DE2812744C2 - Selbstdichtende Muffenverbindung für Druckrohre mit großem Durchmesser in Fernwärmeleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstdichtende Muffenverbindung für Druckrohre iriit großem Durchmesser in Fernwärmeleitungen mit einer einen elasti- sehen Dichtring aufnehmenden Muffenkammer, v/obei der Dichtring mit einem haltekrallenartigen Teil an dem Haltebund und einem radialen, ringförmigen Muffenwandvorsprung abgestützt ist und ein in die Muffe eingestecktes rohrförmiges Teil mit einem Ringspalt ge- genüber der zylindrischen Fläche des Haltebundes von dem Dichtring radial pressend und axialbeweglich gehalten ist.

Im Rohrgraben erdverlegte und auch auf Fundamenten abgestützte lange Rohrleitungen mit großen Durch- messern erfahren infolge Bodenabsenkungen und Temperatureinflüssen eine gegenseitige Verlagerung der Rohre, wobei die zuverlässige Abdichtung an den Verbindungsstellen unbedingt erhalten bleiben muß. Aus DE-PS 8 36 719 ist ein Rohrgelenk bekannt, bei dem der Abstand zwischen zwei benachbarten Rohren von einem rohrförmigen Zwischenstück überbrückt ist das über die Dichtringe hinaus in die Rohrenden nach innen hineinragt. Die Dichtringe sind in einer Dichtungskammer angeordnet, die von zwei Flanschen gebildet wer-

bo den, wobei ein mittels Schrauben verstellbarer Gegendruckflansch die elastischen Dichtringe an die Dichtflächen auf dem rohrförmigen Zwischenstück anpreßt. In der Dichtungskammer sind beidseitig des Flanschendichtringes je ein zusätzlicher Ring aus einem harten

b5 Werkstoff angeordnet. Bei einer solchen Rohrverbindung mit einer von einem Rohrflansch und einem einstellbaren Gegendruckflansch gebildeten Dichtungskammer ist es aus DE-PS 11 02 504 weiterhin bekannt.

das in das Rohrende einzusteckende Teil an seiner mit der Dichtung zusammenwirkenden Außenfläche mit zwei Oberzugschichten zu versehen, die dem Korrosionsschutz und verbesserter Gleitfähigkeit dienen. Eine derartige Rohrverbindung ist für Fernwärmeleitungen nicht geeignet, weil sie sowohl den dabei geforderten hohen Innendrücken als auch der starken thermischen Belastung nicht standhält.

Eine selbstdichtende Muffenverbindung der eingangs genannten Art ist aus DE-PS 11 53 577 bekannt. Dabei werden die Rohrleitungen von Muffenrohren gebildet, die an einem Rohrende eine Rohrmuffe und andernendsseitig ein Spitzende haben. Rohrleitungen mit einer derartigen selbstdichtenden Muffenverbindung und elastischen Dichtringen vornehmlich aus Naturkautschuk, haben sich im besonderen bei Kaltwasserleitungen hervorragend bewährt Für den Transport aggressiver Medien, insbesondere Warmwasser- bzw. Heißwasser von Fernwärmeleitungen, sind die genannten Rohrleitungen nicht geeignet, weil die Muffenverbindungen nach kurzer Betriebsdauer undicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstdichtende Muffenverbindung für Druckrohre mit großem Durchmesser in Fernwärmeleitungen zu schaffen, die mit einfacher Verlegetechnik durch Ineinanderstecken von Verbindungsteilen herzustellen ist und die gleichwohl die geforderte langzeitige Zuverlässigkeit, insbesondere gegenüber hoher thermischer Belastung besitzt

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Rohre als Doppelmuffenrohre mit in den beiden Muffenkammern angeordnetem Dichtring ausgebildet sind und die Rohre mit stirnseitigem Abstand zueinander angeordnet sind, daß ein kurzes rohrförmiges Zwischenstück den Abstand überbrückt und über das innere Ende der Dichtringe hinaus in die beiden Muffenräume hineinragt, daß das Zwischenstück mindestens an seinen mit den Dichtringen zusammenwirkenden Endabschnitten mit einem haft- und gleitreibungsarmen Überzug beschichtet ist. und daß die Dichtringe aus einem Äthylen-Propylen-Kautschuk mit relativ hoher Shore-Härte bestehen.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß durch die abgedichtete Anordnung eines in den Muffen zweier benachbarter Rohrenden schwimmend gelagerten, relativ leichten rohrförmigen Zwischenstücks in Verbindung mit einer optimierten Werkstoffpaarung an der von Zwischenstück und Dichtring gebildeten Dichtfläche mit Warmwasser und sogar mit Heißwasser (über 100⁰C) betriebene Fernwärmeleitungen zuverlässig zu verlegen und langfristig zu betreiben sind.

Besonders gute Erfolge werden erzielt, wenn gemäß Anspruch 2 der Überzug auf dem kurzen rohrförmigen Zwischenstück auc. Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon) besteht. Die Werkstoffpaarung bestehend aus Polytetra-Fluor-Äthylen als Überzug an der äußeren Oberfläche des Zwischenstücks und Äthylen-Propylen-Kautschuk als Dichtringmaterial ergibt eine unerwartet hohe Standzeit der Muffenverbindung in mit Heißwasser betriebenen Fernwärmeleitungen.

Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteransprüchen 3 bis 15 zu entnehmen. Bei der üblichen Rohrlänge (bis etwa 12 Meter) und einer Betriebstemperatur der Fernwärmeleitung bis etwa 160°C haben sich stirnseitige Abstände zwischen den Muffenrohren gemäß Anspruch 4 bewährt. Zweckmäßig wird der maximal mögliche Verschiebeweg des Zwischenstücks innerhalb der Muffe durch die Maßnahme nach Anspruch 5 begrenzt gehalten. In der Regel wird man für das Zwischenstück d<;n gleichen Werkstoff wählen, aus dem auch die jeweiligen Doppelmuffenrohre bestehen. Die genannten Zwischenstücke bewirken, daß die Dichtringe über ihren Umfang gleichmäßig druckbelastet sind und die Auswahl des Kautschukmaterials hinsichtlich seiner Shore-Härte optimiert werden kann. Man kann aber auch gußeiserne Doppelmuffenrohre durch ein kurzes rohrförmiges Zwischenstück aus einem alterungsbeständigen und temperaturfestem Kunststoff, wie Polyuräthan, verbinden, wobei das besonders leichte Zwischenstück die Gefahr einer Dezentrierung noch weiter vermindert Vorteilhaft ist auch die Maßnahme nach Anspruch 9, das kurze rohrförmige Zwischenstück auf einen engtolerierten Außendurchmesser nachzubearbeiten. Die Zwischenstücke und engtolerierte Dichtungsteile ergeben geringere Anforderungen hinsichtlich des Druckverformun^srests des Dichtringmaterials, so daß dieses vornehmlich entsprechend seiner "^-imperaturbeständigkeit ausgewählt werden kann. Zweckmäßig sind die Muffen der Doppelmuffenrohre mit diesem materialmäßig einstückig ausgebildet Das kann vorteilhaft mit den Mitteln nach den Ansprüchen 11 bis 13 erfolgen.

Die erfindungsgemäße Muffenverbindung für Fernwärmeleitungen hält langzeitig sehr hohen Betriebsdrucken stand, wie sie in Anspruch 14 beispielhaft angeführt sind.
In der Zeichnung ist die Erfindung — teils schematisch — an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Fernwärme-Druckrohrleitung mit selbstdichtenden Muffenverbindungen gemäß der Erfindung in ausschnittsweiser Darstellung;

F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1, und zwar die Muffenverbindung zweier Doppelmuffenrohre in größerem Maßstab und in Montagestellung und

F i g. 3 die aus F i g. 2 ersichtliche Verbindung h montiertem Zustand.

Gemäß Fig. 1 besteht die Rohrleitung aus koaxial una mit stirnseitigem Abstand zueinander angeordneten Doppelmuffendruckrohren 1,2,3 aus duktilem Gußeisen. Die Rohre 1, 2 und 3 sind durch Wär.neisolierungen 4, 5 und 6 gegen Wärmeverluste geschützt. Die einzelnen Doppelmuffenrohre sind durch Aneinanderschweißen (Schweißnaht 7) der Spitzenden zweier Einfachmuffenrohre mit der üblichen Fertigungslänge von jeweils sechs Metern hergestellt Demgemäß beträgt die Gesamtlänge L jedes Doppelmuffenrohres, z. B. des

so Doppelmuffenrohres 2, zwölf Meter.

Die Doppelmuffenrohre sind dreifach gelagert, wie es in F i g. 1 für das Rohr ? im einzelnen dargestellt ist In kurz .rr. Längenabstand hinter jeder Muffe 8 bzw. 9 ist ein Auflager 14 bzw. 15 angeordnet, der als bewegliche Klemmschelle ausgebildet ist und sich auf den Boden 16 eines nicht dargestellten Betonkanals abstützt

Im mittleren Längenbereich — vorzugsweise in geringem Abstand neben der Schweißnaht 7 — ist jedes Doppelmuffenrohr durch ein Festlager 17 gegen axiale Längsbewegungen gesichert festgehalten. Bei in einem Rohrgraben erdverlegten Fernwärmeleitungen können die Lager 14,15,17 entfallen.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die selbstdichtende Muffenverbindung zwischen den beiden Doppelmuffenrohren

b5 2 und 3 im einzelnen.

Jede der Muffen 9 bzw. 12 weist eine Muffenkamir.er 18 bzw. 19 auf, in der jeweils ein elastischer Dichtring 20 bzw. 21 angeordnet ist, der aus Äthylen-Propylen-Kau-

tschuk mit einer Shore-Härte, die höher liegt als bei den bisher verwendeten Dichtringen für Druckrohrleitungen. Die Muffenkammern 18 bzw. 19 sind stirnscitig durch einen Haltebund 22 bzw. 23 nach außen hin begrenzt und enden an einer ringförmig vorspringenden Schulter 24 bzw. 25, deren freier Innendurchmesser mindestens ebensogroß ist wie der Innendurchmesser des zugehörigen Haltebundes 22 bzw. 23.

Die Muffen 9,12 gehen an ihrem axial inneren Ende in den eigentlichen Rohrkörper über und bilden im Übergangsbereich eine ringförmig umlaufende Schulter 26 bzw. 27.

Die elastischen Dichtringe 20, 21 stützen sich mit ihrem haltekrallenartigen Teil 30, 31 an dem jeweiligen Haltebund 22, 23 und dem radialen, ringförmigen Muffenwandvorsprung 28,29 ab. Dies ist besonders deutlich aus F i g. 2 für den Dichtring 21 ersichtlich, der vor seiner Montage in üngcspariritciVi Zustand dargeste!!! ist, während die linke Hälfte der Fig.2 den Dichtring 20 nach der Montage in verformtem Zustand zeigt.

Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, überbrückt das kurze rohrförmige Zwischenstück 33 den Abstand 7/wischen den Muffen 9 und 12 der Doppelmuffenrohre 2, 3 und ragt über das innere Ende der Dichtringe 20, 21 hinaus in die beiden Muffenräume hinein. Das Abstandsmaß 7" ist abhängig von der Länge der Rohre 2 und 3, von der Höhe der Temperaturspreizung und vom Verlegesystem; es liegt meist im Bereich von 30 bis 50 Millimeter. Die Länge V des rohrförmigen Zwischenstücks 33 ist erheblich größer bemessen als das Abstandsmaß T, beispielsweise das zwei- bis fünffache. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das gewissermaßen schwimmend gelagerte rohrförmige Zwischenstück 33 in jeder Betriebsstellung den Abstandsspalt zwischen den Muffen 9 und 12 überbrückt und unter keinen Umständen aus einem der Dichtrings 20 bzw. 21 herauszugleiten vermag. Zusätzlich begrenzen die Schultern 26 und 27 den Verschiebeweg des Zwischenstückes 33 in Richtung X bzw. Y. Auch wenn das Zwischenstück 33 an einer der Schultern 27 oder 28 anliegt, wird das Zwischenstück 33 mit einem Ringspalt gegenüber der zylindrischen Fläche der Haltebunde 22,23 von den beiden elastischen Dichtringen 20,21 radial pressend und axialbeweglich gehalten.

Das Zwischenstück 33 ist stirnseitig mit einer Anfasung. Abrundung oder Konizität 35 bzw. 36 versehen. Dadurch lassen sich die Doppelmuffenrohre 2,3 in einfacher Weise durch Zusammenstecken der Verbindungsteile montieren. F i g. 2 zeigt ein in die Muffe 9 des Rohres 2 eingestecktes Zwischenstück, auf das das benachbarte Muffenrohr 3 aufgeschoben wird, um in den Zustand nach F i g. 3 zu gelangen mit dem Endmaß für den Abstand T.

Die Zwischenstücke 32,33 sind an ihrer äußeren Zylindermantelfläche — zumindest an deren mit den elastischen Dichtringen 20, 21 zusammenwirkenden Endabschnitten — mit einem zeichnerisch nicht dargestellten Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Flächenpaarung Dichtring/Zwischenstück 20/33; 21/33 versehen. Der Überzug kann aus Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon) bestehen und eine Schichtdicke von etwa 40 μΐη besitzen. Dieser gegen Fernwärme-Heißwasser beständige Überzug wird auf die Zylindermantelfläche des Zwischenstückes 33 in der Weise aufgebracht, daß auf die z. B. fein geschliffene, feinstgesandstrahjte, entfettete und mit einem Primer vorbchandeltc Fläche die Teflonschicht in zwei Arbeitsgängen aufgespritzt und bei etwa 350" C gesintert wird.

Mittels der erfindungsgemäßen Muffenverbindung bei Doppelmuffendruckrohren können alle in der Praxis vorkommenden alternierenden Längsbewegvngcn und Querverlagerungen aufgenommen werden. Dabei verschieben sich die Dichtringe 20; 2i auf der Oberfläche des zugeordneten Rohrteiles 32; 33 wobei die gewählte Werkstoffpaarung einen äußerst geringen Verschleiß und hervorragende Alterungsbeständigkeit erzielen läßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Selbstdichtende Muffenverbindung für Druckrohre mit großem Durchmesser in Fernwärmeleitungen mit einer einen elastischen Dichtring (20; 2t) aufnehmenden Muffenkammer,

wobei der Dichtring mit einem haltekrallenartigen Teil (30; 31) an dem Haltebund (22; 23) und einem radialen, ringförmigen Muffenwandvorsprung (28; 29) abgestützt ist,

und ein in die Muffe eingestecktes rohrförmiges Teil mit einem Ringspalt gegenüber der zylindrischen Fläche des Haltebundes (22; 23) von dem Dichtring radid pressend und axialbeweglich gehalten ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die Rohre als Doppelmuffenrohre (1; 2; 3) mit in den beiden Muffenkammern (18; 19) angeordnetem Dichtring (20; 21) ausgebildet sind,

und die Rohre xnit stirnseitigem Abstand (T) zueinander angeordnet sind,

daß ein kurzes rohrförmiges Zwischenstück (32; 33) den Abstand überbrückt und Ober das innere Ende der Dichtringe hinaus in die beiden Muffenräume hineinragt,

daß das Zwischenstück (32; 33) mindestens an seinen mit den Dichtringen zusammenwirkenden Endabschnitten mit einem haft- und gleitreibungsarmen Überzug beschichtet ist,

und daß die Dichtringe (20; 21) aus einem Äthylen-Propylen-Kautsci.uk mit relativ hoher Shore-Härte bestehen.

2. Muffenverbindung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der haft- und -'eitreibungsarme Überzug auf dem Zwischenstück (32; 33) aus Polytetra-Fluor-Äthylen besteht

3. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reibungsarme Überzug auf dem Zwischenstück (32; 33) eine Schichtdikke von 40 μπι (Mikrometer) hat.

4. Muffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige Abstand (T) zwischen den Muffen (9; 12) zweier benachbarter Rohre (2; 3) 10 bis 90 mm, vorzugsweise 30 bis 50 mm, beträgt.

5. Muffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg des Zwischenstückes (32; 33) in die eine und die andere Muffe (9; il) hinein durch eine Muffenschulter (26; 27) am Übergangsteil zum eigentlichen Rohrkörper begrenzt ist.

6. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (32; 33) aus dem gleichen Werkstoff wie die Doppelmuffenrohre (2;3) besteht.

7. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (32; 33) aus einem alterungsbeständigen und temperaturfesten Kunststoff, z. B. einem Polyuräthan, besteht.

8. Muffenverbindung nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (32; 33) aus Stahl, rostfreiem Stahl oder aus Gußeisen besieht.

9. Muffenverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (32; 33) mit Bearbeitungszugabe hergestellt, z. B. gegossen, ist und dann auf einen engtolerierten Außendurchmes

ser bearbeitet ist

10. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Zwischenstücks (32; 33) gleich der lichten Weite der beiderseitigen Doppelmuffenrohre (2; 3) ist

11. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß die Muffen (8—13) jedes Doppelmuffenrohres (2; 3) mit diesem materialmäßig einstückig ausgebildet sind, z. B. durch Anschweißen von Muffen an Druckrohre.

12. Muffenverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Doppelmuffenrohre (2; 3) jeweils durch Aneinanderschweißen der beiden Rohrenden von zwei Muffenrohren üblicher Länge, insbesondere aus duktilen Gußrohren, hergestellt sind.

13. Muffenverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Muffen (8—13) an dem betreffenden Doppelmuffenrohr (2; 3) durch Anstauchen hergestellt sind

14. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelmuffenrohre (1; 2;3) und die Zwischenstücke (32; 33) für innendrücke bis 40 bar, vorzugsweise für Innendrücke von 7 bis 16 bar oder für Innendrticke von 16 bis 21 bar, ausgelegt sind.

15. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Doppelmuffenrohr (1; 2; 3) an einer Stelle z. B. in der Mitte, gelagert und dort unverschiebbar — z. B. durch eine Klemmschelle (17) — gehalten ist