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Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten von
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leckenden Flanschverbindungen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Abdichten von leckenden Flanschverbindungen und betrifft insbesondere ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Beseitigen von Undichtigkeiten in Flanschverbindungen von
Rohrleitungen ohne eine Störung des Betriebes der Rohrleitungen.
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Der Bau von Rohrleitungen oder Pipelines umfaßt viele Techniken, erfordert
aber immer die Verbindung von verschiedenen Rohrstücken. Die herkömmlichen Verfahren
zum gegenseitigen Verbinden der Rohrstücke umfassen ein Schweißen, ein Schrauben
oder die Verwendung von geflanschten Enden, die miteinander verschraubt werden.
Wenn geschraubte Flanschverbindungen verwendet werden, ist es nicht ungewöhnlich,
daß an der Verbindung zwlschen den beiden Pohrstücken Undichtigkeiten auftreten,
so daß Reparaturarbeiten für einen weiteren Betrieb der Rohrleitung erforderlich
sind.
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Es ist selbstverständlich, daß man einen undichten Rohrfiansch am
liebsten so repariert, daß es nicht notwendig ist, die Flanschverbindung zu lösen
oder auseinanderzunehmen. Da die Rohrleitungen an ihren beiden Enden gewöhnlich
mit Betriebsan-.
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lagen verbunden sind, ist es häufig untunlich, die Rohrleitungen oder
Pipelines abzusperren, um die Reparatur der Flanschverbindung zu erleichtern.
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Es wurden verschiedene Techniken mit dem Ziel entwickelt, ein Leck
an den Flanschverbindundungen von Rohrleitungen ohne ein Absperren der Rohrleitung
zu stopfen. Bei einem derartigen Verfahren verwendet man ein Kabel und eine Kabelspanneinrichtung,
um den Spalt zwischen den Flanschen und der abzudichtenden Stelle zu schließen.
Ferner verwendet man keilförmige Niederhalteeinrichtungen in der Nähe des leckenden
Bereiches. Ein
Dichtungsmittel wird dann in den Spalt zwischen den
Keilen und dem Kabel eingespritzt, so daß das Kabel das Dichtungsmittel abdichtet
und an Ort und Stelle hält, während es hart wird.
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Das Kabel und die Spanneinrichtung können dann entweder an Ort und
Stelle bleiben, um das Dichtungsmittel über der Leckstelle zu halten, oder das Kabel
kann entfernt werden, wenn durch die Teile ausreichende Reibkräfte erzeugt werden,
um das Dichtungsmittel an Ort und Stelle zu halten. Bei diesem Verfahren wird nur
ein Teil des Umfanges des Flanschabschnittes abgedichtet.
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Dieses Verfahren ist im allgemeinen dann nicht zufriedenstellend,
wenn die Abdichtung einem beachtlichen Innendruck ausgesetzt ist.
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Die Nachteile des vorstehenden Verfahrens und anderer Techniken und
Vorrichtungen werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß das Leck gestopft
werden kann, während die Rohrleitung kontinuierlich in Betrieb bleibt, und daß eine
dauerhafte Abdichtung um den gesamten Umfang des Flansches geschaffen wird.
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Bei ainer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden ein Verfahren
und eine Vorrichtung geschaffen, mit welchen Undichtigkeiten in Rohrflanschverbindungen
beseitigt werden können, während die Rohrleitung in Betrieb bleibt. Bei diesem Verfahren
werden geschlitzte Stiftschrauben an den für die Schraubenbolzen der Flanschverbindung
vorgesehenen Stellen derart angebracht, daß der Schlitz vom Spalt zwischen den Stirnflächen
der Rohrflansche bis zum Außenabschnitt des Rohrflansches reicht und der Schlitz
einen Ablaßkanal für das leckende Strömungsmedium darstellt. Es sind Einspritzventile
vorhanden, welche in die Schlitze der Stiftschrauben münden, um den Innendruck zu
entspannen, der entstehen kann, wenn eine Drahtumwicklung an Ort und Stelle angebracht
wird. Eine Drahtumwicklung ist vorgesehen, um den Raum des Spaltes über den Schraubenbolzen
der Flanschverbindung zu füllen. Draht schlaufen werden dicht und glatt nebeneinander
gelegt, um eine Vielzahl von Schichten oder Lagen zu schaffen. In einem Abstand
von etwa zwei bis drei Drahtlagen werden die Schlaufen oder Windungen befestigt,
indem
der Draht unter und um die vorhergehende Schlaufe geführt
wird.
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Wenn man will, kann man Stahlwolle oder irgend ein anderes geeignetes
biegsames Dichtmaterial zwischen die einzelnen Zwischenlagen der Drahtumkleidung
legen, um die Dichtwirkung zu verbessern. Der Umwickelvorgang wird solange fortgeführt,
bis der Spalt nahezu voll ist und ein kleiner Rand oder eine kleine Lippe zwischen
der letzten Lage der Drahtumwicklung und der Oberkante eines jeden Flansches frei
ist.
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Daraufhin wird ein Kabel in die Nut gelegt, welche durch die gegenüberliegenden
kleinen Ränder begrenzt wird, wobei ein Spannblock für das Kabel in der Nahe des
undichten Bereiches angeordnet wird. Das Kabel wird dann gespannt, indem eine Hebe-oder
Spannschraube der Kabelspanneinrichtung angezogen wird.
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Das Einspritzventil gegenüber der Leckstelle und der Kabelspanneinrichtung
wird dann geschlossen, worauf eine Einrichtung zum Einspritzen eines Dichtunzsmittels
am Einspritzventil angeschlossen und ein geeignetes Dichtungsmittel in den Spaltbereich
unter der Drahtumkleidung eingespritzt wird. Das Kabel wird versetzt und diese Verfahrensschritte
werden an jeder Stelle eines Einspritzventiles rings um den Umfang des Flansches
wiederholt, bis die Leckstellen gestopft sind und das T)ichtungsmittel rund um das
Drahtkabel ausfließt. Nach einer kurzen Zeitspanne wird abermals Dichtungsmittel
an jeder Stelle eines Einspritzventiles eingespritzt, um ein vollständiges Fü]len
des Spaltes sicherzustellen. Dss Kabel wird entfernt und Dichtungsmittel rings um
den Umfang des Spaltes zwischen den Flanschen aufgebracht, bis das Dichtungsmittel
mit den Kanten der Flansche fluchtet. Die Einspritzventile werden dann von den Finspritzmuttern
entfernt, und Stopfen werden in die leeren Löcher der Ventilmuttern eingesetzt,
worauf die Montage fertig ist.
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Die Erfindung schaft ferner eine Vorrichtung, mit welcher die vorstehende
Technik durchgeführt werden kann. Eine geschlitzte Stiftschraube ist vorgesehen,
welche einen ursprünglichen
Schraubenbolzen der Flanschverbindung
ersetzt. Der bchlitz einer geschlitzten Stiftschraube hat eine solche Länge, daß
der Schlitz eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Spaltes zwischen den Flanschen
und der Außenseite der Flansche herstellt.
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Eine Einspritzmutter sitzt am geschlitzten Ende der Stiftschraube.
Die Einspritzmutter besitzt ein Loch, das von innen nach außen reicht, so daß die
Einspritzmutter so angeordnet werden kann, daß das Loch in den Schlitz der Stiftschraube
mündet. Ein Einspritzventil ist mit dem dem Schlitz gegenüberliegenden Ende des
Loches gepaart, so daß ein mit einem Ventil versehener Zugang zum Spalt zwischen
den Rohrflanschen entsteht.
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Ein Draht wird um den Umfang der Flanschverbindung gewickelt, um den
Bereich des Spaltes zwischen den Rohrflanschen und über den Außenflächen der Schraubenbolzen
der Flanschverbindung zu füllen und eine Festigkeit zu erzielen, die erforderlich
ist, um den Innendrücken zu widerstehen, die aufgrund einer leckenden Rohrverbindung
entstehen können. Die Einspritzventile entspannen den Innendruck, während die Drahtumwicklung
angebracht wird. Ein Kabel und eine Kabelspanneinrichtung werden verwendet, um auf
die Drahtumwicklung einen Außendruck auszuüben, während ein unter Druck stehendes
Dichtungsmittel unter die mrahtunwicklung eingespritzt wird, um den Spalt zu füllen
und das Leck zu stopfen. Eine Einspritzeinrichtung wird verwendet, um das Dichtungsmittel
unter Druck in den Spalt zwischen den Flanschen und unter die Drahtumwicklung einzuspritzen.
Es wird ein Dichtungsmittel ausgewählt, welches mit den erwarteten Betriebsparametern
des Systems verträglich ist.
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Es ist selbstverständlich, daß Flanschverbindungen nicht nur bei Rohrleitungen
sondern auch beim Bau von vielen Gegenständen, wie Druckkessel und Wärmetauscher
verwendet werden. Die Verwendung des Ausdruckes "Rohrflansch" ist daher so weit
auszulegen, daß verschraubte Flanschverbindunen im allgemeinen umfaßt sind und die
Anwendung der Erfindung nicht auf Rohrleitungen oder Pipelines beschränkt ist.
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Es ist ein Merkmal der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Abdichten eines Lecks an einem Flansch einer Rohrleitung zu schaffen.
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Es ist ferner ein Merkmal der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Abdichten eines Lecks an einem Flansch einer Rohrleitung zu schaffen, während
die Rohrleitung und die zugehörigen Systeme in Betrieb bleiben.
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Weiterhin ist es ein Merkmal der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, die eine dauerhafte Abdichtung eines Lecks im Flansch einer
Rohrleitung erzielen, wobei die Abdichtung in der Lage ist, den Betriebsparametern
des Systems zu widerstehen.
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Schließlich ist es ein Merkmal der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Abdichten eines Lecks eines Rohrflansches zu schaffen, die am Einsatzort
mit normalem Werkzeug und Personal angewandt werden können.
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Um die Art und Weise im einzelnen begreiflich zu machen, wie die vorstehend
erwähnten Vorteile und Merkmale der Erfindung erzielt werden können, werden im Nachstehenden
besondere Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
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Es wird jedoch festgestellt, daß die Beschreibung oder die Zeichnungen
lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen und daher nicht als eine Begrenzung
des allgemeinen Erfindungsgedankens angesehen werden können, da die Erfindung auch
weitere, äquivalente wirksame Ausführungsformen zuläßt.
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Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene oeitenansicht
einer vorrichtung gemäß der Erfindung mit der Darstellung von eingesetzten Einspritzventilen
an einem leckenden Rohrflansch,
Fig. 2 eine Seitenansicht der in
Fig. 1 gezeigten Vorrichtung mit der Darstellung eines aufgewickelten und befestigten
Drahtes, Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit der Darstellung
eines Kabels und eine Kabelspanneinrichtung, die während des Einspritzens des Dichtungsmittels
angeordnet sind, und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Montageanordnung.
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Fig. 1 ist eine eitenansicht einer Rohrflanschverbindung mit eingesetzten
Einspritzventilen. Die beiden Rohre 10 treffen an der Verbindungsstelle 14 aufeinander
und werden mit Hilfe einer Schraubverbindung zusammengehalten, die dadurch gebildet
wird, daß Schraubenbolzen 12 durch die Flansche 13 eines jeden Rohrstückes 10 hindurchgesteckt
und Muttern 11 auf die Schraubenbolzen 12 aufgeschraubt werden, um die Verbindungsstelle
14 abzudichten. Wenn an der Verbindungsstelle 14 ein Leck auftritt, ist es wünschenswert,
das Leck zu stopfen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Flanschverbindung zu
lösen oder auseinander zu nehmen. Wenn eine derartige Reparatur vorgenommen wird,
besteht die erste Maßnahme darin, eine Vielzahl von Ventileinrichtungen 20 zum Einspritzen
einzubauen. Die Ventileinrichtungen 20 zum Einspritzen dienen zum Entspannen eines
Innendruckes, welcher währent7EachfolFenden, nachstehend beschriebenen Arbeitsvorgänge
zwischen den Rohrflanschen 13 entstehen kann.
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Für den Einbau einer Ventileinrichtung 20 zum Einspritzen wird zunächst
ein herkömmlicher Schraubenbolzen 12 entfernt und eine geschlitzte Stiftschraube
21 durch die Flansche 13 hindurchgesteckt. Ein Schlitz 25 einer Stiftschraube 21
geht von einem Ende der Stiftschraube 21 aus und verläuft über eine Strecke, die
ausreicht, um in den Spalt 15 zwischen den Rohrflanschen 13
zu
gelangen. Die Schraubenmutter 11 ist auf der Stiftschraube 21 gegenüber dem geschlitzten
Ende angeordnet und über eine Strecke aufgeschraubt, die ausreicht, um den Schlitz
25 mit dem Spalt 15 in Verbindung zu bringen. Eine mit einer Kappe versehene Einspritzmutter
20 ist so auf das geschlitzte Ende der Stiftschraube 21 aufgeschraubt, daß die Einspritzmutter
20 mit dem Flansch 13 in Eingriff gelangt und das durch die Einspritzmutter 22 hindurchgehende
Loch 27 mit dem Schlitz 25 ausgerichtet ist. Die Schraubenmutter 21 wird dann angezogen,
um die Montage fertigzustellen. Die Ventileinrichtungen 20 zum Einspritzen werden
an einer oder mehreren Stellen rund um den Flansch 13 angeordnet. In Fig. 1 ist
auch eine andere Art von Ventileinrichtungen 30 zum Einspritzen gezeigt, die eine
Stiftschraube 31 aufweisen. Die Stiftschraube 31 besitzt einen Schlitz 33, der vom
Spalt 15 bis zur Außenseite des Flansches 13 reicht, aber kurz vor dem Ende der
Stiftschraube 31 endet.
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Die Einspritzmutter 32 ht die Form einer herkömmlichen Mutter und
wird so weit auf die Stiftschraube 31 aufgeschraubt, daß die Mutter 32 den Flansch
13 berührt und das durch die Einspritzmutter 32 hindurchgehende Loch 34 mit dem
Schlitz 35 ausge richtet ist. Zur Vervollständigung der Montage wird ein Einspritzventil
23 mit der Einspritzmutter 22 oder 32 verbunden.
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Der Ventilschaft 24 wird so gedreht, daß das Einspritzventil 23 offen
ist.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht, welche die Drahtumwicklung und die
Befestigungsmaßnahmen zeigt. Es ist eine Drahtwickeleinrichtung 40 vorgesehen, die
im allgemeinen aus einer Rolle 41 und einem darauf aufgewickelten Draht 42 besteht.
Der Draht 42 hat im allgemeinen eine Festigkeit, die ausreicht, um den erwarteten
Arbeitsbedingungen des Systems widerstehen zu können.
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Der Draht 42 ist ein Metalldraht mit einer hohen Zugfestigkeit.
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In Abhängigkeit vom Einzelfall, den inneren Leckdrücken und der I4crrosivität
des leckenden Strömungsmediums kann man einen Draht aus Stahl, rostfreiem Stahl,
Kupfer oder Monelmetall verwenden.
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Bei Beginn des Drahtwickelvorganges wird zunächst ein Ende des
Drahtes
42 am Schraubenbolzen 12 im Flanschspalt 15 festgebunden. Der Draht 42 wird sodann
in Schlaufen um die Außenfläche der Schraubenbolzen 12 der Flanschverbindung, die
geschlitzten Stiftschrauben 21 und die geschlitzten Stiftschrauben 31 (soweit eingebaut)
herumgelegt, um die Flanschverbindung zu umgeben. Jede Schlaufe oder Windung des
Drahtes 42 wird dicht gezogen und so angeordnet, daß sie glatt und eben an der vorhergehenden
Schlaufe anliegt, bis eine Lage quer über den Spalt 15 fertiggestellt ist. Die nachfolgenden
Drahtlagen werden dadurch gebildet, daß der Draht 42 in glatten, ebenen und dichten
Schlaufen oder Windungen innerhalb des Spaltes 15 weiter herumgewickelt wird.
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Zwischendurch wird an verschiedenen Stellen während des Drahtwickelvorganges,
im allgemeinen nach der Herstellung von zwei oder drei Lagen, die Umwicklung gesichert
und befestigt, indem die Drahtrolle 41 unter und um die vorhergehende Schleife geführt
wird. Die Rolle 41 kann je nach Wunsch mehrmals unter und um die Schlaufe geführt
werden. Die Umwicklung wird auf diese Weise an aufeinanderfolgenden Stellen während
des Wickelvorganges befestigt. Es ist zweckmäßig, die gesicherten und befestigten
Abschnitte an verschiedenen Stellen um den Umfang des Spaltes 15 des Rohrflansches
anzuordnen. Wenn man will, kann man ein Dichtmaterial, wie Stahlwolle 43 zwischen
die Zwischenlagen des Drahtes 42 während des Umwickelvorganges legen. Der Umwickelvorgang
wird solange weitergeführt, bis der Spalt 15 des Rohrflansches nahezu gefüllt ist.
Ein kleiner Rand oder eine kleine Lippe in der Größenordnung von etwa 3,18 mm (1/8
inch) wird zwischen der Oberseite der letzten Draht schicht und der Oberseite des
Flansches 13 frei gelassen. Der Draht 42 wird befestigt, indem die Rolle 41 unter
und um die letzte vorhergehende Schlaufe oder Wicklung geführt wird. Der Draht 42
wird abgeschnitten, um den Wickelvorgang zu beenden.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht, welche das Kabel und die Kabelspanneinrichtung
zeigt,
die während des Einspritzens des Dichtungsmittels angeordnet sind. Wenn die Drahtumwicklung
fertiggestellt ist, wird die Kabelspanneinrichtung 50 über der oberen Drahtlage
angeordnet, indem das Kabel 51 rund um den Flansch 13 und in die Nähe des Drahtes
42 gelegt wird.
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Ein Kabelspannblock 54 wird in der Nähe der Leckstelle angeordnet
und das Kabel 51 wird an einer Kabelklemme 52 festgeklemmt, indem eine Schraube
53 angezogen wird. Das Kabel 51 wird gespannt, indem eine Hebe- oder Spannschraube
55 gegen den Spannblock 54 angezogen wird. Der Vorgang zum Einspritzen des Dichtungsmittels
kann nun begonnen werden, indem der Ventilschaft 24 des Einspritzventiles 23 geschlossen
wird, das dem Bereich am nächsten liegt, an welchem das Kabel 51 mit mit den Flanschen
13 in Eingriff gelangt. Eine Einrichtung 60 zum Einspritzen des Dichtungsmittels
wird mit dem Einspritzventil 23 verbunden und der Ventilschaft 24 wird gedreht,
um das Einspritzventil 23 zu öffnen. Das Dichtungsmittel 63 wird in den Spalt 15
unter die Drahtumwicklung über das Einspritzventil 23 eingespritzt, bis ein Druck
aufgebaut ist oder das Dichtungsmittel 63 irgendwo um die Drahtwicklung oder die
Flansche 13 herum austritt. Das Kabel 51 wird ausreichend lange an Ort und Stelle
gehalten, damit das Dichtungsmittel erstarren kann. Der Ventilschaft 24 wird dann
gedreht, um das Einspritzventil 23 zu schließen. Die Einrichtung 60 zum Einspritzen
des Dichtungsmittels wird sodann vom Einspritzventil 23 getrennt.
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Die Spannschraube 55 wird dann gedreht, um die Spannung im Kabel 51
aufzuheben. Die Kabelspanneinrichtung 50 wird in eine Lage gedreht, in welcher sie
in der Nähe eines anderen Einspritzventiles 23 liegt. Die Einrichtung 60 zum Einspritzen
des Dichtungsmittels wird dann mit dem Einspritzventil 23 in der Nähe der neuen
Berührungsstelle zwischen dem Kabel 51 und dem Draht 42 verbunden, worauf der Vorgang
wiederholt wird. Das Dichtungsmittel 63 wird der Reihe nach in jedes Einspritzventil
23 eingespritzt, bis die Leckstellen gestopft sind Das Dichtungsmittel
63
wird dann langsam eingespritzt, bis das Dichtungsmittel 63 um den Draht 42 oder
das Kabel 51 herum ausfließt.
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Man läßt das Dichtungsmittel über eine kurze Zeitspanne von etwa 10
Minuten absitzen, worauf das Dichtungsmittel 63 wieder in alle Einspritzventile
23 gepumpt wird.
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Abdichtung unmittelbar vor dem Entfernen
des Kabels 51 von der Drahtumwicklung. Die Kabelspanneinrichtung 50 wird entfernt,
nachdem das Dichtungsmittel 63 ausreichend lange absitzen konnte, um an Ort und
Stelle hart zu werden. Das Einspritzventil 23 ist von der Einspritzmutter 22 und
der Einspritzmutter 32 entfernt worden und Verschlußstopfen 26 sind eingesetzt worden,
um die Löcher 27 und 34 zu verschließen. Nun wird weiteres Dichtungsmittel 63 aufgebracht,
um den Rand oder die Lippe zwischen den Flanschen 13 und der Drahtumwicklung zu
füllen. Die Drahtumwicklung füllt im allgemeinen den Spalt 15 über den Schraubenbolzen
12 der Flanschverbindung und wirkt als Festigkeitselement, um das Dichtungsmittel
63 unter dem erwarteten Innendruck des Systems an Ort und Stelle zu halten. Das
Dichtungsmittel 63 wird auf die Außenlage der Drahtumwicklung aufgebracht, bis das
Dichtungsmittel bündig mit dem Außenumfang der Flansche 13 ist, so daß die fertiggestellte
Flanschdichtung ein glattes Aussehen hat.
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Die Dichtungsmittel werden für den jeweiligen Anwendungsfall ausgewählt.
Bei niedrigen Drücken kann ein Teflon-Granulat mit einem Einspritzträger, wie beispielsweise
Cl, verwendet werden.
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In den meisten Fällen, bei denen mit höheren Drücken gearbeitet wird,
muß ein rasch und hart abbindendes Dichtungsmittel auf Kautschuk- oder Phenolbasis
verwendet werden. Die Abbindezeiten betragen gewöhnlich 5 - 15 Minuten.
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Die Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Abdichten von Undichtigkeiten, die an Flanschverbindungen von Rohrleitungen oder
Pipelines auftreten. Die erfi#ciunrsgemäßen
Maßnahmen bestehen
darin, daß ein Draht um die Oberfläche der Schraubenbolzen der Flanschverbindung
gewickelt wird, um den Spalt zwischen den Flanschen und oberhalb der Schraubenbolzen
zu füllen, daß eine Ventileinrichtung zum Einssritzen vorgesehen wird, um den Druck
im Inneren des Spaltes zu entspannen, während der Draht aufgewickelt wird, und um
ein Dichtungsmittel in das Innere des Spaltes unter die Drahtumwicklung einzuspritzen,
und daß ein Dichtungsmittel vorgesehen wird, um den Spalt unter der Drahtumwicklung
zum Stopfen des Lecks zu füllen und zusammen mit der Drahtumwicklung eine dauerhafte
Beseitigung des Lecks zu erzielen.
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Es sind offensichtlich zahlreiche Abänderungen und Abwandlungsformen
in dem vorstehend beschriebenen Aufbau möglich, ohne daß vom allgemeinen Erfindungsgedanken
abgewichen wird. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen daher lediglich
Ausführungsbeispiele ohne eine Einschränkung des Schutzumfanges dar.
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