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Vorrichtung zum druckdichten Absperren von Rohrleitun#s-
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stutzen geringen Durchmessers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum druckdichten Absperren von Rohrleitungsstutzen geringen Durchmessers, insbesondere
von gebogenen Rohrleitungsstutzen, zwischen dem Abschlußhahn des Rohrleitungsstutzens
und einer unter erhöhtem Druck stehenden, von Gasen und/oder Flüssigkeiten durchströmten
Rohrleitung mit wesentlich größerem Durchmesser, an der sich der Rohrleitungsstutzen
befindet.
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Es ist bekannt, daß an Rohrleitungen, in denen Gase und/ oder Flüssigkeiten
unter erhöhtem Druck strömen, zu den verschiedensten Zwecken, beispielsweise zur
Entnahme von Proben aus den strömenden Medien oder zur diskontinuierlichen Durchführung
von Messungen, Rohrleitungsstutzen angebracht sind, die mit Abschlußhähnen verschlossen
werden. Solche Druckleitungen sind z.B. versorgungslei# tungen der Gas- und Wasserwirtschaft,
öltransportleitungen sowie innerbetriebliche Leitungen in Werken der chemischen
Industrie.
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Zur Durchführung von Reparaturarbeiten an Rohrleitungsstutzen der
oben genannten Art war es bisher erforderlich, die im folgenden als Hauptleitungen
bezeichneten, unter erhöhtem Druck durchströmten Rohrleitungen größeren Durchmessers
außer Betrieb zu nehmen, da es nicht möglich war, einen die Arbeitssicherheit gewährleistenden
Abschluß zwischen Hauptleitung und Rohrl-eitungsstutzen herzustellen.
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Dies gilt in besonderem Maße, wenn in der Hauptleitung ein brennbares
undloder gesundheitsgefährdendes Medium transportiert wird undloder bei der Reparatur
Schweißarbeiten auszuführen sind.
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Die Außerbetriebnahme einer Hauptleitung bzw. eines Hauptleitungsabschnittes
hat für den Betreiber dieser Leitung im allgemeinen schwerwiegende Nachteile, da
es meistens nur unter großem zusätzlichem Aufwand möglich ist, die an die Hauptleitung
angeschlossenen Verbraucheranlagen während der reparaturbedingten Stillsetzung dieser
Leitung bzw. dieses Leitungsabschnittes zu Versorgen. Bei der erforderlichen Außerbetriebnalime
einer Hauptleitung ist es außerdem notwendig, den abgesperrten Abschnitt der Hauptleitung
zu entleeren bzw.
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auf Normaldruck zu entspannen und das in der Hauptleitung befindliche
Medium unter Beachtung der notwendigen Sicherheitsmaßnahmen zu entfernen. Dadurch
entstehen oft erhebliche weitere Kosten bzw. Verluste, weil z.B.
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Flüssigkeiten mit Hilfe von Tankfahrzeugen abgefahren oder brennbare
Gase abgefackelt werden Gasen. Diese Kosten bzw. Verluste können insbesondere bei
Hauptleitagen großen Durchmessers, die unter hohem Druck betrieben werden und in
denen Absperrorgane in relativ großen Abständen angeordnet sind, sehr hoch sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit der Außerbetriebnahme
von Hauptleitungen anläßlich von notwendigen Reparaturen an daran befindlichen Rohrleitungsstutzen
verbundenen Nachteile zu vermeiden und eine vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt,
solche Reparaturen ohne Gefahr für die Aus-führenden durchzuführen, ohne den Betrieb
der Hauptleitung zu unterbrechen. Insbesondere soll mit der Erfindung die Aufgabe
gelöst werden, auch gebogenen Rohrleitungsstutzen,onne Beeinträchtigung des Betriebes
der Hauptleitung unterhalb des Absperrhahnes des Rohrleitungsstutzens vorübergehend
druckdicht gegenüber der Hauptleitung zu verschließen.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit Hilfe einer Vorrichtung
gelöst, die mit dem freien Ende des Rohrleitungsstutzens bzw. mit dessen Abschlüßhahn
fest ver-
bunden werden kann, und die aus mehreren konzentrischen,
ineinander angeordneten, am Oberende geschlossenen Rohren besteht, die ineinander
in Längsrichtung bewegbar sind, sowie einem im Kopf der Vorrichtung befestigtem
Seil, auf dessen unterem Ende sich Stahlkörper sowie elastisch verformbare Dichtungselemente
befinden, die in den abzusperrenden Rohrleitungsstutzen eingeführt werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist denigemäß eine Vorrichtung zum druckdichten
Absperren von Rohrleitungsstutzen geringen Durchmessers, insbesondere von gebogenen
Rohrleitungsstutzen, zwischen dem Abschlußhahn des Rohrleitungsstutzens und einer
unter erhöhtem Druck stehenden, von Gasen und/oder Flüssigkeiten durchströmten Rohrleitung
mit wesentlich größerem Durchmesser, an der sich der Rohrleitungsstutzen befindet,
die gekennzeichnet ist, durch - ein mit dem Rohrleitungsstutzen (2) verbindbares,
vorzugsweise verschraubbares Druckgehäuse (4), an dem sich ein verschließbarer Entlüftungshahn
(5) befindet, - ein mit dem Druckgehäuse (4) verbundenes Außengewinderohr C6), -
ein auf dem Außengewinderohr (6) bewegbares Hülsrohr (8), ein im Außengewinderohr
(6) und im Druckgehäuse (4) geführtes, in Längsrichtung bewegbares Hubrohr (9),
das mit dem Hülsrohr (8) fest verbunden ist, und dessen Länge und Durchmesser derart
bemessen sind, daß das Hubrohr (9) bis in den Rohrleitungsstutzen (2) eingeführt
werden kann, - ein im Hubrohr (9) geführtes, in Längsrichtung bewegbares und am
Oberende mit einer Kappe (15) verschlossenes Sondenrohr (11), dessen Länge und Durchmesser
derart bemessen sind, daß es bis in den Rohrleitungsstutzen (2) eingeführt werden
kann,
- ein unter der Verschlußkappe (15) des Sondenrohrs (il) befestigtes
Seil (16), vorzugsweise in Form eines Stahldrahtes, das länger ist als das Sondenrohr
(11) und als das Hubrohr (9), - mindestens fünf auf dem freien unteren Ende des
Seils (16) aufgereihte Stahlkörper (17 bis 21), deren unterster mit dem Seilende
verbunden ist, sowie mindestens zwei zwischen den unteren Stahlkörpern (19, 20,
21) auf dem Seil (16) aufgereihte, elastisch verformbare zylindrische Dichtungselemente
(22), deren Durchmesser derart bemessen sind, daß sie in den Rohrleitungsstutzen
(2) eingeführt werden können, - an sich bekannte Dichtungselemente zwischen Druckgehäuse
(4) und Hubrohr (9) sowie zwischen Hubrohr (9) und Sondenrohr (11).
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Bei der neuen Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Mehrzahl der Stahlkörper (17 bis 21) kugelförmig auszubilden und nur die unmittelbar
über und unter den zylindrischen Dichtungselementen (22) angeordneten Stahlkörper
(19, 20, 21) auf den den Dichtungselementen (22) zugewandten Seiten abzuplatten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die kugelförmigen Stahlkörper (17,
18) unterschiedliche Durchmesser auf und sind wechselweise auf dem Seil (16) aufgereiht,
Die Durchmesser der Stahlkörper (17 bis 21) und der Dichtungselemente (22) sind
gemäß einem weiteren Ausbildungsmerkmal der Erfindung 5 % bis 50 9, vorzugsweise
io % bis 3o % kleiner als der Innendurchmesser des Rohrleitungsstutzens (2).
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Das Sondenrohr (11) wird vorteilhafterweise im Kopf des Hubrohres
(9) und/oder im Kopf des Hülsrohres (8) mit einem oder beiden durch ein Gewinde
verbunden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Dichtungselemente
(22) unabhängig von der Form bzw. vom Krümmungsradius des Rohrleitungsstutzens (2)
in diesen hinein und z.B. bis in die Nähe seines Ansatzes an die Hauptleitung (1)
zu führen und dort die Abdichtung zu bewirken.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung werden nachstehend
an Hand der Figuren 1, 2 und 3 näher erläutert.
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Figur 1 zeigt die Anordnung eines Rohrleitungsstutzens an einer unter
erhöhtem Druck stehenden Hauptleitung.
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Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes.
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Figur 3 zeigt die Anordnung eines geteilten Überschiebers, der bei
einer Reparatur auf dem Rohrleitungsstutzen angebracht wird.
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Wie in Figur 1 schematisch dargestellt ist, befindet sich an der Hauptleitung
1, die von Gasen und/oder Flüssigkeiten unter erhöhtem Druck durchströmt wird, ein
Rohrleitungsstutzen 2, der mit einem Hahn 3 verschlossen ist.
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In Figur 2 ist als Abschlußelement des Rohrleitungsstutzens 2 ein
Kugelhahn 3 dargestellt, in den das Druckgehäuse 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gasdicht eingeschraubt ist. Das Druckgehäuse 4 kann vorteilhafterweise aus mehreren
Teilen bestehen, so daß die Vorrichtung je nach Anforderungen gekürzt oder verlängert
werden kann und außerdem ihr Transport erleichtert wird.
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Am Druckgehäuse 4 befindet sich der Entlüftungshahn 5. In das Druckgehäuse
4 ist ein Außengewinderohr 6 eingeschraubt.
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Es hat einen eingeschweißten Führungsring 7, der eine langlochförmige
Nut besitzt, in der sich der obere abgeflachte Teil von Hubrohr (9) schiebend bewegt,
Auf
dem Außengewinderohr 6 kann das llülsrohr 8 auf und ab bewegt werden, Das Hülsrohr
8 kann in an sich bekannter Weise - ebenso wie das Druckgehäuse 4 - mehrteilig ausgeführt
werden, was die Fertigung und Montage der Vorrichtung vereinfacht.
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Das HUlsrohr 8 ist mit dem Hubrohr 9 über das Anschlußstück io fest
verbunden.
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Das konzentrisch im Hubrohr 9 angebrachte Sondenrohr 11 kann mit Hilfe
der Rändelschraube 13, welche mit dem Kragenrohr 12 fest verschraubt ist, im Hubrohr
9 bewegt werden. Es endet in einer an sich bekannten Klemmvorrichtung 14, welche
mit einer angeschweißten Dichtkappe 15 gasdicht verschlossen ist.
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Auf dem Stahlseil 16, das in der Klemmvorrichtung 14 befestigt ist,
befinden sich am freien Ende mehrere Stahlkörper 17 bis 21, deren unterster als
an sich bekannter Klemmkörper 21 ausgebildet und mit dem Stahlseil 16 lösbar verbunden
ist sowie zwei, zwischen den Stahlkörpern 19, 20, 21 angeordnete Dichtungselemente
22, deren Durchmesser etwa 20 % kleiner ist, als der Innendurchmesser des Rohrleitungsstutzens
2.
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Während die Stahlkörper 17, 18 kugelförmig ausgebildet sind, sind
die unmittelbar den Dichtungselementen 22 benachbarten Stahlkörper 19, 20, 21 auf
der bzw. den den Dichtungselementen zugewandten Seiten abgeplattet.
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Wenn erforderlich, können nach dem Lösen des Klemmkörpers 21 die Stahlkörper
17,-18, 19, 20 und/oder die Dichtungselemente 22 ausgewechselt, vermehrt oder vermindert
werden.
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Die Stahlkörper 17 und 18 sind unterschiedlich gross und es sind abwechselnd
größere und kleinere Kugeln auf dem Seil 16 aufgereiht, wobei die größeren einen
etwa 20 % und die kleineren einen etwa 40 % kleineren Durchmesser haben als der
Innendurchmesser des Rohrleitungsstutzens 2. Die dadurch bedingte größere
Flexibilität
gestattet eine Anpassung auch an scharfe Krüttimungen des Rohrleitungsstutzens 2.
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Im Kopf des Hülsrohres 9 befinden sich zwei Axiallager 23, 24 zur
Verminderung von Reibungen zwischen Kragenrohr 12 und Anschlußstück lo sowie zwischen
Kragenrohr 12 und Hülsrohr 8.
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Die Abdichtung zwischen Druckgehäuse 4 und Hubrohr 9 sowie Hubrohr
9 und Sondenrohr 11 erfolgt mit an sich bekannten Dichtungselementen, insbesondere
Dichtringen, die nicht dargestellt sind, um die Übersichtlichkeit der Darstellung
nicht zu beeinträchtigen.
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Um ein gefahrloses Arbeiten zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, die
erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Abstützvorrichtung zu sichern, die aus den
vorstehend genannten Gründen ebenfalls nicht dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in folgender Weise zum Abdichten
eines Rohrleitungsstutzens 2 verwendet: Nach dem Zusammenbau der gesamten Absperrvorrichtung
und dem Aufschrauben des Druckgehäuses 4 auf den Kugelhahn 3 wird dieser geöffnet
und das Stahlseil 16 mit den Stahikörpern 17 bis 21 und Dichtungselementen 22 -
ggf. zusammen mit dem Hubrohr 9 und dem Sondenrohr 11 * durch Senken des Hubrohres
8 und des Sondenrohres 11 mit Hilfe einer auf das Hülsrohr 8 aufgesetzten, in der
Figur nicht dargestellten, bekannten Handkurbel, in den Rohrleitungsstutzen 2 eingebracht,
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen? den Durchmesser der Stahlkörper 18 bis 21
sowie der elastisch verformbaren Dichtungselemente 22 so groß wie möglich zu wählen,
derart, daß gerade noch ein freier Durchgang durch den kleinsten freien Querschnitt
des Rohrleitungsstutzens 2 bzw. des Abschlußhahnes 3 möglich ist, wenn deren Innendurchmesser
unterschiedlich
groß sind. Es wird damit ein Verkanten der Dichtungselemente 22 verhindert und die
zur Abdichtung notwendige elastische Verformung derselben relativ klein gehalten.
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Durch Ankerbungen der .Stahlkörper 18, 19, 20, 21 parallel zu ihrer
zentralen Bohrung wird der Druckausgleich zwischen Rohrstutzen 2 bzw, der Hauptleitung
1 und dem Druckgehäuse 4 beim Ein- und Ausführen der auf dem Stahlseil 16 angeordneten
Vorrichtungsteile 17 bis 22 wesentlich erleichtert.
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Der Rohrleitungsstutzen 2 wird dadurch abgedichtet, daß das Sondenrohr
11 und damit auch der Stahldraht 16, der in der Klemmvorrichtung 14 befestigt ist,
mit Hilfe der Rändelschraube 13 im Hubrohr 9 aufwärts bewegt wird. Dabei stützen
sich die Stahlkörper 17 bzw. 18 am Unterende des Hubrohres 9 ab. Die elastischen
Dichtungselemente 22 werden dadurch von den Stahlkörpern 19, 20, 21 zusammengepreßt
und gegen die Rohrinnenwand gedrückt.
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Das im Rohrstutzen 2 oberhalb der Dichtungseleniente befindliche,
noch unter dem Druck der Hauptleitung 1 stehende Medium wird nun durch den Entlüftungshahn
5 abgelassen.
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Wenn es sich bei diesem Medium um ein brennbares bzw. gesundheitsgefährdendes
Gas handelt, wird zweckmäßigerweise eine Schlauchleitung an den Entlüftungshahn
5 angeschlossen, um das Gas gefahrlos abzuleiten, z,B, zu einer Fackel.
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Flüssigkeiten werden in analoger Weise in geeignete Behälter gefüllt.
Jetzt können die Reparaturarbeiten beginnen.
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Sind beispielsweise Undichtigkeiten der Verschraubung zwischen Rohrleitungsstutzen
2 und Kugelhahn 3 festgestellt worden, so kann neben oder statt einer neuen Eindichtung
des Kugelhahnes 3 eine Schweißverbindung zwischen Rohrleitungsstutzen 2 und Kugelhahn
3 hergestellt werden. Hierzu verwendet man vorteilhaft einen geteilten, ringförmig
ausgebildeten, in Figur 3 dargestellten Uberschieber 25, der zweckmäßigerweise an
der Innenseite hinterdreht ist, so daß
er nur mit den Außenrändern
auf dem Rohrleitungsstutzen 2 aufliegt Der Überschieber 25 wird einerseits mit dem
Rohrstutzen 2, andererseits mit dem Kugelhahn 3 verschweißt.
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Außerdem werden Längs schweißnähte zur Verbindung der Teilstücke des
Überschiebers 25 ausgeführt. Die Verwendung des Überschiebers 25 hat den Vorteil,
daß später im Bedarfsfall eine Trennung von Rohrleitungsstutzen 2 und Kugelhahn
3 durch Abschrauben des Kugelhahnes 3 nach dem Aufschneiden des Uberschiebers 25
möglich ist, während beim unmittelbaren Verschweißen von Rohrleitungsstutzen 2 und
Kugelhahn 3 eine solche Trennung nicht mehr möglich wäre.
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Ist der Reparaturvorgang beendet, so wird der während des Schweißvorganges
geöffnete Entlüftungshahn 5 geschlossen.
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Das Sondenrohr 11 und damit auch das Stahlseil 16 werden wieder mit
Hilfe der Rändelschraube 13 im Hubrohr 9 abwärts bewegt, wobei die Dichtungselemente
22 so entlastet werden und somit nicht mehr abdichten.
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Nachdem die Schweißnähte auf Dichtheit geprüft worden sind, werden
mit Hilfe der oben genannten Handkurbel Hubrohr 9 und Sondenrohr 11 gehoben und
damit der Stahldraht 16 mit den Stahlkdrpern 17 bis 21 und den Dichtungselementen
22 aus dem Rohrleitungsstutzen 2 entfernt. Nach Schließen des Kugelhahnes 3 kann
das Druckgehäuse 4 abgeschraubt werden und die Reparatur ist beendet, Die besonderen
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachstehend noch einmal zusammengefaßt
1. Es können insbesondere auch unter erhöhtem Druck stehende Rohrleitungsstutzen
mit Abschlußhahn, unabhängig von ihrer Form bzw. ihrem Krümmungsradius, problemlos
und sicher abgedichtet werden.
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2, Auf Grund der abstandhaltenden Stahlkörper 17, 18 können die Dichtungselemente
22 so weit von der Reparaturstelle entfernt angebracht werden, daß an ihnen Beschädigungen
durch die Reparaturarbeiten, z.B. durch hohe Temperaturen, die beim Schweißen auftreten,
mit Sicherheit vermieden werden.
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3. Die Vorrichtung kann schnell und einfach unterschiedlichen Einsatzbedingungen
angepaßt werden, zJB. durch Vermindern oder verzehren der Stahlkörper 17, 18 und
Dichtungslemente 22 und durch Verlängern oder Verkürzen des Druckgehäuses 4.
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4. Es werden alle eingangs beschriebenen Nachteile vermieden die entstehen,
wenn Hauptleitungen für Reparaturarbeiten an Rohrleitungsstutzen außer Betrieb genommen
werden müssen.
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5. Außerdem wird ein druckdichter Abschluß geschaffen, der für die
an einer Reparatur Beteiligten eine große Sicherheit gewährleistet, besonders wenn
durch die Rohrleitung ein brennbares oder gesundheitsschädliches Medium strömt.