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Isolierstück
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- ========= == Die Erfindung betrifft ein Isolierstück zur elektrischen
Trennung von Rohrleitungen, mit zwei Anschlußrohren, zwischen denen ein Ring aus
elektrisch isolierendem Material, gegebenenfalls in Verbindung mit Dichtungsringen,
angeordnet ist und die an den freien Enden zur Verbindung mit einer Rohrleitung,
z.B. mit einem Anschweißende, einem Gewindeanschluß oder dergl., ausgebildet sind.
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Es ist bekannt, in Stahlrohrleitungen, die als durchgehender elektrischer
Leiter dienen können, zur elektrischen Trennung von Leitungsabsohnitten Isolierstücke
oder Iæolierflanschs
einzusetzen. Um die auftretenden Längskräfte,
Querkräfte und Biegekräfte aufzunehmen, ist bereits eine Vielzahl von Konstruktionen
solcher Isolierstücke bekannt, die in der Regel Bunde an den Rohrenden und eine
Muffe zur Verbindung dieser Bunde aufweisen, wobei die Verbindung durch Schweißen,
Gewinde oder auch durch Keile ausgebildet sein kann. Im Aufbau sind diese Isolierstücke
aufwendig, und sie sind umständlich zu montieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Isolierstück der eingangs
angegebenen Art so auszubilden, daß es einen einfachen Aufbau aufweist und leicht
zusammengebaut werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anschlußrohre
durch in Kunststoff eingebettete, durchgehende Faserstränge miteinander verbunden
und die Faserstränge an den einander gegenüberliegenden Anschlußrohren verankert
sind.
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Der sich dadurch ergebende Aufbau ist sehr einfach, und es können
dennoch erhebliche, am Isolierstück auftretende Kräfte aufgenommen werden, da die
im Kunststoff, insbesondere Kunstharz, eingebetteten Fasern hinsichtlich des Querschnitts
derFasern und deren Anzahl entsprechend den auftretenden Kräften ausgelegt werden
kann. Die Fasern bilden eine Berechnungsgrundlage für die am Isolierstück übertragbaren
Kräfte.
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Je nach dem erforderlichen Durchmesser des Isolierstücks und der in
Frage kommenden Betriebsdrücke kann die notwendige Anzahl von Fasern bei einem bestimmten
Faserquerschnitt bestimmt werden.
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Zur Verankerung der Fasern an den gegenüberliegenden Enden der Anschlußrohre
können auf deren Umfang Absätze oder Ringschultern ausgebildet werden, welche von
den Fasern übergriffen werden. Beispielsweise können an den zu verbindenden Enden
der Änschlußrohre Bunde oder Flansche ausgebildet sein, über welche
sich
die Fasern erstrecken.
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Nach einer im Aufbau sehr einfachen Ausgestaltung sind an den zu verbindenden
Enden der Anschlußrohre Ringnuten ausgebildet, in welche die Enden der Fasern eingreifen.
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Die Faserverbindung wird zweckmäßigerweise durch Faserbündel ausgebildet,
die längs und quer zur Rohrachse auf dem Rohrumfang verlaufen. Während die längs
der Rohrachse verlaufenden Faserbündel im wesentlichen die am Isolierstück angreifenden
Längskräfte aufnehmen, verstärken die quer zur Rohrachse verlaufenden Faserbündel
den zwischen den Anschlußrohren angeordneten Isolierring, der durch den Druck in
der Rohrleitung beaufschlagt ist. Zugleich können die quer zur Rohrachse verlaufenden
Faserbündel dazu verwendet werden, die in Längsrichtung verlaufenden Faserbündel
in den Ringnuten oder an entsprechenden Absätzen in Eingriff zu halten.
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Zur Erleichterung beim Zusammenbau des Isolierstücks können auf dem
Umfang der Anschlußrohre Klemmelemente für die Faserstränge zu deren Verankerung
vorgesehen werden, beispielsweise in der Form von Ringen oder Bändern, welche die
Enden der Faserbündel in den Ringnuten anliegend halten.
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Die Faserbündel werden zweckmäßigerweise in mehreren Lagen auf dem
Rohrumfang angeordnet, wobei die sich in Richtung der Rohrachse erstreckenden Faserbündel
der einzelnen Lagen unterschiedliche Längsabmessungen haben, so daß Jede einzelne
Lage von Faserbündeln gesondert an den Anschlußrohren verankert werden kann. Dabei
können die Faserbündel einzelner oder aller Lagen auch schräg zur Rohrachse auf
dem Umfang der Anschlußrohre verlaufen.
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Nach einer anderen ausgestaltung kann die Faserverbindung durch Fasermatten
oder durch ein Gewebe ausgebildet sein, das
sich um den Rohrumfang
erstreckt. Im Falle von einzelnen Faserbündeln werden vorzugsweise Glasfasern vorgesehen,
es können aber auch andere Fasern mit ausreichender Festigkeit verwendet werden.
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Zur Erhöhung der Biegestabilität des Isolierstücks ist es von Vorteil,
wenn die im Kunststoff eingebetteten Faserlagen von einem Stahlmantel umgeben werden.
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Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine
Ausführungsform eines Isolierstücks und Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere
Ausführungsform zeigt.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 1' identisch ausgebildete Anschlußrohre bezeichnet.
Zur Herstellung dieser Anschlußrohre werden Rohrstücke mit durchgehend gleicher
Wandstärke vorgesehen, an denen am Verbindungsende ein Absatz 2, beispielsweise
durch Drehen, ausgebildet wird, der zur Aufnahme eines im Querschnitt etwa T-förmigen
Isolierringes 3 dient. Ferner werden auf dem Umfang des Rohrstückes Ringnuten 4
ausgebildet, von denen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei vorgesehen
sind. A freien Ende sind die Anschlußrohre 1 und 1' bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einem Anschweißende versehen. Anstelle eines Anschweißendes kann auch ein Gewindeabqchnitt,
ein Flansch oder eine andereAnschlußformvorgesehen werden, durch welche das Isolierstück
an eine Rohrleitung angeschlossen werden kann. An der Anlagefläche der Anschlußrohre
am Isolierzing 3 können Ringnuten für die Aufnahme eines Dichtungsringes 6 vorgesehen
werden, soweit der Distanz- und Isolierring 3 selbst nicht ausreichend abdichtet.
Als Dichtungen können Flach-, Rechteck-, Trapez- oder 0-Ringe vorgesehen werden.
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Bei einer dickeren Wandstärke der Anschlußrohre kann der Dichtungsring
6 auch auf deren Stirnseite angeordnet werden. Gegebenenfalls können auch zwei Dichtungsringe
auf einer Seite des Isolierringes 3 vorgesehen werden.
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Die Anschlußrohre 1 und 1', die aus Stahl bestehen, sind durch Glasfaserbündel
7 miteinander verbunden, die in einem Kunstharz 8 eingebettet sind und sich in Richtung
der Rohrachse erstrecken, wobei sie über den Umfang des Isolierstückes verteilt
sind und übereinander mehrere Lagen bilden. Die Faserbündel 7 der einzelnen Lagen
haben eine unterschiedliche Längs abmessung, so daß beispielsweise die Faserbündel
der innersten Lage mit den Enden in den beiden innen liegenden Ringnuten 4 der Anschlußrohre
1 und 1' liegen, während die darüber liegenden Faserbündel mit den Enden in der
angrenzenden Ringnut 4 eingreifen. Auf diese Weise werden die einzelnen Lagen der
in Achsrichtung verlaufenden Glasfaserbündel in den Ringnuten 4 so eingebunden,
daß sie bei auftretenden iängskräften alle zur Kraftübertragung herangezogen werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei äußere Lagen von Glasfaserbündeln
7 vorgesehen, die nicht in Ringnuten 4 eingebunden sind. Es können aber auch mehr
als drei Ringnuten vorgesehen werden.
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Damit die Enden der Glasfaserbündel in den Ringnuten 4 festgelegt
werden, können beispielsweise Stahlbänder, wie sie für Verpackungszwecke verwendet
werden, längs der Ringnuten 4 um den Umfang der Anschlußrohre gelegt und verspannt
werden, worauf Kunststoff auf diese Lage aufgebracht und danach eine weitere Lage
von Glasfaserbündeln 7 in der gleichen Weise angeordnet wird. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verlaufen quer zur Rohrachse Glasfaserbündel 9,
die sich über den Umfang erstrecken und über die Längsabmessung der in Längsrichtung
verlaufenden Glasfaserbündel 7 verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese
quer verlaufenden
Glasfaserbündel 9 zwischen den Lagen der in Längsrichtung
verlaufenden Glasfaserbündel 7 im Kunstharz 8 eingebettet, wobei sie gleichfalls
mehrere Lagen übereinander bilden. Im Bereich der Ringnuten 4 können diese quer
verlaufenden Glasfaserbündel 9 dazu verwendet werden, die Enden der in Längsrichtung
verlaufenden Faserbündel in den Ringnuten 4 einzubinden.
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Durch diese Sandwich-Bauweise ergibt sich ein sehr stabiles Isolierstück,
wobei die Längs- und Biegekräfte im wesentlichen durch die Glasfaserbündel 7 aufgenommen
werden, während die quer verlaufenden Faserbündel 9 den vom Innendruck der Rohrleitung
beaufschlagten Isolierring 3 verstärken. Vorzugsweise verlaufen die Glasfaserbündel
7 im wesentlichen parallel zur Rohrachse, sie können jedoch auch schräg zur Rohrachse
angeordnet werden. Die quer verlaufenden Faserbündel 9 können gleichfalls s3iräg
oder senkrecht zur Rohrachse verlaufen, zweckmäßigerweise werden sie schraubenlinienförmig
in jeder Lage um den Umfang gelegt.
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Nach einer anderen Ausgestaltung können anstelle von Lagen aus Glasfaserbündeln
7 bzw. 9 auch Fasermatten oder Gewebe vorgesehen werden, die in der gleichen Weise
in Kunststoff eingebettet und an den beiden Anschlußrohren 1 und 1' verankert werden.
In diesem Falle wird eine Gewebebahn um den Umfang des Isolierstückes geschlungen,
wobei die beiden Seitenränder an den Anschlußrohren festgelegt werden. Bei der Anordnung
nach Fig. 1 wird für die innere Lage eine geringere Breitenabmessung der Gewebebahn
vorgesehen als für die darüber liegenden Bahnen, so daß jede einzelne Bahn längs
der Seitenränder an den Anschlußrohren einzeln verankert werden kann.
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Zum Befestigen der Glasfaserbündel oder Gewebebahnen können auch andere
Klemmelemente als die in Fig. 1 verwendeten, quer verlaufenden Faserbündel 9 verwendet
werden. So können an den Anschlußrohren auch Ringschultern oder Bunde ausgebildet
werden,
welche von den in Längsrichtung verlaufenden Faserbündeln
Ubergriffen werden.
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Eine solche abgewandelte Ausführungsform zeigt die Fig. 2. Die Anschlußrohre
10 und 10' sind jeweils mit einem Bund 11 versehen, der einen in Achsrichtung sich
erstreckenden Absatz 12 auf dem Außenumfang aufweist. Dieser Absatz 12 dient zur
besseren Abstützung des Isolierringes 13, der vom Druck in der Rohrleitung beaufschlagt
ist. Bei 14 sind Dichtungsringe angedeutet.
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Die Bunde 11 werden von in Längsrichtung verlaufenden Faserbündeln
7 übergriffen, die über den Umfang des Isolierstückes wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 1 verteilt sind. In der Darstellung nach Fig. 2 haben die in Längsrichtung
verlaufen den Faserbündel 7 im wesentlichen die gleiche Längsabmessung, wobei die
Faserbündel jeder einzelnen Lage durch quer verlaufende Faserbündel 9 eingebunden
werden, die sich um den Rohrumfang erstrecken. Ebenso können Faserbündel 7 unterschiedlicher
Längsabmessung vorgesehen werden. Bei dieser Ausgestaltung dienen die Bunde 11 bzw.
die durch diese gebildeten Absätze zur Verankerung der in Längsrichtung verlaufenden
Faserbündel 7. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Isolierring 13 durch die Ansätze
12 abgestützt istABnnen quer verlaufende Fa-Faserbündel auf dem Außenumfang des
Isolierringes 13 entfallen.
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Zur Erhöhung der Biegefestigkeit des Isolierstückes ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 auf dearaußenumfang des mit durchgehenden Fasern versehenen Kunststoffmantels
ein Stahlmantel 15 angeordnet. Ein solcher Stahlmantel 15 kann auch bei der Ausfünrungsform
nach Fig. 1 vorgesehen werden, wobei der Kunststoffmantel 8 zur besseren Anlage
eines solchen Stahbnantels eine im wesentlichen zylindrische Form erhält.
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Wie die Fig. 2 zeigt, kann das Isolierstück gegebenenfalls mit einer
Korrosionsschutzumhüllung 16 versehen werden, wie sie bei den bekannten Isolierstücken
üblich ist.
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Es sind verschiedene Abwandlungen der erfindungsgemäßen Bauweise möglich.
So können die in Längsrichtung verlaufenden Faserbündel beispielsweise durch Klemmringe
oder quer verlaufende Bänder an den Anschlußrohren verankert werden, wobei auch
mehrere Lagen von Faserbündeln 7 oder Gewebe durch einen solchen Klemmring eingebunden
werden können. Vorzugsweise wird jede einzelne Lage gesondert verankert, so daß
bei auftretenden Längskräften alle Lagen beansprucht werden. Während die Fig. 1
die bevorzugte Anordnung von abwechselnden Längs- und Querlagen zeigt, können auch
andere Anordnungen vorgesehen werden, beispielsweise indem auf dem Außenumfang des
Isolierringes 3 zunächst mehrere Lagen quer verlaufender Faserbündel 9 und erst
darüber Lagen von in Längsrichtung verlaufenden Faserbündeln 7 vorgesehen werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Bauweise können die Anschlußrohre sehr unterschiedliche
Formgebungen haben, wobei hinsichtlich der Herstellung sehr einfache und billige
Ausgestaltungen vorgesehen werden können, wie die Fig. 1 zeigt.
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Ein Isolierstück nach Fig. 1 hält ohne weiteres höheren Betriebsdrücken,
wie beispielsweise 70 bar, stand. Je nach den auftretenden Beanspruchungen können
die notwendige Anzahl und erforderliche Querschnittsfläche der Faserbündel im voraus
bestimmt werden.
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Die druck- und zugfeste Verbindung von Anschlußrohren nach der Erfindung
ist vor allem für Isolierstücke von Vorteil, die einen Durchmesser bis etwa 500
mm haben und bei denen hohe BetriebsdrUcke auftreten, wie es bei Gas, Wasser oder
öl als Durchflußmedium der Fall sein kann.