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Literaturverzeichnis DE-PS 11 02 504 DE-GM 74 55 214 DE-GM 19 57
948 US-Po 27 80 482 Niederschuh in Technische Mitteilungen 52. Jahrgang Heft 8 August
1959 Seiten 286 bis 290 " "Über die Verbindung von gußeisernen Muffendruckrohren"
Rohrleitung
mit alternierenden Längsbewegungen untertorfenen Rohren Stand der Technik Eine sehr
große Anzahl von Vorschlägen beschäftigt sich mit der Ausbildung von Verbindungen
von sogenannten Muffendruckrohren in Rohrleitungen, deren Rohre alternierdenden
Längsbewegungen unterliegen. Einen Überblick über zahlreiche in der Praxis bekanntgewordene
Verbindungen für gußeiserne Muffendruckrohre gibt der Aufsatz von Niederschuh "Über
die Verbindung von gußeisernen Müffendruckrohren" in Technische Mitteilungen 52.
Jahrgang Heft 8 August 1959 Seiten 286 bis 290. Daraus ergibt sich, daß erdverlegte
Leitungen zum Transport vornehmlich-flüssiger und gasförmlger Medien vielfach aus
Gußrohren mit Muffenverbindungen hergestellt werden, die eine schnelle und einfache
Montage am Verlege ort ermöglichen, insbesondere wenn eine Steckverbindung verwendet
wird. Ein wesentlicher Vorteil solcher Steckverbindungen besteht darin, daß die
einzelnen Rohre der Leitung gegeneinander abwinkelbar und in ihrer Längs- und Querrichtung
beweglich sind und somit Lageveränderungen vollziehen können, die als Folge von
Erdbewegungen, Verkehrs belastungen und Temperaturänderungen auftreten. Bei einer
in der Praxis bevorzugton Asführungsform wie sie beispielsweise aus der DE-PS 11
55 577, der FR-PS 1 168 647 und aus DIN 28 603-März 76 bekannt ist, stützt sich
ein elastischer Dichtungsring gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel
umfassenden Haltebund an der Muffenstirnseite ab und greift in eine an den Ilaltebund
angrenzenden Ringnut ein. Solche Muffenverbindungen
sind abgestellt
auf die Verwendung von Dichtungselementen mit sehr guten dauerelastischen Eigenschaften,
vornehmlich mit einem angemessen geringen Druckverformungsrest und mit einer möglichst
hohen Alterungsbeständigkeit Deshalb besteht der Dichtungsring in der Regel aus
Naturkautschuk, der sich als Dichtungswerkstoff in dem weitaus größten Anwendungsbereich
der Gußrohre, nämlich Trinkwasserleitungen, uneingeschränkt beaSrt und weltweit
durchgesetzt hat.
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Aus der DE-PS 1 102 504 ist eine bewegliche Muffenverbindung als vorbekannt
zu entnehmen, bei welcher mit breiter Gleitfläche ein elastischer Dichtungsring
in einer in der Muffe befindlichen Dichtungskammer angeordnet ist, die zwischen
einem festen, mit der Muffe materialmäßig einstückig verbundenei'i Flanschring und
einen mit diesem verschraubbaren losen Druckring liegt, wobei die beiden, die Dichtungekammer
begrenzenden Ringe das Spitzende mit ausreichendem, eine gewisse Abwiniung in der
entsprechend wei-t bemessenen Muffe gestattendem Spiel umgeben. Das Spitzende ist
auf seinem inneren Endabschnitt etwas abgedreht und mit einem metallischen Korrosionsschutz,
z. Bo Zink, überzogen der mit einer darüber angeordneten, kalt härtenden Kunstharzlackschicht
in solcher Stärke überdeckt ist, daß sich eine mit der nicht abgedrehten Obefläche
des übrigen Endabschnittes des Spitz end rohres etwa bündige, vollkommen glatte,
nsfeste schlag- und reibungsfeste Gleitfläche ergibt. Dabei soll die kalt härtende
Kunstharzmasse sowohl die Reibungskräfte als auch die bei Querbewegungen und Abwinklungen
auftretenden Druckkräfte in einer Weise aufnehmen, das keine zu hohen spezifischen
Flächendrücke auf den Metallkörper des Einsteckrohres auftreten können. Der Zinküberzug
soll eine Unterrostung des Einsteckrohres ausschließen.
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Nachteilig bei dieser vorbekannten Bauart ist, daß sie praktis keine
oder keine nennenswerten Innendrücke innerhalb der
Leitung gestattet,
da hierdurch die Dichtung unbrauchbar würde. Insbesondere eignet sich eine derartige
bewegliche Muffenverbindung nicht zum Einsatz in Ferrn'rmeleitungen, wo es neben
mechanischen auch zu erheblichen thermischen Belastungen der Dichtung kommt.
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Einen ähnlichen Vorschlag betrifft das DE-GM 74 35 214.
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Aus den DE-GM 1 957 948 ist gleichfalls eine bewegliche Muffenverbindung
für chemisch und thermisch beanspruchte Kunststoffrohrleitungen aus Duroplasten
un/oder Thermoplasten vorbekannt, die ein äußeres Muffenrohr mit Tangen-tialnuten
für die Aufnahme von Ringen mit kreisförmigem Quer-5 schnitt aus inatfirlichem Kautschuk,
modifiziertem Naturkautschuk, sythetischen Kautschuksorten oder Kunststoffen, fv
z. B. fluorhaltigen Polymeren als Dichtungsmaterial beim Gleiten aufweist, wobei
durch ein inneres Gleitrohr mit einer Auflage aus einem Duroplasten, beispielsweise
aus Phenol, Formaldehydharz, Epoxydharz oder Polyester, mit Graphidabfüllung als
Schmiermittel eine Verbesserung erreicht werden soll. Das äußere Muffenroh und das
sogenannte Leitrohr sollen dabei aus dem gleichen Material bestehen wie die Duroplastauflage
mit Graphidabfüllung auf dem Gleitrohr oder auch aus anderen Materialien, wie z.
B. Hart-PVC.
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Die vorgeschlagene Graphidschmierung soll ein leichteres Gleiten ermöglichen
und den Verschleiß der Dichtungsringe herabsetzen.
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Eine derartige Verbindung eignet sich gleichfalls nicht zum Einsatz
in Fernwärmeleitungen.
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Durch die US-PS 2 780 482 ist es ebenfalls vorbekamit, bewegliche
Muffenverbindungen vollständig mit einem Mantel aus einem korrosionsbeständigen
Stoff auszukleiden. Derartige Verbindungen mögen sich für Sondereinsätze in der
chemischen
Industrie eignen, sind aber unbrauchbar für erdverlegte Leitungen und eignen sich
insbesondere nicht zum Einsatz in Fernwärmeleitungen.
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In der deutschen Patentanmeldung P 27 14 870.5 sind Gußrohrleitungen
mit beweglicher Muffenverbindung zwischen den Rohren beschrieben, die sich auch
für den Transport aggressiver Medien, insbesondere von Heißwasser und Dampf, eignen,
bei denen am Haltebund der Muffe auf die Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile
abgestimmte Zentrierrippen angebracht sind und vorzugsweise anstelle von Naturkautschuk
als Dichtungswerkstoff sthetische Elastomere, beispielsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk,
verwendet werden.
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Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich alternierender Lanbsbewegli.cSkeit
infolge axialer Ausdehnlulg und Schrumpfung sind bei Fernwärmeleitungen gegeben.
Diese werden in der Regel aus zusammengeschweißten Stahl- Rohrschüssen erstellt,
was eine umständlichere Montage und einen aufwendigeren Aufbau der Leitung bedingt.
Abgesehen von den im Rohrgraben erfor erlic en Schweißungen sind u. a.
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oder andere Rohrschleifen und Längenkompensatoren erforderlich.
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Deshalb wurde bereits in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
P 27 26 331.6 die Aufgabe gestellt, eIne Muffenverbindung zwischen duktilen Gußrohren
mit a,ternierenaen ängsbewegungen, insbesondere für Fernwärmeleitungen, in deren
Muffenraum ein elastischer Dichtungsring angeordnet ist zur Abdichtung des Ringraumes
zwischen dem Spitzende des Einsteckrohres und der Muffe, zu schaffen, wobei auch
die Muffenverbindung bei alterniernierenden Längsbewegungen der Einzelrohre, insbesondere
infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung durch
häufigen Temperaturwechsel
des Transportmediums, die hohe Zuverlässigkeit der Dichtung erhalten werden sollte
mit dem Ziel, aufwendige Kompensatoren und die dafür erforderlichen Baumaßnahmen
einzusparen, ohne die Vorzüge der gummigedichteten Verbindung, wie schnelle Verlegbarkeit
und Abwinkelbarkeit,aufzugeben. Diese Aufgabe wurde in der älteren, nicht vorveröffentlichten
Patentanmeldung der Anmelderin dadurch gelöst; daß das Spitzende des Einsteckrohres
mit einem gegen das Transportmedium beständigen Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizienten
für die WerkstoffFlächenpaarung Dichtring/Einsteckrohr versehen ist. Dabei wurde
bereits in der älteren Patentanmeldung darauf hingewiesen, daß beim Transport aggressiver
Medien, insbesondere Heißwasser von Fernleitungen, nicht nur die Verwendung eines
gegen das Medium beständigen Dichtungswerkstoffes erforderlich ist, sondern darüberhinaus
die langzeitige Betrieb sicherheit der Dichtung noch dadurch wesentlich gefördert
werden kann, daß an der Berührungsfläche zwischen Einsteckrohr und Dichtungsring
ein verschleißarmes Gleiten ermöglicht wird. Es habo sich gezeigt, daß nicht nur.
die Gleitreibung, sondern auch die starke Flächenhaftung des Dichtungsringes bei
den auftretenden alternierenden Längsbewegungen der Rohre zu Verschleißerscheinungen
Rohre und die Abdichtung beeinträchtige. Vorgeschlagen wurde in der älteren Patentanmeldung
ein Überzug aus Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon), insbesondere für den Fall, daß
der elastische Dichtwzgsring aus Äthylen-Prop-gLen-Rautschw bestehen sollte. Bei
dieser Werkstoff-Flächenpaarung des Einsteckrohr-Spitzendes und des Dichtungsringes
werden nicht nur unerwartet gimstige Voraussetzungen bezüglich verschleißfreier
Haft- und Gleitreibung, sondern auch hinsichtlich der Beständigkeit des Dichtringes
selbst gegen das aggressive Heißwasser, insbeondere von Fernwärmeleitungen,erreicht.
Auch eine Emaillierung oder ein Überl zug aus Hartlack oder ein Überzug aus einem
metallischen
Werkstoff, vorzugsweise aus Chrom, wurden in der älteren
Patentanmeldung P 27 26 331.6 bereits vorgeschlagen.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Rohrleitung
zu schaffen, deren Rohre alternierenden Längsbewegungen unterworfen sind, wobei
jeweils aufeinanderfolgende Rohre durch je eine Rohrverbindung sowohl in Rohrlängsrichtung
als auch quer dazu/bzw. abwinkelbar druckdicht und erforderlichenfalls auch erheblich
thermisch beanspruchbar miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäß angestrebte
Rohrleitung soll demgemäß einem erheblichen Innendruck unterworfen sein und erforderlichenfalls
erhebliche thermaische Beanspruchungen standhalten, wie es z. B. bei Fernwärmeleitungen
der Fall ist, bei denen die alternierenden Längsbewegungen der Einzelrohre insbesondere
infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung durch häufigen Temperaturwechsel des
Transportmediums hervorgerufen werden. Die erfindungsgemäß angestrebte Rohrleitung
soll jedoch nicht auf Fernwärmeleitungen beschränkt sein, sondern sich mit Vorteil
auch z. B. für Druckwasserleitungen/verwenden lassen.
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Dabei soll eine hohe Zuverlässigkeit der Rohrverbindung und ihrer
Dichtung erhalten bleiben mit dem Ziel, auwendige Kompensatoren und die dafür erforderlichen
Bauelemente einzusparen, ohne die Vorzüge der gummigedichteten Verbindung, wie schnelle
Verlegbarkeit und Abwinkelbarkeit, aufzugeben.
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Lösung Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.
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Einige Vorteile Ein gemäß der Erfindung verwendetes Rohr teil kann
als Glattrohrstück ausgebildet sein und weist nur ein geringes Gewicht auf, weshalb
keine besonderen Maßnahmen zwecks Verhinderung von Dezentrierungen erforderlich
sind.
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Die Bearbeitung und Beschichtung des kurzen Rohrteiles sind rationeller
durchzuführen als bei einem sechs. wetar langen Muffendruckrohr, der üblichen Länge
für Gußrohre.
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Dadurch, daß die orteilhafterweise als Glattrohrstücke ausgebildeten
Rohrteile mit Bearbeitungszugabe gegossen oder in sonstiger Weise hergestellt werden
können, ergeben sich einerseits keine Schwierigkeiten wegen Ovalitäten, Oberflächenfehlern
und zu dünner Wand und andererseits kann der eng tolerierbare Außendurchmesser der
Stücke konstant gehalten oder auch den Muffenmaßen angepaßt werden, wodurch sich
enge Dichtspalttoleranzen ergeben.
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Das Rohrteil zum erforderlichenfalls aus einem anderen Werkstoff gefertigt
sein, z. B. Stahl oder nichtrostender Stahl.
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Die an der äußeren Mantelfläche des Rohrteils angeordnete, einen geringen
Reibungskoeffizienten aufweisende Glättschicht ist während des Transportes und bei
der Verlegung der Rohre einfach gegen Verletzungen zu schützen. Dadurch wird die
Verlegung der Rohre insgesamt vereinfacht.
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Die aus der reibungsarmen Oberfläche des Rohrteiles rosultierenden,
geringen Einschubkräfte gestatten es, härtere Elastomerqualitäten für die Dichtungen
mit besseren technologischen Eigenschaften für den Dichtwulst einer Steckverbindung
zu verwenden.
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Darüberhinaus ermöglichen die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Doppelmuffendruckrohre
die Herstellung größerer Rohrlängen - z. B. bis 12 Meter -, wodurch eine rationelle
Isolierung, eine erhöhte Verlegegeschwindigkeit sowie eine Reduzierung der Verbindungsstellen
des Isoliersystems (Dichtfugen bei U-Trog-Kanal, Überschiebar bzw. Schrumpfmuffe
bei Nantelrohrverfahren) möglich ist.
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Wegen des geringen Gewichtes des vorzugsweise als Glattrohrstück ausgebildeten
Rohrteiles ist die Gefahr der elektrischen Verbindung von Doppelmuffendruckrohr
zu Doppelmuffendruckrohr geringer, was im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit
vorteilhaft ist.
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Eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Rohrleitung läßt sich besonders
vorteilhaft aus duktilen Gußrohren herstellen, die sich mit großem Vorteil für Fernwärmeleitungen
verwenden lassen. Derartige RohrleItungen können einem Prüfdruck von 21 bar unterworfen
werden, während sie Dauerbetriebsdrücken von Z ße 7 bis 16bar und Temperatüren von
beispielsweise 150 Grad Celsius unterliegen können.
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Die in einer erfindungsgemäßen Rohrleitung verwendeten beweglichen
Rohrverbindungen lassen sich aber auch bei wesentlich höheren Rohrinnendrücken von
z. B. bis zu 40 bar verwenden. Untersuchungen haben gezeigt, daß unter Prüfbedingungen
erfindungsgemäße flohrleitungen mit so hohen Innendrücken beaufschlagt werden können,
daß zwar die Rohre platzen, die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rohrverbindungen
aber nicht undlcht werden zu Bruch gehen.
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Unter Prüfbedingungen wurden beispielsweise Innendrücke von über 100
bar erzielt, bei denen die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Rohrverbindungen
an Doppelmuffendruckrohren noch dicht waren.
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Weitere Ausführungsformen Bei Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 lassen
sich die Rohrteile als vergleichsweise billige Massenartikel fertigen, was auch
für die Ausführungsform nach Anspruch 3 gilt.
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Wird gemäß Anspruch 4 das Rohrteil an seinen stirnseitigen Endteilen,
und zwar an seiner äußeren Mantelfläche konIsch nach außen verlaufend ausgebildet
bzw. dort mit je einer anfassung oder Abrundung versehen, so lassen sich die Spitzenden
des Rohrteiles besonders einfach in die Muffen einschieben. Eine Verletzung des
Dichtringes durch etwaige scharfe Kanten der stirnseitigen Endbereiche des Rohrteiles
wird vermieden. Werden die Spitzenden des Rohrteils in die betreffonde Muffe der
Doppelmuffendruckrohre eingeführt, dann verformt sich der Wulst des betreffenden
Dichtringes in Längsriching der jeweiligen Muffe, füllt aber die Dichtkammer in
der Muffe nicht ganz aus, u,-n zu verhidern, daß der Ring in den engen Spalt zwischen
Spitzende und Muffe eindringt.
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Die Ausführungsform nach Anspruch 5 ermöglicht eine besonders große
alternierende Längsbewegung der miteinander verbundenen Doppelmuffendruckrohre.
Dabei wird gemäß Anspruch 6 der Verschiebeweg des Rohrteiles in die eine oder andere
Muffe hinein durch eine Schulter, die an der betreffenden Muffe vorzugsweise materialmäßig
einstückig angeordnet ist, begrenzt. Bei der Montage kann sich das Rohrteil bis
zu der betreffenden Schulter der Muffe verschieben, ohne daß das Rohrteil von außen,
beispIelsweise durch Spezialvorriohtungen, festgehalten zu werden braucht. Das Rohrteil
ist auf jeden Fall so lang bemessen, daß in allen bei der Montage und unter Betriebsbedingungen
erreichbarer Stellungen das Rohrteil über jede der Dichtungen hinaus bis jenseits
der betreffenden Dichtung in Richtung auf die Anschlagschulter
hervorragt.
Die Verbindungsstelle kann somit in keiner Stellung der Rohre bzw. des Rohrteils
undicht werden.
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Anspruch 7 gibt dem Durchschnittsfachmann eine Lehre zum technischen
und planmäßigen Handeln, die sich mit besonderem Vorteil bei Fernwärmeleitungen
anwenden läßt. Der Durchschnittsfachmann ist anhand dieser Lehre in der Lage, den
stirnseitigen Abstand je nach den im Anspruch 7 genannten, jeweils vorliegenden
Kriterien zu bestimmen, und zwar ohne eigenes erfinderisches Bemühen.
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Eine besonders vorteilhafte Ansführungsform ist in Anspruch 8 beschrieben.
Werden die Doppelmuffendruckrohre in ihrer Mitte gegen Verschiebung gesichert gehalten,
so ergibt sich der Vorteil, daß sich die besonders durch Temperaturänderungen hervorgerufenen
alternierenden Längsbewegungen der Rohre nicht in Längsrichtung der Rohrleitung
summieren können, sondern sich gewissermaßen bei jedem Doppelmuffendruckrohr prdtisch
halbieren, so daß jede der nachgiebigen Verbindungen nur etwa die Hälfte der von
einem Doppelmuffendruckrohr verursachten Bewegungen äuf zunehmen braucht. Die mittige
Lagerung der Doppelinuffendruokrohre kann in einfacher TIJCIsC z. B. durch Klemmschellen
erreicht werden, die das betreffende Doppelmuffendruckrohr in der Mitte bewegungssicher
haltern.
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Auch die Ausfünungsform nach Anspruch 9 eignet sich besonders gut
zur verwendung in Ferrrärmeloitungen, besonders darin, wenn mit Temperaturen um
etwa 150 Grad Celsius und Innendrücken von etwa 7 bis 21 bar, vorzugsweise etwa
7 bis 16 bar, gerechnet werden muß. Bei etwa zwölf Meter langen Doppelinuffendruckrohren
kann es zu alternierenden Längsbewegungen - auch wenn diese in ihrem mittleren Längenbereich
gegen Längsbewegungen gesichert festgelegt sind -von etwa 4 bis 50 Millimetern kommen.
Auch bei diesen
erheblichen, unter De.uerbetriebsbeanspruchungen
vorkommenden alternierenden Längsbewegungen paßt sich die mit dem "schwimmend" gelagerten
Rohrteil versehene bewegliche Verbindung allen durch Temperatur- und/oder Druckänderungen
sowie durch die Bewegungen im Erdreich verursachten Lageveränderungen vorkommenden
Bewegungen in zuverlässiger Weise an.
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In Anspruch 10 ist eine Ausführungsforin beschrieben, bei welcher
von außen zu erkennen ist, ob das schwimmend gelagerte Rohrteil der beweglichen
Rohrverbindung sich in einer mittleren Lage in Bezug auf die einander zugekehrten
Muffen befindet oder axial verschoben ist. Erforderlichen£alls läßt sich dann das
Rohrteil mit einer Zange - was allerdings nicht unbedIngt erforderlich ist - nach
d-m Verlegen der Rohre wieder in eine Mittelstellung zurückbewegen. Dazu sind nur
geringe Kräfte erforderlich, weil sich das mit einem sehr glatten Außenmantel versehene
Rohrteil relativ leicht in axialer Richtung bewegen läßt.
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Ijie Ansprüche 11 bis 14 beschreiben vortailnaft-e Ausgestaltungen,
wobei das Rohrteil aus verschiedenen Werkstoffen je je nach den Gegebenheiten -
hergestellt sein kann WIrd das Rohrteil beispielsweise aus einem gee Kunststoff
gefertigt, so ist es beispielsweise ohne weiteres möglich, dieses Rohrteil auch
im Ganzen oder aus einem z. B. mit PTEE gemischten Kunststoff herzustellen. Dabei
kann man beispielsweise dear-- vorgehen, daß man die Rohrteile aus einem geeigneten
Kunststoff fertigt, wobei in den Träger-Werkstoff PTFE-Schnitzel oderSpäne einbringt,
die entweder über die gesamte Wanddicke des Rohrteils verteilt angeordnet sind oder
durch entsprechendes Einformen des Rohrteils sich nur im Bereich der äußeren Zylindermantelfläche
befinden Durch Abarbeiten der äußeren Zylindermantelfläche treten dann diese PTFE-Teile
oder PTFE-Späne hervor und stellen eine ausreichend glatte
äußere
Zylindermantelfläche dar, die in der Lage ist, beispielsweise auch gewisse Schmutzteilchen
einzubetten.
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Werden beispielsweise PTFE-Späne, die sich u. a. durch Zerspanen von
PTFE-Blöcken oder PTFE-Rohren gewinnen lassen. in einen Trägerwerkstoff des Rohrteiles
eingebracht, so können diese größere Schmutzteilchen oder durch Korrosion oder Abrieb
entstandene Teile in die Oberfläche derartiger PTFE-Späne eingebettet werden. In
diesem Falle drückt sich der betreffende Fremdkörper in den PTFE-Span hinein, wobei
dessen überschüssiges Material gewissermaßen nach oben zur Zylindermantelfläche
heraus quillt und den Fremdkörper umschließt. Das herausgequollene, überschüssige
PTFE-Material schmier zusätzlich die äußere Zylinmdermantelfläche des Rohr teils.
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Werden derartige Rohrteile auf Kunststoffbasis gefertigt, so können
z. B. in eine geeignete Form sich gegenseitig abstiitzerlde und miteinander verhakte
PTFE-Späne hineingegeben werden, woraufhin ein aushärtbarer Kunststoff in die Form
hineingegeben und dann zum Aushärten gebracht wird.
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Sollen die PTFE-Teile oder PTFE-Spane sich nur im Bereich der äußeren
Zylindermantelfläche befinden, so lassen sich derartige Rohrteile ggf. im Schleudergußverfahren
herstellen, wobei die PTFE-Bestandteile durch die Flieh kraft in dai Bereich der
äußeren Zylindermantelfläche gebracht und durch Abarbeiten dieser Oberfläche freigelegt
werden können.
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Bei der Ausführungsform nach Anspruch 15 ist sichergestellt, daß das
Rohrteil mindestens bis zur Erreichung eines auch für die Doppelmuffendruckrohre
geltenden Prüfdruckes die gleichen Festig'1eitseigenschaften aufweist g ; wie die
Doppelinuffendruckrohre. Auf diese Weise soll sichergestellt sein, daß bei allen
Beanspruchungen der Rohrleitung das schwimmend gelagerte Rohrteil keine Schwachstelle
der Rohrleitung darstellt Bei der Ausfühnrngsform nach Anspruch 14 lassen sich auf
besonders
einfache Weise enge Toleranzen einhalten. Diese Maßnahme ermöglicht es, solche Werkstoffpaarungen
für den Dichtring und den Überzug des schwimmendes Rohrteiles auszuwählen, die die
Anforderungen hinsichtlich dauerelastischer Eigenschaften des Dichtringes, dessen
Beständigkeit gegen das zu transportierende Medium und hinsichtlich der Gleiteigenschaften
optimal erfüllen. Auf diese Weise ist es möglich, einen gegenüber bekannten Dichtungen
härteren Elastomer für die Dichtung zu verwenden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Rohrleitung läßt sich aber auch so ausgestalten, daß sich jeder Dichtungsring gegen
eine das betreffende Ende des Rohrteiles mit Spiel umfassenden Haltehind ab stützt
und in eine an dem Bund angrenzende Ringnut eingreift. Die Erfindung ermöglicht
es, diese bewährte Ausführungsart z. B. für Gußrohr-Leitungen zum Transport aggressiver
heißer Medien, insbesondere Fernwärmeleitungen, anzuwenden, insbesondere wenn der
Halteband an der betreffenden Muffe jedes Doppelmuffendruckrohres über seinen Innenumfang
verteilte, axial verlaufende Zentrierrippen auflfeist, deren radiale Höhe auf die
das Spiel beeinflwsente Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile - Mllfle
und Rolirteil - abgestimmt ist. Diese Maßnahme ermöglicht es, solche Werkstoffpaarungen
für den Dichtring und den Überzug des Rohrteiles auszuwählen, die die Anforderungen
hinsichtlich dauerelastischer Eigenschaften des Dichtringes, dessen Beständigkeit
gegen das zu transportierende Medium und hinsichtlich der Gleiteigenschaften optimal
erfüllen. Dabei wird zweckmäßig u e radiale Höhe der Zentrierrippen auf das zulässige
Kleinstmaß der lichten Haltebund-Weite und/oder das zulässige Größtmaß des Außendurchmessers
des schwimmenden Rohrteiles abgestimmt. Dadurch bleibt die Querbeweglichkeit benachbarter
Rohre (Abwinklung; Dezentrierung infolge Erdbewegungen) so weitgehend erhalten,
daß es der im Einzelfall günstigste Dichtring-Werkstoff unter Berücksichtigung seiner
jeweiligen dauerelastischen Eigenschaften (Druckverformungsrest; Druckrelaxation)
zuläßt, ohne die Abdichtung zu beeintrachtiggen.
Beispielsweise
läßt sich auch in diesem Falle wie in allen anderen, im Rahmen des Erfindungsgedankens
(Aufgabe und Lösung) liegenden Ausführungsformen für die Dichtringe ein Elastomer
mit größerer, optilnale- härte verwenden. Solche Werkstoffe sind beispielsweise
Elastomere auf der Basis von Äthylen-Propylen-EautschulL (EPDI1), die sich z. 3.
für alle im Rahmen des Erfindungsgedankens liegenden Ausführungsformen, beispielsweise
bei der Herstellung von Heißwasser- und Dampf-Fernleitungen einsetzen lassen, aber
auch in Kaltwasser-Druckleitungen verwendet werden können. Solche Dichtringe gewährleisten
zusammen mit einem Überzug aus beispielsweise PTFE ein sehr verschließarmes Gleiten
bei geringer Haftneigung der aufeinander liegenden Dichtungsteile, was besonders
für Fernwärmeleitungen eine hervorragend geeignete .luffenverbindung der Doppelmuffenduruckrchre
ergibt.
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Anspruch 17 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungs form,
während in~den Ansprüchen 18 bis 20 verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der
für die erfindungsgemäße Rohrleitung verwendeten Doppelmuffendruckrohre beschrieben
sind.
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Gemäß Anspruch 21 lassen sich solche Doppelmuffendruckrohre in einfacher
Weise durch Aneinanderschweißen von zwei Rohren üblicher Länge, insbesondere duktiler
Gußrohre, herstellen.
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Solche duktilen Gußrohre werden in der Regel im Schleudergußverfahren
gefertigt und besitzen eine Länge von sechs Metern. Durch Aneinanderschweißen der
Spitzenden solche üblichen Gußrohre lassen sich somit in einfacher Weise Doppelmuffendruckrokre
fertigen. Die gleiche Wirkung kann beispielsweise auch. mit einer Flanschverbindung
aus an die Muffenrohre angeschweißten oder aufgeschraubten Flanschen erzielt werden.
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Die Ansprüche 2, bis 29 beschreiben vorteilhafte Ausführungen, Qie
im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen, wobei besonders die Ausführungsform nach
Anspruch 25 große praktische Bedeutung hat.
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In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch -an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine Rohrleitung gemäß der Erfindung in ausschnittsweiser
Darstellung; Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1, und zwar an der Verbindungsstelle
zweier Doppelmuffendruckrohre, in größerem Maßstab, in Montage stellung und Fig.
3 die aus Fig. 2 ersichtliche Rohrverbindung in montiertem Zustand.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in Anwendung auf eine Fernwärmeleitung
veranschaulicht. Die Bezugszeichen 1, 2 uld 3 bezeichnen in Fig. 1 koaxial und mit
Abstand zueinander angeorete, gemäß der Erfindung ausgestaitete Doppelmuffendruckrohre,
die bei der dargestellten Ausführungsform als duktile Gußrohre ausgebildet sind.
Diese Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und 3 sind durch Wärmeisolierungen 4,05 und 6
möglichst weitgehend gegen unerwünschten Wärmeverlust geschützt. Die Doppelmuffendruckrohre
1, 2 und 3 sind bei der dargestellten Ausführungsform durch Aneinanderschweißen
von duktilen Muffendruckrohren üblicher Länge gebildet worden, die bei dem hier
angenommenen Ausführu.ngsbeispiel eine Länge von jeweils sechs Metern aufweisen.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet die Schweißnaht, durch welche diese üblichen Muffendruckrohre
an ihren Spitz enden aneinandergeschweißt worden sind. Auf diese Weise besitzt jedes
der Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und 5 an seinen Enden Muffen 8 und 9, bzw. 10 und
11 bzw. 12 und 13. Der Einfaciilieit halber wurden in Fig. 1 die Doppelmuffendruckrohre
1 und 3 abgebrochen dargestellt, so daß jeweils nur ein Ende dieser Rohre aus der
Zeichnung ersichtlich ist. Das zugehörige Bezugszeichen 11 bzw. 13 der aus der Zeichnung
nicht ersichtlichen Muffen wurde in Klammern zu dem Bezugszeichen 10
bzw.
12 hinzugefügt. Demgmäß beträgt die Gesamtlänge L eines Doppelmuffendrudckrohre,
z. B. des Doppelmuffendruckrohres 2, bei der angenommenen Länge von sechs Metern
pro Normal-Muffendruckrohr zwölf Meter, wobei die genauen Maßangaben, also Angaben
nach dem Komma und Abweichungen durch Toleranzen unberücksichtigt geblieben sind.
Deshalb ist es möglich, daß diese Gesamtlänge L bei einer Ausgangsrohrlänge von
sechs Metern von dem genannten ?:iaß auch abweicht, z. B. 12,20 Meter beträgt. Werden
andere Ausgangsrohrlängen verwendet, so ändert sich das gesamte Längenmaß L entsprechend.
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Wie die Fig. 1 erkennen läßt, ist jedes Dopt.elmuffendruckrohr mindestens
zweifach, hier dreifach gelagert, wobei der Einfachheit halber in Fig. 1 lediglich
die komplette Lagerung des Donelmuffendruckrohres 2 dargestellt ist. Deshalb wird
die Lagerung der Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und 3 lediglich für das Rohr 2 näher
erläutert.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist in relativ kurzem Längenabstand
hinter jeder Muffe 8 bzw. 9-ein Lager 14 bzw. 15 angeordnet, die bei der dargestellten
Ausführungsform als bewegliche Klemmschellen ausgebildet sind und sich auf dem Boden
16 oder einer geeigneten, auf dem Boden 16 ruhenden Unterlage abstützen.
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Im mittleren Längenbereich - vorzugsweise in geringem Abstand neben
der Schweißnaht 7 - ist jedes Dppelmuffenrohr durch ein weiteres Lager 17 fest gelagert
und gegen Längsbewegungen gesichert. Au~< dieses Lager 17 ist bei der dargestellten
Ausführungsform als Klemmschelle ausgebildet und stützt sich ebenfalls auf dem Boden
16 bzw. einer dazwischen liegenden Unterlage ab. Au diese Weise wird verhindert,
daß sich alternierenden Längsbewegungen der Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und 3 gewissermaßen
Summieren. Die Lager 14 und 15 brauchen demgegenüber keine Festlager zu sein, sondern
können
z. B. eine Bewegung der Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und
3 gestatten.
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Die Figuren 2 und 3 lassen die bewegliche bzw. nachgiebige Rohrverbindung
zwischen den Doppelmuffenaruckrohren deutlicher erkennen, wobei lediglich die Verbindung
zwischen den beiden Doppelmuffendruckrohren 2 und 3 dargestellt wurde. Sämtliche
anderen innerhalb einer erfindungsgemäßen Rohrleitung befindlichen Rohrverbindungen
ist ebenso ausgestaltet und funktioniert in gleicher Weise wie es nachfolgend im
einzelnen noch beschrieben wird.
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Jede der Muffen 9 bzw. 12 weist einen Hohlraum 18 bzw. 19 auf, in
dem jeweils ein elastischer Dichtungsring 20 bzw. 21 anein oder geordnet ist, aus/zwei
geeigneten Elastomeren besteht.
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Jeder Hohlraum 18 bzw. 19 ist stirnseitig durch einen Haltebund 22
bzw. 23 nach außen hin begrenzt, während der betreffende-Hohlraum 18 bzw.-19 an
dem dem Haltebund' 20 bzw.
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23 diametral gegenüberliegenden Ende durch eine ringförmIg vorspringende
Schulter 24 bzw 25 begrenzt ist, deren Innendurchmesser ebensogroß sein kann wie
der Innendurchmesser des zugehörigen Haltebundes 22 bzw. 23.
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Jede der Muffen 9 bzw. 12 geht in üblicher Weise in den eigentlichen
Rohrkörper über und bildet im Übergangsbereich eine ringförmig umlaufende Schulter
26 bzw. 27.
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Mit dem Bezugszeichen' 28 bzw. 29 ist jeweils ein in den Innenraum
der betreffenden Muffe 9 bzw. 12 hervorragender Ringvorsprung bezeichnet, der zusammen
mit dem Haltebund 22 bzw. 23 eine Ringkammer begrenzt, in der der betreffende Dichtungsring
20 bzw. 21 mit einem hier hineinverformten Ringteil 30 bzw. 31 gehalten ist. Dies
ist besonders deutlich aus Fig. 2 für den Dichtungsring 21 ersichtlich, der vor
seiner Montage dargestellt,also in ungespanntem Zustand
veranschaulicht
ist, während die linke Hälfte der Fig. 2, also den Dichtungsring 20,in Montagestellung
- in verformtem Zustand - zeigt.
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Die Bezugszeichen 32 und 33 bezeichnen Rohrteile, die bei der dargestellten
Ausführungsform als relativ kurze, zyl.indrische Glattrohrstücke ausgebildet sind,
die bei der dargestellten Anordnung der Doppelmuffendruckrohre 1, 2 und 3 koaxial
zur Längsachse 34 der Rohrleitung verlaufen. Wie insbesondere die Figuren 2 und
3 erkennen lassen, sind die Muffen 9 und 12 im stirnseitigen Abstand T' voneinander
angeordnet. Das Maß T ist abhängig von der Länge der Rohre 2 und 5, von der Höhe
der Teinperaturspreizung und vom Verlegesystem. Bei Fernwärmeleitungen kann das
Naß T z. B.
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50 bis 50 Millimeter betragen.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, überbrückt das Rohre teil 52-
bzw* 55 den durch den Abstand T gebildeten Spalt zwischen den Muffen 9 und 12-,
wobei die Länge V des betreffenden Rohrteiles 55 erheblich größer bemessan ist als
das Vtaß T, beispielsweise das zwei-bis fünffache des Maßes T beträgt. Auf diese
Weise ist sichergestellt, daß das betreffende Rohrteil 33 in jeder Betriebstellung
den Spalt zwischen den Muffen 9 und 12 überbrückt und unter keinen Umständen an
einer der Dichtungen 20 bzw. 21 vorbeizugleiten vermag, Vielmehr begrenzen die Schultern
26 und 27 den Verschiebaweg des betreffenden Rchrteiles 33 Richtung X bzw.
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wenn Y. Auch/z. B. das Rohrteil 33 an einer der Schultern. z. B.
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an der Schulter 27, anliegt, liegt die Dichtung 20 noch satt an der
äußeren Zylindermantelfläche des Rohrteiles 33 an, wobei noch ein ausreichend groß
bemessener Längenabschnitt über die Dichtung 20 in Richtung auf die Schulter 26
hervorragt.
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Wie die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, ist das Rohrteil - hier 33
- an seinen stirnseitigen Endbereichen mit einer Anfasung, Abrundung oder Konizität
35 bzw. 36 versehen.
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Dadurch lassen sich die Doppelmuffendruckrohre, z. B. 2 und 3, in
einfacher Weise durch Ineinanderschieben, also durch Aufschieben auf das betreffende
Rohrteil - hier 33 - montieren Dies zeigt Fig. 2 für das Rohr 3, das gerade auf
das Rohrteil 33 aufgeschoben wird, während die Muffe 9 und damit die Dichtung 20
sich bereits in montiertem Zustand befinden, was auch deutlich aus der Verformung
der Dichtung 20 zu erkennen ist, während die Dichtung 21 im wesentlichen noch unverformt
dargestellt ist. In verformtem Zustand füllt jede der Dichtungen 20 und 21 den zugehörigen
Hohlraum 18 und 19 weitgehend aus.
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Jedes Rohrteil - hier 32 und 33 - ist an seiner äußeren Zylindermantelfläche
- zumindest über eine der jeweiligen Muffentiefe entsprechende Länge - mit einem
gegen das be Transportmedium/ständigen, nicht zeichnerisch dargestellten Überzug
mit niedrigem Reibungsko-ffizienten für die Flächenpaarung Dichtwngsring/Rohrteil
- z. B. 20 (21)/55 - versehen.
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Der betreffende Überzug besteht bei der dargestellten Ausführungsform
aus Polytetra-Fluor-Athylen (Teflon) und kann z. B. eine Schichtdicke von etwa 40
µm / dieser hitzebeständige Überzug wird au, die Zylindermantelfläche des betreffenden
Rohrteils 33 in der Weise aufgebracht, daß auf die z. B. fein geschliffenen, feistgesandstrahlte,
entfettete und mit einem Frimer vorbehandelte Fläche die Teflonschicht in zwei Arbeitsgängen
aufgespritzt und bei etwa 350 Grad Celsius gesintert wird.
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Allerdings kann der Überzug auch aus einer ca. 300 dicken Emaillierschicht
bestehen, die auf die gesandstrahlte Oberfläche durch Aufspritzen des Grund- und
Deckemailles und Einbrennen bei ca. 850 Grad Celsius aufgebracht wird.
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Bei manchen Anwendungsfällen haben sich auch überzüge aus Hartlack
oder aus metallischem Material, insbesondere aus Chrom, bewährt, um bei einem niedrigen
Reibungskoeffizienten der Flächenpaarung Dichtungsring/Rohrteil mit bestimmten,
gegen das Transportmedium beständige Elastomeren für die Dichtungsringe eine langlebige,
zuverlässige Muffenverbindung herzustellen.
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Mittels der erfindungsgemäß angewendeten Muffenverbindung bei Doppelmuffendruckrohren
können alle in der Praxis vorkommenden alternierenden Längsbewegungen und Querverlagerungen
aufgenommen werden, Dabei verschieben sich die Dichtungen, z. B. 20 und 21, auf
der Oberfläche des zugeordneten Rohrteiles, z. B. 33.
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Die aus der Beschreibung, den Ansprüchen und aus der Zeichnung entne'tnbaren
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung
der Erwindung wesentlich sein.