DE2435976B2 - Vorrichtung zur nicht-starren Befestigung eines runden Rohrs - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und als bekannt vorausgesetzten Art

Üblicherweise werden runde Rohre oder dergleichen an Apparaturen, z.B. chemischen Reaktoren und Destillationskolonnen, durch Schweißen, Einwalzen, mit Rohrverbindern, Muffen und Planschen befestigt Dies ist jedoch nicht brauchbar, wenn zerbrechliche Rohre, beispielsweise aus Kunststoff, Quarz und Graphit, befestigt werden sollen, besonders wenn diese Rohre groß» Längen haben und leichte Schwingungen und hohe Drücke aushalten müssen.

Auch die Befestigung mit einer Reihe von Bunden, deren Dichtigkeit durch flache Dichtungen gewährleistet ist, ist nachteilig, da hierbei einerseits hohe Drücke und starkes Festklemmen erforderlich ist, wodurch häufig ein Bund reißt und sich andererseits eine starre Konstruktion ergibt, die nicht einmal eine sehr begrenzte Bewegung und Verschiebung des befestigten Rohres gestattet Die bei Glasapparaturen üblicherweise verwendeten zylindrisch-konischen Klemmflansche beiderseits einer Dichtung beispielsweise aus Polytetra· fluoräthylen sind infolge der Starrheit der Konstruktion ebenfalls nicht befriedigend.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Vorrichtungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß zerbrechliche, nicht elastische Rohre oder dergleichen in Apparaturen derart gelagert werden können, daß eine vollkommene Dichtigkeit bei Freiheit der Rohre für Schwingungen usw, denen die Rohre unterworfen sein können, eiTeicht wird.

ίο Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 6 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beanspracht sind. Bei den in den Unteransprüchen 2 und 3 angegebenen Weiterbildungen sind teilweise an sich bekannte Gestaltungsmerkmale benutzt.

Es ist zwar durch die IT-PS 4 09 971 eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der ein rundes Rohr nicht starr befestigt wird, welches Rohr auch starken Dracksehwankungen ausgesetzt sein kann, wobei dieses Rohr in einem äußeren rohrförmigen Körper gelagert ist, während aus Weichstoff bestehende, eine Führung des Rohres bewirkende Bewegungen und Verschiiebungen des Rohres in allen Richtungen ermöglichende Dichtungen mit Rundquerschnitt vorgesehen sind, die eine wulstförmige Zone des Rohres einrahmen. Jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik ganz anders gelagert als bei der

jo Erfindung.

Für das bei der Erfindung vorliegende Gestaltungsprinzip nach Aufgabe und der Gesamtheit der im Kennzeichenteil des Anspruches 1 angegebenem Lösung sind beim Stand der Technik keine solchen technischen Hinweise zu erkennen, die den Fachmann in die Lage versetzen würden, die Erfindung ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen zu entwickeln.

So ist vor allem kein technisches Vorbild für die geschickte Trennung der beiden Funktionen, Alxiichtung einerseits und Führung und Aufhängung andererseits im Sinne der erfolgreichen Aufgabenlösung bei der Erfindung vorgelegen.

Erfindungsgemäß wird das Abdichten durch die Lippendichtungen vorgenommen, während die Führung und Aufhängung aufgrund der auf beiden Seiten der aufgebauchten Zone angeordneten Dichtungsringe mit Rundquerschnitt erzielt wird. Durch diese Trennung der beiden erforderlichen Funktionen können zerbrechliche, nicht elastische Rohre oder dergleichen in

Wi Apparaturen dicht und trotzdem in Bezug; auf Schwingungen oder dergleichen frei aufgehängt werden.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur nicht-starren Befestigung eines runden IRohrs teilweise im Schnitt und

Fig.2 eine weitere Ausfuhrungsform der Vorrichtung ebenfalls teilweise im Schnitt

Gemäß F i g. 1 ist ein Rohr 1 in einem rohrförmigen Körper 2, etwa einem chemischen Reaktor, der in einem Dichtungsträger 3 endet, befestigt. Auf dem Dichtungsträger 3 liegt ein flexibler Lippendichtring 4 auf. Eine Klemmeinrichtung 5 ermöglicht das Einpressen des Lippendichtrings 4 an das zu befestigende Rohr 1.

An dem Teil des Rohres 1 außerhalb des Abdichtungssystems weist es eine wulstförmige oder aufgebauchte Zone 6 auf, die in zwei flexiblen Dichtungsringen 7 und S mit Rundquerschnitt ruht, die durch eine Führung, die Bewegungen und Verschiebungen des Rohres 1 in allen Richtungen ermöglicht, gehalten werden.

Als Beispiele von Kombinationen von Apparaturen und Rohren, die mit Hilfe der Vorrichtung aneinander befestigt werden können, sind für die Rohre solche aus iu Glas, Quarz, Graphit, Kunststoffen, z. B. aus Polytetrafluoräthylen. Polypropylen oder Polyvinylchlorid, Rohre aus Metallen, insbesondere aus Spezialmctallen, und für die Apparaturen solche aus Stahl, plattiertem Stahl, nichtrostendem Stahl, Nickel, Kupfer und Monel zu ΐί nennen.

Die Rohre können an Apparaturen beliebiger Art, z. B. an chemischen Reaktoren, Destillationskolonnen, Tanks, Vorlagen und Behältern, befestigt werden. Die erzielte Befestigung eignet sich besonders gut für Vorrichtungen, die Drücken widerstehen müssen. Die obere Grenze der anwendbaren Drücke hän&t von der Festigkeit des Rohres selbst und von derjenigen der Dichtung ab, jedoch kann die Vorrichtung in jedem Fall ohne Schwierigkeit verwendet werden, um Dichtigkeit der Verbindung unter Drücken von 1 bis 10 bar absolut zu erzielen.

Der Dichtungsträger 3, der nach beliebigen bekannten Verfahren hergestellt und vorbereitet werden kann, muß eine ebene Fläche als Auflage für den Lippendicht- jo ring 4 aufweisen, der zwei getrennte Kontaktzonen aufweist, die durch eine innen umlaufende Nut getrennt sind. Die Art des Lippendichtrings 4 hängt von der chemischen Natur der Reagentien ab, die in den Reaktor gefüllt werden sollen und mit ihm in Berührung r> kommen. Geeignet sind Dichtungen aus speziellen Elastomeren, z. B. aus Polymerisaten von fluorierten Kohlenwasserstoffen oder Dichtungen aus Polytetrafluorethylen, oder es können beliebige andere Gummitypen verweiidet werden. Dagegen sind starre Dichtun- -to gen, z. B. aus Asbest, Fasern und Metallen, zu vermeiden, da mit ihnen keine gute Dichtigkeit erreicht werden kann.

Die Dichtigkeit wird durch Anpressen des Lippendichtrings 4 an das Rohr 1 mit einer beliebigen geeigneten Klemmeinrichtung gewährleistet Vorteilhaft kann die bekannte Konstruktion der Gegenflansche verwendet werden. Die wulstförmige Zone 6 des Rohres 1, die sich außerhalb des Dichtungssystems befindet, muß einen Durchmesser haben, der genügt, um sich auf die beiden Dichtungsringe 7 und 8 auflegen zu können. Im allgemeinen genügt für die wulstförmige Zone 8 ein maximaler Durchmesser, der um 40 bis 50% größer ist als der Durchmesser des Rohres 1. Die Dichtungsringe 7 und 8 können aus beliebigen flexiblen Werkstoffen bestehen, die in der sie umgebenden Atmosphäre beständig sind.

Trotz aller getroffenen Vorsichtsmaßregeln hinsichtlich der Wahl der Werkstoffe, die den Lippendichtring 4 bilden, kann immer ein Schaden an der Dichtung μ eintreten. Die Sicherheit und Dichtigkeit wird insbesondere durch Verwendung von zwei Lippendichtringen 4 sichergestellt, die hintereinander in Abständen, die 10 bis 20 mm betragen können, angeordnet und mit einem Zwischen- oder Abstandsstück verbunden sind. Die f>5 Abdichtung wird hierbei durch die Klemmeinrichtung des zweiten Lippendichtr.iiges erreicht

Eine Vorrichtung dieser Art kann mit jeder beliebigen

Alarmvorrichtung verbunden werden, die in dem Bereich, der die beiden Lippendichtringe trennt, das Auftreten einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung feststellt Es ist hierbei möglich, die Anlage stillzusetzen, um den schadhaften Lippendichtring auszuwechseln, ohne daß wesentliche Mengen der in der Apparatur vorhandenen Produkte in die umgebende Atmosphäre entweichen können, da der zweite Lippendichtring die während des Stillstandes der Anlage notwendige Abdichtung gewährleistet

Die Vorrichtung eignet sich besonders gut für die Befestigung von röhrenförmigen Strahlern, die in der Photochemie an photochemischen Reaktoren verwendet werden. Die Photochemie wird z. B. für die Chlorierung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Paraffinen, für die Chlorierung von organischen Stoffen, z. B. für die Chlorierung von Methylchlorid zur Herstellung von Gemischen von Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, für Nitrosierungen, Sulfoxydationen von Paraffinde; "vaten und für die Photopolymerisation verwendet

Die Untersuchungen mit photochemischen Strahlern, die für die durchzuführende Reaktion besonders gut geeignet sind, können im Laboratorium im kleinen Maßstab mit Apparaturen durchgeführt werden, bei denen die Befestigung der Rohre im allgemeinen keine besonderen Schwierigkeiten bietet Im Gegensatz hierzu war die großtechnische Anwendung der in dieser Weise entwickelten Verfahren bisher häufig schwierig und kostspielig zu erreichen, weil keine Vorrichtung zur Befestigung von Glasrohren, die die photochemischen Strahler enthalten, insbesondere die Ultraviolettstrahler, an den Reaktoren verfügbar war.

Um genügende Leistungen zu erzielen, haben diese Rohre im allgemeinen eine Länge von 2 bis 3 m, und sie arbeiten unter Drücken von etwa 2 bis 10 bar. Ferner müssen sie in der Lage sein, den Schwingungen und Erschütterungen sowie dem Stoß, der auf Druckenterschiede zwischen dem Reaktor und dem Außenraum der Rohre zurückzuführen ist, zu widerstehen. Als Beispiel der Verwendung der Vorrichtung ist die Befestigung von UV-Röhren, die die Durchführung der photochemischen Chlorierung von Methylchlorid ermöglichen, an den Reaktoren zu nennen.

Die photochemische Chlorierung von Methylchlorid durch Dissoziation des Chlormoleküls zum aktiven Chlorion, das durch Umsetzung mit dem Methylchlorid zur Bildung von Gemischen von höheren Chlormethanen führt, unter Verwendung von Ultraviolettlicht ist ein bekanntes Verfahren. Die im allgemeinen in großer Zahl verwendeten röhrenförmigen Ultraviolettstrahler sind in Glasrohren enthalten, die einen Durchmesser von 40 bis 80 mm haben können. Ihre Befestigung an den Metallreaktoren, insbesondere aus Nickel, ist besonders zuverlässig und vorteilhaft mit der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung möglich. Bei dieser Reaktion müssen die Elektroden, die die Ultraviolettstrahler speisen, aus Sicherheitsgründen unter Stickstoffdruck stehen. Das zu befestigende Rom 1, das den Ultraviolettstrahler enthält, wird am entsprechenden Stutzen des Reaktors 2 unter Verwendung eines ersten kammprofilierten Dichtringes oder Lippendichtringes 4' aus einem polymeren fluorierten Kohlenwasserstoff befestigt Dieser Lippendichtring ist mit einem zweiten Lippendichtring 4" der gleichen A/t über ein Distanzstück 15 verbunden, das mit einem Stutzen versehen ist, der es mit Hilfe einer geeigneten Einrichtung ermöglicht, eine mögliche Undichtigkeit der ersten Dichtung 4' festzu-

stellen. Die beiden Dichtringe 4' und 4" werden an das Rohr 1 mit einem Klemmflansch S angepreßt, an dem ein Rohr 17 befestigt ist, an das in geeigneter Höhe ein einwärts ragender Plansch 18 angesetzt ist, auf dem ein Dichtring 7 mit Rundquerschnitt aus dem vorstehend genannten Polymerisat angeordnet ist

Der obere Teil des Rohres 17 endet in einem Flansch, der mit üblichen Dichtungen versehen ist. Ein zweiter Dichtring 8 mit Rundquerschnitt des gleichen Typs wie der erste Dichtring 7 wird mit einem zweiten Distanzstück 10 in seiner Lage gehalten. Das Ganze ist mit einer Haube Il aus Stahl abgedeckt, die mit zwei

Stutzen versehen ist, von denen einer der Zuführung des elektrischen Stroms, der für die Speisung der Elektroden erforderlich ist, dient und der andere die Einführung von Stickstoff, mit dem die Haube 11 unter Druck gehalten wird, ermöglicht. Vorrichtungen dieser Art, die zur Befestigung von 14 Rohren, die Ultraviolettstrahler enthalten und einen Durchmesser von 60 mm und eine Länge von 3 m haben, an einem Reaktor für die Chlorierung von Methylchlorid dienen, wurden seit zwei Jahren für den kontinuierlichen Betrieb ohne jeden Bruch der Rohre verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur nicht-starren Befestigung eines runden Rohres, insbesondere aus zerbrechlichem, nicht elastischem Material wie photochemische Strahler, das starken Druckschwankungen ausgesetzt sein kann, in einem rohrförmigen Körper, insbesondere einem chemischen Reaktor, gekennzeichnet durch aus Weichstoff bestehende, eine Führung des Rohrs (1) bewirkende, Bewegungen und Verschiebungen des Rohrs (1) in allen Richtungen ermöglichende Dichtungsringe (7, 8) mit Rundquerschnitt, die eine aufgebauchte Zone (6) des Rohres (1) einrahmen und ein oder mehrere mit Abstand dazu angeordnete aus Weichstoff bestehende Lippendichtringe (4), deren Lippen sich gegen das Rohr (1) legen, wobei die Zone (6) einen Durchmesser aufweist, der ausreicht, damit sich die Zone (6) auf die beiden Dichtungsringe (7, 8) auflegen karo, wobei der Dichtungsring (7) benachbart den üppendichtringen (4J axial und der bezüglich der Lippendichtungsringe (4) entfernt angeordnete Dichtungsring (8) axial und radial abgestützt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zwei übereinander angeordneten Üppendichtringen (4', 4") versehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen den beiden Lippendichtringen (4', 4") ständig durch ein Alarmsystem auf Undichtigkeiten des ersten Lippendichtringes (4') überwacht wird.

4. Vorrichtung nach dnem &;r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu befestigenden Rohre (1) photochemische Strahlt, enthalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photochemischen Strahler Ultraviolettstrahler sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraviolettstrahler zur photochemischen Chlorierung von Methylchlorid dienen.