DE2405426A1 - Innen-reparaturklemme fuer niederdruckrohrleitungen - Google Patents

Description

Innen-Reparaturklemme für Niederdruckrohrleitungen

Die Erfindung betrifft eine Innen-Reparaturklemme für Niederdruckrohrleitungen.

Reparaturklemmen zum Flicken von Rohrlecks an einer Verbindungsstelle oder anderer Stelle einer Rohrleitung sind in der Industrie bekannt und werden auch in großem Maße im Handel vertrieben. Die bekannten Klemmentypen werden üblicherweise im Bereich des Lecks auf die Rohraußenwand aufgebracht, damit der unter Druck stehende Leitungsinhalt im Rohrinnern gehalten wird. Eine große Zahl von Reparaturen muß jedoch an eingegrabenen unterirdischen Rohrleitungen ausgeführt werden, wobei es dann notwendig ist, die Schadensstelle von außen am ganzen Rohrumfang freizulegen, um Zugang zu dem Leck zu haben. Wenn im gesamten Leitungssystem nur ein einziges Leck vorhanden ist, dann werden die Kosten für eine einzige Aufgrabung als unumgänglich angesehen und als notwendige Ausgabe ertragen. Viele der in der Erde verlegten Leitungssysteme haben einen großen Rohr-

durchmesser, meistens in der Größenordnung von 61 cm (24·) und darüber, dienen zur Beförderung ifron Niederdruckgas in eine größere Hauptstadt und sind bereits seit vielen Jahren in Benutzung. Wegen der Erdverlegung können Lecks leicht unent-

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deckt bleiben, so daß nach einiger Zeit sich überall im Rohrnetz Lecks entwickeln. Gewöhnlich sitzen derartige Lecks an den Verbindungsstellen der Rohrabschnitte, von denen die Verbindungs- oder Abdichtmasse durch Rohrversetzung, Erosion o.dgl. teilweise entfernt ist. Weil eine Reparatur im allgemeinen als wirtschaftlich annehmbarer angesehen wird als eine Erneuerung des gesamten Rohrnetzes, erfordert ein überaltertes Netz buchstäblich tausende von Reparaturklemmen, um alle Leckstellen zu beseitigen. Man kann erkennen, daß, wo tausende von Lecks in einem Rohrnetz vorhanden sind und das eine vom anderen z.B. den Abstand einer Rohrabschnittslänge hat, eine entsprechende Anzahl von Aufgrabungen zunontragbaren Kosten führen würde. Gleichzeitig wurden die Vielzahl von Aufgrabungen einerseits für den lokalen Autoverkehr zu schweren Beeinträchtigungen führen und andererseits die Versorgungsunterbrechung verlängern.

Durch die US-PS 3 101 743 ist eine Innen-Reparaturklemme für Gasrohrleitungen bekannt. Ferner ist eine derartige Klemme für Hochdruckwasserrohre durch die US-PS 3 516 442 offenbart.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Innen-Reparaturklemme des in der US-PS 3 516 446 beschriebenen Typs, gegenüber dem sie eine Verbesserung insbesondere im Hinblick auf die Eignung für Niederdruckrohre darstellt. Genau gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Innen-Reparaturklemme zur Verwendung in einem Rohr, in dem der Innendruck nicht ausreichend ist, um zur Unterstützung oder zur Erzielung der erforderlichen Dichtkraft zwischen Klemme und Rohr beizutragen. Die Klemme ist insbesondere für die Verwendung in Gasrohrleitungen aus Gußeisen oder Stahl ausgelegt, bei denen ein Innendruck in der Größenordnung von 1-25 psig herrscht im Vergleich zu Drücken in der Größenordnung von 60 - 90 psig , wie sie normalerweise bei den Klemmen nach der US-PS 3 516 446 auftreten. Durch die Möglichkeit, die Reparaturen im Rohrinnern vornehmen zu können, entfallen die Kosten für die sonst erforderlichen Aufgrabungen, statt derer nur noch eine Hauptaufgrabung an jedem Ende des *)nahezu

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Rohrleitungssystems nötig ist. Von den offenen Enden aus können,die Rohre, wo sie einen ausreichenden Durchmesser haben, gänzlich innen repariert werden. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die Unterbrechung des Verkehrs oder andere Beeinträchtigungen der Öffentlichkeit auf ein Minimum beschränkt sind. Ferner ist der Zeitaufwand, der zur vollständigen Reparatur erforderlich ist, wesentlich geringer als bei Verwendung von Außen-Reparaturklemmen. Die erfindungsgemäße Konstruktion der Reparaturklemme bedingt ein Minimum von zu verbindenden Teilen. Sie hat ferner eine geringe radiale Ausdehnung, wodurch der durch sie erzeugte Druckabfall in der Gasleitung minimal ist.

Die Erfindung geht also von der Aufgabe aus, eine Reparaturklemme für Niederdruckrohre zu schaffen, die sich für die Innenreparatur eignet und die ein geringes radiales Profil aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnungdargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt eines mit der'erfindungsgemäßen Innen-Reparaturklemme versehenen Rohres,

Fig. 2 und 3 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 eingekreisten Bereichs,

Fig. 4 und 5 Querschnitte der Reparaturklemme gemäß der Linien 4-4 und 5-5 in Fig. 2 und

Fig. 6 eine Darstellung wie in Fig. 2,in der gezeigt ist, wie die anfängliche Anordnung der Reparaturklemme erreicht wird.

In Figur 1 ist ein Rohr 10 aus Gußeisen oder Stahl dargestellt, das vor vielen Jahren in übereinandergreifender Verbindung unter der Erde verlegt worden sein könnte. Im Rohr ist eine

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Reparaturklemme 11 gemäß der Erfindung angeordnet und erstreckt sich um dessen Innenumfang. Die Reparaturklemme wird im folgenden in Verbindung mit der Reparatur von Lecks beschrieben, die an dem Spalt zwischen den Rohrabschnitten auftreten, wo die Verbindung zuvor dicht war. Dazu ist zu bemerken, daß zur Reparatur von Lecks irgendwo anders in der Rohrwandung, die Reparaturklemme aus einer geringeren Anzahl von Teilen zusammengesetzt werden kann.

Es wird nun insbesondere auf die Figuren 2-5 Bezug genommen. Die Klemme 11 besteht aus einem ringförmigen elastomeren Dichtungsring 12 aus einer gummierten Mischung oder aus einem Material, das sich auch mit dem Inhalt des zu reparierenden Rohres verträgt. Die Dichtung hat einen ausreichend breiten-Querschnitt, um den Leckspalt zu überbrücken, wie er hier an der Verbindung 15 zwischen zwei Rohrabschnitten besteht, und um sich seitlich noch über ein ausreichendes Stück der Rohrwandung zu erstrecken, damit eine genügende Dichtungsdruckkraft darauf ausgeübt werden kann. Aus diesem Grunde sollte der Spalt an der Verbindung nicht breiter sein als 6,4 cm. Bei einer derartigen Spaltbreite und bei einem Rohr mit 137 cm Durchmesser hat sich eine Querschnittsbreite von 165 mm der unbelasteten Dichtung als ausreichend erwiesen. Nach Einbau und im zusammengedrückten Zustand der Dichtung ist dieser Wert auf 184 mm angestiegen.

Die radial außen liegende Oberflächenstruktur 13 des Dichtungsringes, die an der Innenseite der Rohrwanding anliegt, ist faltig gestaltet, um den Effekt von in Reihe angeordneten Einzeldichtungen in axialer Richtung des Rohres zu erreichen. Wie gezeigt ist, weist die Oberfläche 13 eine Vielzahl von axial im Abstand befindlichen, sich ringförmig erstreckenden Rippen oder Lippen 16 und abwechselnd Nuten 17 auf, die radial an der Rohrinnenwandung anliegen. Die Rippen können auch als Hügel 16 und Täler 17 angesehen werden. Sie sorgen für einen hohen Grad von Flexibilität aufgrund des Umfangsdrucks, wie dies aus den Figuren 4 und 5 deutlich hervorgeht. Jede der

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axial äußersten Rippen geht in mehr oder weniger radial und axial sich nach innen erstreckende Seitenflächen 47 und 48 über um Flanschrippen 49 bzw. 50 zu bilden. Diese Konstruktion verhindert, wie noch beschrieben wird, sowohl eine Leckage nach außen als auch das Eindringen von Grundwasser und erlaubt gleichzeitig eine axiale Versetzung der Rohrabschnitte, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Dichtungsringe haben im allgemeinen vorgefertigte Größen für die Rohre, in die sie zunächst von Hand eingesetzt werden. Obwohl es günstiger ist, wenn beim Abdichten eines Süalts die Flächen 13 symmetrisch zu ,jeder Seite einer mittleren Ausnehmung 18 liegen, so ist es doch nicht kritisch und nicht unbedingt erforderlich.

Um die Dichtung festzulegen und um einen entsprechenden Umfangsdruck auf sie auszuüben, ist ein ringförmiges Trägerteil 19 innerhalb einer ringförmigen Nut 20 zwischen den Flanschrippen 49 und 50 der Innenfläche des Dichtringes angeordnet. Das Trägerteil 19 könnte axial aus einer einzigen Einheit bestehen. Für Spaltabdichtungen in der beschriebenen Art und Weise wird jedoch ein Paar von axial nebeneinander angeordneten kanalartigen Einheiten 21, 22 zur Überbrückung der Dichtungsbreite bevorzugt. Dies gestattet es, die Trägerteile 21,22 radial in Übereinstimmung mit dem Spalt relativ zueinander versetzt anzuordnen (Fig.5). Jedes dieser Teile 21, 22 ist im Querschnitt etwa wie eine "5" gestaltet, wobei jedes von der Mitte der Nut 20 ausgehend an der Dichtung 12 bzw. den entsprechenden Seitenflächen 47 bezw. 48 und den dazugehörigen Flanschrippen 49 bzw. 50 anliegt. Jedes der kanalförmigen Trägerteile 21,22 weist einen inneren, radial hochstehenden Seitenflansch 54 auf, der mit einem flachen mittleren Stützfeld 55 verbunden ist, das am Außenrand eine Klaue 56 zum Anpressen der Dichtung an die Rohrwand aufweist. Die Klaue 56 ist vorzugsweise gegabelt ausgebildet (Bezugszeichen 57 in Fig. 4 und 5). Jedes Trägerteil 21,22 ist in Umfangsrichtung aus einem Bogensegment gebildet, um in einer Doppelanordnung Ende an Ende einen geschlossenen Ring bilden zu können, der die Dichtung unter einem vorbestimmten Anpressdruck hält. Wie

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aus der nachfolgenden Beschreibung zu verstehen sein wird, hält diese Anordnung die Dichtung gegen die Querkomponente der Gasströmung im Rohr gleichmäßig fest, indem ein im wesentlichen einheitlicher Dichtungsdruck über die Dichtfläche erzeugt wird. Bei 54-Zoll-Rohren werden etwa 12 Segmente zum Ausfüllen des Innenumfangs der Dichtung verwendet. Zwischen die Trägerteile 21,22 und die Dichtung kann in die Nut 20 ein Kunststoffstreifen von 1,6 mm Stärke eingelegt werden, der eine Schmierung zwischen den Trägerteilen und der Dichtung bewirkt.

Zur Verbindung der Trägerringsegmente an ihren jeweils einander zugewandten Enden ist eine Vielzahl von Verbindungslaschen 23 vorgesehen, von denen jede etwa die Form eines Bogenstücks hat, das ausreichend lang ist, die Enden der Ringsegmente zu überbrücken. Die Verbindungslaschen 23 sitzen innerhalb des Kanals, den die Trägerringsegmente aufweisen und sind an den Segmenten mittels Zylinderkopfschrauben 24 befestigt, die sich durch Löcher 25 und 26 in den Laschen in Gewindelöcher 27 und 28 in den Segmenten bzw. der Kanalwand erstrecken. Die Öffnung der Löcher 26 ist größer gewählt als der Durchmesser der Zylinderkopfschrauben, wodurch eine Einstellbarkeit der Verbindungsplatte in bezug auf das Ringsegment gegeben ist.

Ein anfangs vorbestimmter Solldruck des Trägerrings 19 gegen die Dichtung 12 wird in der aus Fig. 6 dargestellten Weise, mittels eines Spreizwerkzeugs 33, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, erreicht. Das Spreizwerkzeug hat einen Schraubspindelraechanismus und ist im Handel erhältlich oder kann rasch hergestellt werden. Es besteht aus einem Zylinderkörper 34, von dem am einen Ende eine Stütze 35 radial abgeht, die in einen Fuß 36 ausläuft. Nahe dem anderen Ende des Zylinderkörpers 34 befindet sich eine zweite Stütze 37, die gleicherweise in einen Fuß 38 ausläuft und an einer Spindelhülse 39 befestigt ist, die teleskopisch in dem Zylinderkörper 34 sitzt. Eine Feder 40, die einerseits am Zylinderkörper, andererseits an der Stütze 37 angreift, zieht die Spindelhülse 39 in den Zylinderkörper hinein.

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Zur Aufnahme des Spreizwerkzeugs weist jedes Trägersegment eine Öffnung 42,43 an den voneinander entfernten Enden auf, in die das Werkzeug in der in Fig. 6 gezeigten Weise eingreift. Durch Drehung eines Handrades 44 wird die Spindelhülse 39 ausgefahren oder zurückgezogen. Beim Ausfahren werden die benachbarten Trägersegmente soweit auseinandergeschoben, daß ein Füllstück 46 eingesetzt werden kann, welches z.B. aus einem abgesägten Trägersegmentstück besteht. Von den Füllstücken wird gerade die erforderliche Anzahl eingesetzt, die nötig ist, um den geeigneten Anpressdruck der Dichtlippen 16 an der Rohrwandung zu erzeugen. Ein Vergleich zwischen den Fig. 2 und 3 zeigt die Verhältnisse mit bzw. ohne Füllstück zwischen den Trägersegmenten. Wenn eine ausreichende Zahl von Füllstücken eingesetzt worden ist, ist die Installation beendet und sorgt für eine im wesentlichen gleichmäßigen Dichtungsdruck über die Dichtungsfläche und schaltet Leckmöglichkeiten aus.

In der obigen Beschreibung ist eine neuartige Rohr-Reparaturklemme offenbart worden, die speziell für Großrohre ausgelegt ist, in denen Erdgas o.dgl. mit relativ niedrigem Druck befördert wird. Die Klemme ist von relativ einfacher Konstruktion und dichtet wirkungsvoll, ohne daß sie davon abhängig ist, daß der Leitungsdruck den Dichtdruck verstärkt oder aufrecht erhält. Die Reparaturklemme ist einfach und mit einem Minimum an Arbeit und Kosten zu installieren, ohne das somit bei bekannten Reparaturklemmen auftretende Problem der Vielzahl von Aufgrabungen. Das niedrige Profil der Klemme senkt den Druckabfall des durchströmenden Gases weitestgehend herab. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform hat die Klemme von der Rohrwand aus nur eine radiale Erstreckung von 41 mm bis zum oberen Ende des Schraubenkopfes. Dieses Maß kann mehr oder weniger von den Umständen beim Einbau abhängen oder davon, welcher Druckabfall im Rohrsystem toleriert werden kann.

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Claims (9)

Patentansprüche

1.\ Innen-Reparaturklemme zum Flicken eines Spaltes oder Risses in einer Rohrleitung,
gekennzeichnet durch

einen flexiblen Dichtungsring (12) mit einer gefalteten Außenumfangsfläche, die zur Anlage an der Rohrinnenwand dient und einen Leckspalt überbrückt und

ein ringförmiges Trägerteil (11), das sich über den Innenumfang des Dichtungsringes (12) erstreckt und dagegen andrückt und dabei einen vorbestimmten Dichtdruck zwischen den in Berührung befindlichen Oberflächen der Dichtung und der Rohrwandung erzeugt, wobei das Trägerteil (11) im Querschnitt mindestens einen Abschnitt aufweist, der die Breite des Dichtungsinnenumfangs überbrückt, um die Breite der Außenumfangsflache zur gleichmäßigen Aufrechterhaltung deren Dichtdruckes festzulegen.

2. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (11) im Querschnitt Klauen (56) aufweist, die sich einstückig an jeder Seite des die Dichtung überbrückenden Teils radial nach außen erstrecken und die Seitenwände des Dichtungsringes (12) einschließen.

3. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (12) auf seiner inneren Fläche in der Mitte zwischen seitlichen Rippen (49,50) zur Aufnahme des Trägerteils (11) ausgenommen ist und das Trägerteil (11) sich im Querschnitt in enger Anlage um jede der Rippen (49,50) herum erstreckt.

4. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (11) in der Mitte längs des Umfangs in zwei aneinanderstoßende Sektionen (21,22) geteilt ist.

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5. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aneinanderstoßenden Sektionen (21,22) im Querschnitt etwa wie eine "5" gestaltet ist.

6. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (11) aus einer Vielzahl Ende an Ende angeordneter Bogensegmente zusammengesetzt ist.

7. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Füllstücke (46) zwischen wenigstens einigen der Bogensegmente angeordnet sind, um einen vorbestimmten Umfangsdruck der Segmente auf dem Dichtungsring zu erzielen.

8. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Verbindungslasche (23), die die Enden benachbarter Segmente überdeckt und verbindet und in Umfangsrichtung im Abstand voneinander Durchgangslöcher (25»26) für Befestigungsschrauben (24) aufweist.

9. Innen-Reparaturklemme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eins der Durchgangslöcher (25, 26) in der Verbindungslasche (23) ein Langloch ist.

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