, radial nacn außen vorstehenden Plattenteilen 52, dxe die abstehenden Teile 16 darstellen, auf die schon in Verbindung mit Pig. 2 Bezug genommen wurde. Diese ■Verankerungsmittel dienen dazu, das äußere Schutzrohr 42 in dem System in seiner axialen Stellung zu halten, aber es wurde festgestellt, daß die Verwendung eines solchen Verankerungsmittels nicht unbedingt erforderlich ist, da die Endflächen der Isolierte LIe 35 und 36 normalerweise groß genug sind, einen Widerstand gegen axiale Bewegungen des angrenzenden Bodenmaterials darzustellen.

Das Schutzrohr 42 kann eine derartig vergrößerte Länge habon, daß es die Rohrteile 36 über eine längere Entfernung überlappt. Hierbei kann das Rohr 42 zusätzlich dazu dienen, die Einheit Ln axialer Richtung zu stabilisieren, so daß auf das innere Führungsrohr 26 verzichtet werden kann.

Die festhaltenden Stangen oder Rohre können zum zeitweiligen Halten der Einheit in ihrem gestreckten Zustand durch andere Mittel ersetzt werden. Außerdem können diese Mittel in der

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Länge verateilbar sein, derart,'daß sie eine genaue Einstellung der Einheit entsprechend den Erfordernissen und den Herstellungstoleranzen ermöglichen. Solche Mittel zum Binstel-. len der Länge sind bei 49 in einer der Verbindungsstangen 43 gezeigt. Obgleich, wie erwähnt, die Verbindungsstange 4ö entfernt werden kann, wenn der Axialkompensator in dem System montiert ist, ist es sehr vorteilhaft, die Stangen montiert zu lassen, bis das ganze System auf Druck geprüft ist. Wie bekannt, sollte eine Kompensatoreinheit gegen radiale Bewegungen während des Drucktests verankert werden als Sicherung gegen heftige radiale Bewegungen der ganzen Einheit in dem Fall, wenn das Rohrsystem nicht exakt geradlinig ist, wobei sich der Dehnungsausgleicher durch den hohen Druck strecken kann und dadurch den angrenzenden Rohren erlaubt, sich in eine gegenseitig winklige Position zu bewegen. Es ist von großem Vorteil, daß eine solche Schutzverankerung der Einheit überflüssig wird, wenn die Verbindungsstangen erst nach dem Drucktest entfernt werden, da sie als starre Zugverbindung zwischen den Rohrenden wirken und dadurch keine oder praktisch keine radiale Bewegung der Einheit erlauben. Dies ist ein bedeutendes Merkmal der Erfindung.

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Claims (9)

1. ANSPRÜCHE

   (1 ·/ Axialkompensator zur Anbringung in einem Rohrleitungssystem mit einem gradlinigen, längenvariablen Rohrteil (18) mit Endstutzen, die an die einander zugewandten Enden zweier nacheinander folgender Rohrlängen anschweißbar oder auf andere Art und V/eise anbringbar sind, wobei das längenvariable Rohrteil derart konstruiert ist, daß es aus einer Normal- oder Neutralstellung heraus, in der es im wesentlichen frei von elastischen Spannungen ist, elastisch streckbar und zusammendrückbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Endstutzen des Axialkompensators lösbare Mittel (48,49) zum zeitweiligen Pesthalten der Endstutzen in einer gegenseitigen Stellung angebracht sind, in welcher das längenvariable Rohrteil aus seiner Normal- oder Neutralstellung heraus gestreckt ist.
2. 2. Axialkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Festhalten aus steifen Rohren oder Stangen (48) gebildet sind, die sich in axialer Richtung entlang der Außenseite des Axialkompensators erstrecken und nahe dessen Enden zurückziehbar an Gegenlagervorrichtungen (44) anliegen, die radial von den Endstutzen abstehen.

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3. 3. Axialkompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Stangen (48) nahe ihren Enden mit abgeknickten Endteilen (46) versehen sind, die sich in einen Zapfen hinein oder über einen Ansatz erstrecken, der radial von den Endstutzen absteht.
4. 4. Axialkompensator nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Pesthalten (48,49) in Längsrichtung verstellbar sind.
5. 5. Axialkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das längenvariable Rohrteil (18) von einer Muffe (38) aus elastischem Material wie Neoprene umgeben ist, wobei die entgegengesetzten Enden dieser Muffe abdichtend an dem Endstutzen befestigt sind und die Muffe in der Normal- oder Feutralstellung des Axialkompensators im wesentlichen nicht gedehnt ist.
6. 6. Axialkompensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (38) von einem äußeren Schutzrohr (42) umgeben ist, dessen Enden verschieblich auf den Endstutaen gelagert sind.

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7. 7· Axialkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Teleskop-Führungsrohrsystem, das sich entlang und koaxial zum längenvariablen Rohrteil erstreckt, wobei die entgegengesetzten Enden des Teleskop-Führungsrohrsystems starr mit den entsprechenden Enden der Endstutzen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleskop-Führungsrohrsystein von einem Führungsrohr gebildet wird, das starr an einem Ende mit einem der Endstutzen verbunden ist und sich innerhalb und durch das längenvariable Rohrteil (18) erstreckt und verschieblich an der inneren Fläche des anderen Endstutzens anliegt.
8. 8, Verfahren zur Montage eines Axialkompensators nach Anspruch 1, v/odurch der Axialkompensator zwischen benach- \ barten Rohrenden in einem Rohrsystem einschweißbar ist, [ das zur Leitung eines Mediums, dessen Temperatur höher

   ] ist als diejenige, bei der die Montage ausgeführt wird, geeignet ist, gekennzeichnet durch die Schritte des Einschweißens des Axialkompensatoie zwischen den Rohrenden in solch einem gestreckten Zustand, daß das längenvariable Rohrteil nach der Montage deo Axialkompensators, nach der Entfernung der Mittel zum Festhalten und nach dem Aufheizen cleo Rohraystems und des das Medium leitenden Rohrteils des Axiaikomporisatora auf die erwähnte höhere Temperatur seine

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   Normal- oder Neutralstellung einnimmt, wonach die Mittel zum Pesthalten entfernt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Mittel zum Festhalten nach der Druckprüfung des den Axialkompensator enthaltenden Rohrsystems gelöst werden.

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