DE2339520A1

DE2339520A1 - Verschlusstueck fuer druckleitungen

Info

Publication number: DE2339520A1
Application number: DE19732339520
Authority: DE
Inventors: Gerard Dorgebray
Original assignee: Elf Union
Current assignee: Elf Union
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-08-03
Publication date: 1974-02-21
Also published as: NL7310727A; CA997287A; BE803180A; JPS49132616A; ATA679273A; CH566511A5; AT329942B; GB1426795A; US3886977A; FR2195320A5; IT992793B

Description

3, Aug. 1975

Dipl.-lng. DIpI. oec. publ.

DiETPJCH LEWINSKY

patfntanwa.lt

8München2I-Gotthardstr.81

Telefon 56 17 62

Elf Union, 75007 Paris, Rue Jean Nicot 12, (Frankreich)

"Verschlußstüek für Druckleitungen"

Priorität vom ή. August 1972 aus der französischen Patentanmeldung 72 28206

Die Erfindung betrifft ein Verschlußstück fflr Druckleitungen.

Solche Verschlußstücke sollen Wartungs- oder Xnderungsarbeite-n an den Druckleitungen ermöglichen. Es sind bereits versohle· dene Ausfahrungen bekannt, die mit Nocken versehen sind, welche in eine Nut eines Spezlalflansches eingreifen, der zuvor an diesem Punkt der Leitung angebracht worden ist* Zum Einbau eines derartigen Verschlußstückes mittels einer Maschine sum Bohren von Druckleitungen muß diese an dem Speeialflansch angebracht werden; dann müssen die Hocken derart betätigt werden, daß sie sich aus dem Verschlußstack herausschieben und dieses mit dem Flansch verbinden. Diese Art von Verschlußstück kann nur mit einen speziellen, für diesen Verwendungssweck ausgelegten und mit einer Nut versehenen Flansch angebracht werden, wodurch der Einsatz auf solche Punkte beschränkt 1st, an denen derartige Nut-Flansche bei der Installation der Leitung oder auch während einer Betriebsunterbrechung in diesen Teil der Leitung angeordnet wurden. Jeder Eingriff an anderen Punkten erfordert eine

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Betriebsunterbrechung oder zumindest ein Absperren eines Teils der Anlage mit Hilfe von Ventilen oder Schiebern, wenn dies durchführbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschlußstück zu schaffen, das Wartungs- und Xnderungsarbeiten an jeder zylindrischen, unter Druck stehenden Leitung gestattet, ohne daß es notwendig ist, vorher einen Spezialrohrflanech anzubringen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußstück aus zwei koaxialen, gegeneinander verschiebbaren Flanschen besteht, von denen jeder an seinen Umfang eine dee anderen zugewandte konische Fläche besitzt und beide konischen Flächen den gleichen Spitzenwinkel aufweisen, und daß eine Anzahl von Ankerbacken vorgesehen sind, die aus getrennten Sektoren eines rotationssymmetrischen Ringes mit zylindrischem Außenumfang und einem dem Innendurchmesser der zu verschließenden Leitung etwa entsprechenden Durchmesser bestehen und den Raum zwischen den konischen Flächen der Flansche einnehmen, und daß eine Halteeinrichtung für die Sektoren in diesem Raum, eine Abdichtungseinrichtung an einem der Flansche und eine Einrichtung zum Verschieben der Flansche vorgesehen sind.

Eine bevorzugte Ausführung«form des Verschlußstückes nach der Erfindung besteht darin, daß die Einrichtung zum Verschieben der Flansche aus einem mit einem der Flansche fest verbundenen, durch den anderen hindurchgehenden Gewindestutzen besteht, der an seinen Ende ein axiales Innengewinde zur Aufnahme eines Betätigungs-Gewindebolzens hat und daß eine Mutter auf den Gewindestutzen aufschraubbar ist, die sich gegen den anderen Flansch über einen Anschlag abstützt.

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Eine Ausführungsforra, die besonders für Leitungen großen Durchmessers oder solche, in denen hohe Drucke herrschen,geeignet ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Flansche über Kugeln oder Bollen auf den die Ankerbacken bildenden Sektoren aufliegen.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung: ist vorgesehen, daß die Abdichtun?rseinrichtung aus einem O-Rlng in einer Nut am Umfang einer Scheibe besteht, die auf dem den Gewindestutzen tragenden Plansch starr befestigt 1st.

Dieser letztere Flansch ist dabei dem Rohrinneren zugewandt.

Eine AuBführungsform des Verschlußstückes, die Insbesondere für Leitungen geeignet 1st, in denen hohe Drucke entstehen können, zeichnet sich dadurch aus, daß die Abdichtungseinrichtung aus einer kompressiblen Dichtung besteht, die an einem der Flansche befestigt 1st, wobei der Flansch aus zwei die Dichtung zwischen sich einschließenden Teilen besteht, wovon das eine den Gewindestutzen trägt und das andere mit einem Durchbruch für den Qewlndestutzen versehen ist und die konische Fläche zur Abstützung der Sektoren des-Ankerbackens aufweist.

Zweckmäßig besteht bei allen diesen Ausführungsformen die Halteeinrichtung für die Sektoren des Ankerbackens aus einer Feder, die/einer in der Mittelebene der Sektoren liegenden Kreisnut liegt.

In der Zeichnung ist das Verschlußstück nach der Erfindung anhand zweier beispielsweise gewählter Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigen:

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FIg. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des

Verschlußstückes,
Fig.la einen Querschnitt durch diese Ausführungsform in Höhe

der Fig. 1 eingezeichneten strichpunktierten Linie, Fig. 2 einen Schnitt durch eine weitere AusfÜhrungsform und ;.2a einen Querschnitt durch diese Ausftihrungsform in Höhe der Fig. 2 strichpunktiert gezeichneten Linie.

Das Verschlußstück gemäß Fig. 1 besitzt zwei Flansche i und 2, die abgesehen von den Verschraubungsstellen beide rotationssymmetrisch sind. Die beiden Flansche liegen koaxial zueinander und besitzen Je einen zylindrischen Teil 3 und ^ mit einem Durchmesser, der etwas kleiner als der minimale Innendurchmesser der Leitung für einen gegebenen Nennaussendurchmesser Ist, sowie einen konischen Teil 5 und 6. Die beiden konischen Teile stehen einander gegenüber und besitzen denselben Spitzen- oder Kegelwinkel. Der Wert dieses Winkels ist abhängig vom Nenndurchmesser des zu verschließenden Rohres, der Art des Metalles, dem Arbeitsdruck, der Temperatur und der Art des transportierten Mediums. In der Figur, die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, das für eine Leitung mit einem Nenndurchmesser von 100 mm für Erdölprodukte mit einem Druck von weniger als 10 Bar entworfen wurde, wurde der Spitzenwinkel gleich 90 gewählt .

Der Flansch 1 besitzt an der Inneren Begrenzung der konischen Fläche einen zylindrischen rohrförmigen Teil 7, der in einer Eindrehung 8 in dem Flansch 2 gleitet, wobei die Breite der Eindrehung um einige zehntel Millimeter größer als die Wandstärke des rohrförmigen Teiles 7 ist.

Der Flansch 1 besitzt drei exzentrische, &

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Durchbräche 9» deren größerer Teil einen größeren Durchmesser als die Köpfe der Halteschrauben 10 hat. Diese Halteschrauben 10 begrenzen einerseits den Abstand der Flansche 1 und 2 voneinander und verhindern andererseits eine Verdrehung des einen Flansches in Bezug auf den anderen. Der übrige Teil des Durchbruches 9 besitzt einen Durchmesser, der einen freien Durchtritt des Schaftes der Halteschraube In seinem gewindefreien Teil ermöglicht. Der Gewindeteil der Halteschraube ist in ein Gewindeloch 11 eingeschraubt, das in die Innenfläche des Flansches 2 eingeschnitten wurde.

Der Flansch 2 trägt innen einen axialen, zylindrischen Gewindestutzen 12, der an seinem Ende mit einem koaxialen Loch mit Innengewinde 13 versehen ist. Der Stutzen 12 verläuft durch einen axialen zylindrischen Durchbruch lH in dem Flansch 1 hindurch.

Eine Vierkantmutter 15 1st auf das Außengewinde des Gewindestutzens 12 aufgeschraubt und ruht mit ihrer verbreiterten Basis 16 auf einem Anschlag 17» über den der Kraftschluß Bit einer Schulter 18 des Durchbruches 14 hergestellt wird.

Der Anschlag 17 besteht für Verschlußstücke mit einem Nenndurchmesser von 100 bis 150 mm aus Bronce; für größere Durchmesser kann er durch Kugeln oder Rollen gebildet werden.

Ferner sind Ankerbacken 19 vorgesehen, die aus ebenso vielen voneinander getrennten Sektoren eines Ringes mit zylindrischem Außenumfang bestehen, dessen Durchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser der zu verschließenden Leitung 1st, wobei diese Sektoren den Raum zwischen den konischen Flächen der Flansche einnehmen. Die Zerlegung des Ringes in Sektoren führt zur Abtragung von 3 bis 5 mm Metall entsprechend der Schnittbreite,

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wodurch ein Zusammenschieben der Sektoren zum Zweck des LCsens des Verschlußstückes bis auf den Außenumfang der Flansche 1 und 2 möglich wird.

For Fohre mit Nennaußendurehmessern bis 150 n?n> werden sechs Sektoren verwendet; för größere Nenndurchmesser wird eine größere Zahl von Sektoren verwendet, um für den Außenumriß des Sektors einen etwa konstanten Umfang beizubehalten.

Die Ankerbacken bestehen gewöhnlich aus behandeltem Kohlenstoffstahl. Venn der elastischere Siliciumstahl verwendet wird, kann der Durchmesser des Ringes gleich den mittleren Innendurcheesser der Leitung für einen gegebenen Nenndurchmesser gew&hlt werden. Die Ankerbacken sind im mittleren Bereich ihrer Außenfläche mit einer Nut 20 versehen, in der eine Spiralfeder 21 ruht, die gleichzeitig die Halteeinrichtung und die Löseeinriehtung für die Sektoren bildet.

Die Ankerbackensektoren sind an ihren Umfang in transversaler Richtung nit relbungserhöhenden Vorsprangen oder ähnlichen OberfISchenrauhigkeiten versehen.

Eine Ringdichtung 23 (O-Ring) liegt in einer Nut 2$, die in den zylindrischen Außenumfang einer Dichtungsplatte 25 eingedreht ist, welche über drei Schrauben 26 mit Innensechskant-Kopf sit der kreisförmigen Basis des Flansches 2 verschraubt 1st.

Auf dem Flansch 1 ist eine Kopfplatte 27 ober drei Schrauben 28 alt Innensechskant-Kopf befestigt. Die Kopfplatte besitzt eine Ausnehmung für den Durchtritt des Gewindestutzens 12 und der Vierkantmutter 15· Sie begrenzt die Verschiebung der Basis 16 dieser Mutter und verschließt dl« Offnungen der Durchbräche 9 in den Flansch 1. Zwischen der Basis l6 der Mutter 15 und der

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Kopfplatte 27 besteht ein bestimmtes Spiel 29« dessen teilweise Verringerung von wesentlicher Bedeutung für den der Verankerung des Verschlußstückes vorhergehende Vorgang 1st.

In Fig. 2 1st eine Ausführungsform des Verschlußstückes dargestellt, die Insbesondere für Leitungen geeignet ist, in denen Drucke von mehr als 4O Bar herrschen.

Der Flansch 1 1st derselbe wie in Fig. 1, wfihrend der Flansch 2 hler aus zwei Teilen besteht, dessen einer 2b mit den Gewlndestutsen 12 versehen ist und dessen anderer 2a einen kreisförmigen Durchbruch besitzt, durch den dieser Qewindestutsen hindurchverläuft, während der Außenumfang als konische Fläche sur Abstützung der Ankerbackensektoren 19 ausgebildet ist. Zwischen den beiden Teilen 2a und 2b befindet sich eine deformierbare und koepressible Dichtung 22a. Der Kontakt zwischen den Flanschen und den die Ankerbacken bildenden Sektoren geschieht fiber Kugelanschlfige 30. In der Figur sind ferner die Achse der nicht dargestellten Halteschraube 10, die Achse der nicht dargestellten Schraube 28 zur Befestigung der Kopfplatte 27 und die Spiralfeder 21 dargestellt. Die Basis der Vierkantmutter 15 ruht ebenfalls auf einem*Kugelanschlag 17a.

Das Verschlußstück für Druckleitungen in der Ausführungsforra nach Flg. 1 arbeitet beim Ersetzen eines Schiebers in einer In Betrieb befindlichen Anlage wie folgt:

Unabhängig davon, ob der Schieber mit der Leitung verschraubt, verbolzt oder verschweißt 1st, wird eine Bohr- und/oder Gewindeschneidmaschine für Durckleitungen, die im folgenden lediglich als "die Maschine" bezeichnet wird, am Außenflansch oder am Außengewinde des Schiebers angebracht.

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Die Maschine wird bei diesem Vorgang als Handhabungsmittel verwendet, da ihre Einrichtungen die übertragung von Translations- und von Rotationsbewegungen gestatten.

Die faschine trögt das Verschlu&stöck, das gleichseitig an der Vierkantmutter 15 durch den BetStigungs-Innenvierkant der Nase wie mit einem Schlüssel und durch den Gewindebolzen gehalten wird, der in das Innengewindeloch 13 etwa bis zur HSIfte dessen Gewindes eingeschraubt ist.

Der Gewindebolzen wird in der nicht dargestellten Maschine gedreht, wobei er Jedoch durch eine Anschlagscheibe mit der sich verschiebenden Nase fest verbunden 1st. Jenseits dieses Anschlages endet der Bolzen in einem Innenvierkant, der das Vierkantende der Betätigungsstange aufnimmt, die Ihrerseits in einem den Antrieb von Hand gestattenden Zahnrad, BSndelrad od. dergl. endet.

In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß der Vierkantkopf der Mutter 15 für den Antrieb durch eine Maschine ausgelegt ist, die eine Nase mit einer quadratischen, prismatischen Öffnung besitzt. Bei bestimmten Maschinen, bei denen die Nase eine quadratische, pyramldenstunpffSrnlge Ausnehmung hat, muß ein Anpassungsstück verwendet werden.

Sobald die Maschine angebracht ist, die Nase an der Kopfplatte 27 anliegt und alles abgedichtet ist, wird der über den vollen Querschnitt durchgängige Schieber geöffnet und das Verschlußstück wird durch eine Versehiebungsbewegung der Nase der Maschine auf der es zuvor durch Einschrauben des Gewindebolzens In das Innengewindeloch 13 befestigt wurde, durch den Schieber hindurchgeschoben und in der Leitung an die vorgesehene Stelle gebracht.

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Oa die Halteschraube 10 eine Drehung der beiden Plansche verhindert, führt die Drehung des Gewindebolzens, der sich dabei in das Innengewindeloch 13 hineinschraubt, zu einer Verschiebung des Gewindestutzens 12 und damit zu einer Verschiebung des Flansches 2 in Bezug auf den Flansch 1. Durch die Annäherung der beiden Flansche werden die Sektoren der Ankerbacken nach außen geschoben und legen sich an die Innenwandung der Leitung an. Die Verschiebung des Flansches 2 und der Mutter 15 bleibt kleiner als der Spalt oder das Spiel 19.

Die bei Beginn der Verankerung zur Verfügung stehende Entfernung zeigt die Beendigung der Drehung der Stange von Hand an. Die Drehung der Nase der Maschine bewirkt dann das Aufschrauben der Mutter 15 auf den Gewindestutzen 12, wodurch die Flansche sich einander nähern, so daß die Ankerbacken verspannt und blockiert werden.

Durch Entspannen der Schleusenkammer der Maschine auf Atmosphärendruck wird die Ringdichtung wirksam.

Nach dem Einsetzen des Versehluftetttökes werden die Maschine und der Schieber abgebaut, und es wird ein neuer Schieber im geöffneten Zustand installiert, worauf die Maschine wieder angebracht wird.

Durch eine gegenüber der Anbringung des Verschlußstückes umgekehrte Bedienungsreihenfolge wird das Verschlußstück gelöst und durch den Schieber herausgezogen. Der letztere wird geschlossen und die das Verschlußstück tragende !faschine wird abgebaut.

Entsprechend kann in folgenden Fällen verfahren werden: Ersatz eines eingeschweißten Schiebers durch einen angeflanschten Schieber oder umgekehrt.

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Erweiterung einer Betriebsleitung, wobei das Ende vorher durch einen gewölbten Boden oder einer Planschplatte verschlossen wurde und ein Verschlußstück in der Leitung während des Aufbaus der Anlage angeordnet wurde. Diese Erweiterung kann entweder am Ende der Leitung oder an seiner Abzweigung oder Stichleitung vorgenommen werden.

Überholung oder Wartung eines Druekabzweigers Verschluß einer Abzweig- oder Stich-Druckleitung

Die Abdichtungsplatte ist als von dem Flansch 2, an dem sie befestigt 1st, getrenntes Teil ausgebildet, und zwar sowohl aus Gründen einer einfacheren Bearbeitung als auch einer bequemeren Verwendung.

Für einen gegebenen Nennaußendurchmesser der Leitung werden die Metalldicke der Dichtungsplatte und die Ausführungsform der Ringdichtung in Abhängigkeit von dem Druck in der Leitung und dem transportierten Medium gewählt; es ist daher von Vorteil, über mehrere Platten mit vorher in der Werkstatt montierten Dichtungsringen unterschiedlicher AusfUhrungsformen verfügen zu können.

Diese Austauschbarkelt der Platten ist um so zweckmäßiger, als die Dichtungen nicht nur unterschiedlichen Aurfßenumriß sondern auch unterschiedlichen Aufbau haben können, in welchem Fall die Nut 24 Jeweils unterschiedliche Form haben kann.

Das Verschlußstück nach der Erfindung zeichnet sich daher aus durch vielseitige Verwendbarkeit, Entfall der Verwendung vorher angeordneter Spezlalflansche und durch die Möglichkeit, an den der Verankerung des Verschlußstückes in Leitungen mit einem gegebenen Nenndurchmesser und verschiedenen Innenabmessungen

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dienenden Tell eine Dichtungsplatte zu befestigen, die an die Art, den Druck und die Temperatur des geförderten Mediums angepaßt ist.

Bei der AusfOhrungsform nach Flg. 2 die besonders geeignet für Leitungen ist, in denen Drücke von mehr als HO Bar herrschen, erfolgt die Handhabung in der gleichen Welse wie bei dem Verschlußstück in der Ausführungsform nach der Fig. 1. Zu bemerken 1st jedoch, daß der auf den Gewindestutzen 12 wirkende Zug zunächst beim Einschrauben des Gewindezapfens in das Innengewindeloch und anschließend beim Aufschrauben der Mutter 15 gleichzeitig mit dem Herausdrücken der Sektoren des Ankerbackens und deren Blockierung ein Quetschen und Herausdrücken der verformbaren Dichtung bewirkt, wodurch die Leitung im Verhältnis zur Höhe des hier herrschenden Druckes abgedichtet wird.

Das Verschlußstück nach der Erfindung dient eur Erleichterung der Wartungs- und Erweiterungsarbeiten an Leitungsnetzen für ölige und gasförmige Produkte. In der Erdölraffinerie wurde das Verschlußstück in der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet; in Hochdruckanlagen wurde die Ausführungsform nach Fig.2 verwendet. Eine Verwendung kommt jedoch aucn?allen anderen Anlagen der chemischen Industrie infrage, bei denen es zweckmäßig ist, ohne Betriebsunterbrechung Wartungs- und Änderungsarbeiten an Rohrleitungen sowie deren Schiebern und sonstigen im Leitungszug liegenden Einrichtungen vorzunehmen.

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Claims

CHpiIny. o p

DIETRICH LEWiNSKY

PATfTANWALT " »3, mg, 1973"

München 21 - Gottharcistr. 81 .

Telefon 50 17 62 * I

Elf Union» 75007 Paris, Rue Jean Nicot 12, (Prankreich)

Patentansprüche:

Versehlußstück für Druckleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei koaxialen, gegeneinander verschiebbaren Planschen (1, 2) besteht, von denen Jeder an seinem Umfang eine dem anderen zugewandte konische Fläche (5» 6) besitzt und beide konischen Flächen den gleichen Spitzenwinkel aufweisen, und daß eine Anzahl von Ankerbacken (19) vorgesehen sind, die aus getrennten Sektoren eines rotatlonssymmetrisehen Ringes mit zylindrischem Außenumfang und einem dem Innendurchmesser der z\x verschließenden Leitung etwa entsprechenden Durchmesser bestehen und den Raum zwischen den konischen Flächen (5, 6) der Flansche (1, 2) einnehmen, und daß eine Halteeinrichtung (10) für die Sektoren in diesem Raum, eine Abdichtungseinrichtung (23, 25) an einem der Flansche und eine Einrichtung (12, 15) zum Verschieben der Flansche (1, 2) vorgesehen sind.
2. Versehlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verschieben der Flansche (1, 2) aus einem mit einem (2) der Flansche fest verbundenen, durch den anderen hindurchgehenden Gewindestutzen (12) besteht, der an seinem Ende ein axiales Innengewinde zur Aufnahme eines Betätigungs-Gewindebolzena hat und daß eine Mutter (15) auf den Gewindestutzen aufschraubbar 1st, die sich gegen den anderen Flansch (1) über einen

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Anschlag (17) abstützt.
3. Verschlußstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (1, 2a) über Kugeln Oo) oder Rollen auf den die Ankerbacken (19) bildenden Sektoren aufliegen.
4. Verschlußstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungseinrichtung aus einen O-Ring (23) in einer Nut am Umfang einer Scheibe (25) besteht, die auf dem den Gewindestutzen/tragenden Flansch (2) starr befestigt 1st.
5· Verschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungeeinrichtung aus einer kompressiblen Dichtung (23a) besteht, die an einen der Flansche befestigt 1st, wobei der Flansch aus zwei die Dichtung (23a) zwischen sich einschließenden Teilen (2a, 2b) besteht, woYon daβ eine den Öewindestutzen (12) tragt und das andere mit einem Durchbruch far den Oewindestutzen (12) versehen 1st und die konische Flfiche zur Abstützung der Sektoren des Ankerbackens (19) aufweist.
6. VerschlußstQck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balteeinrichtung für die Sektoren des Ankerbackens (19) aus einer Feder (21) besteht, die in einer in der Mittelebene der Sektoren liegenden Kreisnut (20) liegt.

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