DE3149553A1

DE3149553A1 - Kompensator fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE3149553A1
Application number: DE19813149553
Authority: DE
Inventors: Heinz 7130 Mühlacker Hammer; Roland 7518 Bretten Helfricht; Herbert 7530 FPforzheim Schweigert
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB2111628A; CH657908A5; IT8222740A0; DE3149553C2; FR2518214B1; FR2518214A1; GB2111628B; IT1201951B

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. R. LEMCKE ^ I Vd ob J

DR.-ING. H. J. BROMMER - 3 -AMALIENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim, Östliche Karl-Friedrich-Straße 134. 7530 Pforzheim

Kompensator für Rohrleitungen

Die Erfindung betrifft einen Kompensator für Rohrleitungen bestehend aus wenigstens einem mehrlagigen, schraubengangförmig oder ringgewellten Balg und Balganschlußteilen inform von beispielsweise Anschlußstutzen oder Anschlußflanschen, wobei zwischen äußerer und innerer Balglage wenigstens eine aus dünnwandigem Blech spiralgewickelte oder aus geschlossenen, koaxialen Blechzylindern ausgebildete Zwischenlage angeordnet ist,

3H9553

die Balgborde mit den Balganschlußteilen bei Erfassung aller Balglagen dicht verschweißt sind und eine bis zur Zwischenlage reichende Bohrung zur Leckanzeige vorgesehen ist.

Bei derartigen Kompensatoren haben die Bälge wenigstens eine äußere und eine innere Dichtlage und eine Zwischenlage. Es gibt jedoch auch zahlreiche Beispiele, bei denen über den Radialquerschnitt mehrere Dichtlagen verteilt sind und beispielsweise in der Mitte oder aber zwischen jeweils zwei Dichtlagen je eine Zwischenlage vorgesehen ist. Eine solche konstruktive Ausbildung richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen des Einbaufalles.

Dabei dient die jeweilige Zwischenlage der Lösung der Aufgabe, die Anzeige der Leckage einer oder mehrerer an sie auf der Druckseite des Kompensator angrenzender Dichtlagen zu ermöglichen, in^dem das leckgehende Medium zu der Stirnenden des !Compensators gelangen kann, wo es dann über die genannte Bohrung zur Leckanzeige herangezogen werden kann. Ist die Zwischenlage spiralgewickelt, so kann das leckgehende Medium über die Spalte der Wicklungen zu den Balgenden und damit zur Bohrung gelangen, während bei einer Zwischenlage aus geschlossenen Blechzylindern die zwischen diesen gegebenen Spalte in geeigneter Weise beispielsweise durch Radialbohrung der Blechzylinder miteinander zu verbinden sind. Die Zahl der Windungen bzw. Zylinder der Zwischenlagen bewegen sich üblicher Weise zwischen 1 und 30.

3U9553

In den bekannten Fällen ist die Bohrung an einem oder an beiden Enden des Balges als radiale Bohrung von außen in die Balgwandung oder die mehreren Balgwandungen eingebracht. Diese für normale Fälle ausreichende und gut bewährte Lösung, bei der der einfache Austritt des leckgehenden Mediums aus der Bohrung die Leckanzeige darstellt, ist jedoch nicht geeignet, wenn das leckgehende Medium beispielsweise giftig oder radioaktiv ist. Für solche Fälle geht es darum, die Leckage bzw. das leckgehende Medium zu fangen und, ohne daß Schäden auftreten können, beispielsweise einer quantitativen Aussage zuzuführen. Denn nicht jede Leckage muß sofort zu einem Auswechseln des !Compensators führen. Vielmehr genügt es in vielen Fällen, das Auswechseln des Kompensators bei einer nächsten sich bietenden Gelegenheit vorzusehen.Dieses Fangen der Leckage geschieht in bekannten Fällen dadurch, daß mit der Bohrung ein Röhrchen verschweißt wird, über das dann das leckgehende Medium beispielsweise einem Behältnis zur Mengenanzeige zugeführt werden kann. Mit dieser bekannten Lösung ergeben sich jedoch insoweit Probleme, als das zusätzliche Einschweißen eines Röhrchens im Anschlußbereich zwischen Balg und Balganschlußteilen dort eine Spannungskonzentration schaff t, deren sichere berechnungsmäßige Erfassung kaum oder nur schlecht möglich ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der üblicher Weise durch Druck und Temperatur belastete Kompensator Dehnungen ausführt, die bei im Anschlußbereich des Balges über den Umfang vorhandenen Unregelmäßigkeiten, wie .sie durch das erwähnte eingeschweißte Röhrchen gegeben sind, zu über den Umfang unterschiedlichen Belastungen führen. Diese

3H9553

Unregelmäßigkeiten wirken sich in geometrischer Hinsicht außerdem dadurch negativ aus, daß sie eine gegebenenfalls wiederholte zerstörungsfreie Werkstoffprüfung der Anschlußschweißnaht beispielsweise inform einer Strahlungsüberprüfung zumindest behindern.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht grundsätzlich darin, daß man zwar bei jeweils vorgegebener Außen- oder Innendruckbelastung die Bohrung entsprechend auf der druckabgewandten Seite anbringen kann, daß aber eine solche Bohrung nicht in der Lage ist, bei einem Anwendungsfall mit wechselnder Innen- und Außendruckbelastung die gegebene Aufgabe zu erfüllen. Dies könnte vielmehr nur erreicht werden, in dem sowohl nach radial außen auch nach radial innen eine Bohrung angebracht wird, und daß darüberkommende, leckgehende Medium in geeigneter Weise eingefangen wird, was jedoch die vorstehend bereits angesprochenen Probleme allenfalls vervielfacht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kompensator der eingangs genannten Art derart abzuändern, daß er in normaler, einfacher Weise, das heißt durch einfaches rotationssymmetrisches Anschweißen der Balgborde an die Balganschlußteile hergestellt werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung seiner Wandungen zur Erstellung der Leckanzeige erforderlich ist. Außerdem soll sowohl für die Fälle, bei denen ein Fangen der Leckage nicht erforderlich ist, als auch für die Fälle, bei denen das leckgehende Medium eingefangen werden soll

3U9553

oder muß, eine Möglichkeit angegeben werden, wie durch eine einfache Maßnahme die Leckanzeige sowohl außendruck- als auch für innondruckbeiastote Kompensatoren, insbesondere im Hinblick auf wechselweise Außen- und Innendruckbelastung erfolgen kann. Schließlich soll eine wiederholte vsorHlftrunp:«freie Wt»rkaü>],'iprüfung der Anschlußschweißnaht zwischen Balg und Balganschlußteilen nicht beeinträchtigt sein.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Kompensator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrung in der Schweißnaht die Zwischenlage treffend angeordnet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist in verblüffend einfacher Weise ein Zutritt zu der Zwischenschicht und damit zur Leckage geschaffen, die den Balg in seiner Gestaltung und Einbauweise vollkommen unberührt läßt, wobei gleichzeitig Unabhängigkeit davon erzielt worden ist, ob der Kompensator nun außen- oder innendruckbelastet ist und wobei schließlich eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung im Bereich der Schweißnaht und auch des Kompensators in seinen übrigen Teilen keine Beeinträchtigung erfährt. In diesem Zusammenhang ist der Ausbildung der Zwischenlage als spiralgewickelter Zwischenlage der Vorzug zu geben, da hier das Treffen der Zwischenlage mittels der erfindungsgemäß angebrachten Bohrung besonders erleichtert ist.

Wesentlich ist aber auch, daß nun die Schweißverbindung zwischen Balg und Balganschlußteilen in einfacher,

rotationssymmetrischer Form angebracht werden kann und daß auch das Bauteil im Bereich der Schweißverbindung rotationssymmetrisch ist, so daß konstruktiv bzw. rechnerisch keine besonderen Rücksichten genom-. men zu werden brauchen.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß bei einem stumpf mit dem Balganschlußteil verschweißten Balgbord die Bohrung das Balganschlußteil achsparallel durchquerend angeordnet ist, wobei je nach den konstruktiven Gegebenheiten der Zutritt dieser Bohrung nach außen dadurch hergestellt werden kann, daß im Balganschlußteil eine die Bohrung treffende Radialbohrung eingebracht ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß das Balgende zu einem Winkel im Bereich von 30 bis 60 Grad, vorzugsweise im Bereich von 45 Grad gegenüber der Balgachse aufgebördelt und unter Bildung einer V-Naht mit dem Balganschlußteil verschweißt ist, und daß die Bohrung ebenfalls einen Winkel im Bereich von 30 bis 60 , vorzugsweise im Berich von 45 mit der Balgachse einschließt. Für diese Bauform hat es sichgezeigt, daß sowohl die Kraftübertragung zwischen BaIg- und Balganschlußteil als auch die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung begünstigt sind. Außerdem gibt diese Bauform die Miiglichke.il, mit. oinorn BalgfinachlußLeil zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Bälge miteinander zu verbinden, ohne daß die Maßnahmen zur Leckanzeige dadurch behindert wären.

Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das je-

weilige Balgbord von einem Außenring umfaßt ist und daß dieser Ring !zusammen mit dem Balgbord mit dem Balganschlußteil verschweißt ist.

Schließlich kann je nach den konstruktiven Gegebenheiten die Schweißnaht in einer durch das Balganschlußteil gebildeten Ringkammer eingeschlossen sein und es kann dabei die Außenwandung der Ringkammer wenigstens eine Radialbohrung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich, wie sich gezeigt hat, für alle denkbaren, durch Schweißen hergestellte Anschlußverbindungen zwischen Balg und Balganschlußteil, gleichgültig, ob beispielsweise eine stumpf ausgeführte Verschweißung vorliegt oder im anderen extrem eine Bördelschweißnaht, die sich ergibt, wenn man die Balgborde radial nach außen aufbördelt und dann dort mit dem Balganschlußteil verschweißt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger ihrer Ausführungsformen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei veranschaulicht die zeichnerische Darstellung zur Vereinfachung immer nur einen Radialschnitt der Anschlußverbindung in ausschnittweiser Vergrößerung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Einen Anschluß zwischen Balg und Balganschlußflansch mit Hilfe einer Uberlapptnaht;

Fig. 2 den Gegenstand gemäß Fig. 1 mit die Schweiß-

naht umlaufend einschließender Ringkammer;

Fig.3 einen stumpfen Anschluß zwischen Balg und Balganschlußteil;

Fig.4 einen Anschluß zwischen Balg und Balganschlußteil mit Bördelschweißnaht;

Fig.5 eine Variante der Verbindung gemäß Fig. 3 und

Fig.6 die in Axialrichtung hintereinander angeordnete Verbindung zweier Bälge mit einem Balganschlußteil.

Fig. 1 zeigt einen mehrlagigen Balg 1 mit Außenlage 2, Zwischenlagen 4 und einer inneren Lage 5, der mit einer Überlapptnaht 6 mit einem Anschlußteil 7 verbunden ist, wobei im vorliegenden Falle ein Außenring 8 und ein Innenring 9, der auf dem Anschlußteil 7 sitzt, zur Balgbor dverStärkung mitverschweißt sind.

Die Schweißnaht 6, die sämtliche Lagen des Balges 1 erfaßt, enthält eine achsparallele Bohrung 10, die die Zwischenlage 4 trifft, welche aus dünnwandigem Blech durch dessen spiralförmiges Aufwickeln gebildet ist. Wird die innere Lage 5 durch eine Bruchstellung undicht, so gelangt - Inndruckbelastung des Balges unterstellt das leckgehende Medium über die Zwischenlage 4 zu der Bohrung 10 und tritt dort aus, was als Anzeige für die Leckage dient, bevor der Kompensator in seiner Gesamtheit undicht wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, den so geschädigten Kompensator durch ein neues Bauteil auszuwechseln, ohne daß die durch den Kompensator gebildete Leitungsverbindung gänzlich ausgefallen ist. Dabei ist

jedoch, wie auch bei den nachfolgenden Beispielen der Kompensator in seiner Bauart und Einbauweise vollkommen unbeeinträchtigt durch die zusätzlich vorgesehene Maßnahme zur Leckanzeige. Soweit die Schweißnaht von einer Bohrung durchdrungen ist, ist darauf hinzuweisen, daß diese Bohrung nur einen sehr kleinen Querschnitt zu haben braucht und die Schweißnaht mit einem Sicherheitsfaktor erstellt ist, der eine niedrige Spannungsauslastung sicher· .stollt, κο daß dir Bohrunp; die Schweißnaht nicht beeinträchtigt.

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung des Gegenstandes gemäß Fig. 1, bei der der Balg eine äußern Dichtlage 11 und flno inDf ro Dic-hUnRc 1(i sowto ei no «wischen dtonon angeordnete, aus mehreren Schichten 12, 13, 14, 15, 17 gebildete Zwischenlage aufweist. Die Zwischenlage ist über die Schweißnaht 18 durch eine achsparallele Bohrung 19 erreicht. Die Schweißnaht ist über den gesamten Umfang durch eine Kammer 20 eingeschlossen, die durch einen im Querschnitt L-förmigen Ring 21 gebildet ist, der in der dargestellten Weise mit dem Anschlußteil

22 verschweißt ist.

Der Ring 21 hat eine radiale Bohrung, in die ein Rohr

23 eingeschweißt ist, an das eine Auffangvorrichtung für das leckgehende Medium oder aber ein Druckanzeigegerät oder dgl. angeschlossen werden kann.

Die Fig. 3 zeigt einen mehrlagigen Balg 24 der bereits beschriebenen Art, der insoweit über eine Schweißnaht stumpf mit einem Anschlußflansch 26 verbunden ist, als der Balg innen auf einer Verlängerung 27 des Anschlußteiles abgestützt und außen durch einen Ring 28 umgeben

3U9553

ist, wobei die Schweißnaht 25 sowohl die innere Verlängerung 27 als auch den äußeren Ring 28 sowie sämtliche Lagen des Balges 24 erfaßt.

Das Anschlußteil 26 ist von einer achsparallelen Bohrung 29 durchdrungen, die auch die Schweißnaht 25 durchquert und in der bereits dargestellten Weise die hier nicht mehr näher bezeichnete Zwischenlage trifft. Da hier das Anschlußteil 26 ein Schweißflansch ist, ist die Bohrung 29 von radial außen durch eine Bohrung 30 zugänglich, über die das leckgehende Medium in der bereits beschriebenen Weise "weiterverarbeitet" werden kann.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel dafür, daß der Balg 31 am Ende radial nach außen aufgebördelt ist und dort zwischen Anschlußteil 32 und einem Haltering 33 durch eine Bördelschweißnaht 34 mit allen Lagen festgelegt ist. Durch einen die Schweißnaht 34 umfangenden Ring 35 ist wieder wie im Beispiel der Fig. 2 - eine Kammer 36 gebildet, die über einer Radialbohrung 37 zu Beobachtungszwecken zugänglich ist.

Weiterhin zeigt Fig. 5 ein Bespiel, bei dem ein Balg stumpf mit einem Anschlußteil 39 verschweißt ist, in dem das Ende des Balges 38 durch einen inneren Stützring 40 und einen äußeren Stützring 41 eingefangen sind, die ebenfalls stumpf über die Schweißnaht 42, zusammen mit sämtlichen Lagen des Balges 38, mit dem Anschlußteil 39 verschweißt sind. Eine das Anschlußteil 39 achsparallel durchquerende Bohrung 43 erreicht in der beschriebenen Weise die Zwischenlage des Balges 38. Eine

.,149553

RadialbohruriK Ή schuff1. df»η Zutritt nach nußfn, wobei jeder Itadial.bohrung 44 noch ein Stutzen 45 zum Einschrauben einer weiteren Anschlußverbindung vorgeschweißt ist.

Fig. 6 zeigt schließlich zwei Bälge 46 und 47 in Tandemanordnung mit einem gemeinsamen Anschluß- bzw. Verbindungsteil 48, das die Bälge 46 und 47 innen abstützt. Radial außen sind auf die Bälge 46 und 47 Stützringe 49 und 50 aufgesetzt, mit denen die unter einem Winkel von etwa 45 gegenüber der Balgachse aufgebördelten Balgenden jeweils mit Hilfe einer V-förmigen Schweißnaht 51 und 52 verschweißt sind, in denen die Bohrungen 53 und 54 ebenfalls unter einem Winkel von etwa 45° angeordnet sind. Die Schweißnähte 51 und 52 sind von einer Kammer 55 umgeben, die durch einen Ring 56 gebildet ist, der durch seine dichte Verbindung mit den Stützringen 49 und 50 den Raum über den Schweißnähten abschließt. In dem Ring 50 ist eine Bohrung 57 angeordnet, über die das leckgehende Medium erfaßbar ist.

Bei den dargestellten Beispielen ist immer nur von einer die Zwischenschicht erreichenden Bohrung gesprochen worden. Selbstverständlich können über den Umfang verteilt mehrere derartiger Bohrungen vorgesehen sein. Ebenso ist nur von einer Zwischenschicht eines Balges gesprochen worden. Bei mehrlagigen Bälgen sind jedoch ebenso mehrfach und über den Radius verteilt zwischen Außen- und Innenlage angeordnete Zwischenschichten möglich, die dann im Sinne des Anmeldungsgegenstandes jeweils durch eine oder mehrere Bohrungen überprüfbar sind.

Claims

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheimr Östliche Karl-Friedrich-Straße 134, 7530 Pforzheim Patentansprüche

1. Kompensator für Rohrleitungen bestehend aus wenigstens einem mehrlagigen, schraubengangförmig oder ringgewellten Balg und Balganschlußteilen inform von beispielsweise Anschlußstutzen oder Anschlußflanschen, wobei zwischen äußerer und innerer Balglage wenigstens eine aus dünnwandigem Blech spiralgewickelte oder aus geschlossenen, koaxialen Blechzylindern ausgebildete Zwischenlage angeordnet ist, die Balgborde mit den Balganschlußteilen bei Erfassung aller Balglagen dicht verschweißt sind und eine bis zur Zwischenlage reichende Bohrung zur Leckanzeige vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrung (10, 19, 29, 43, 53, 54) in der Schweißnaht (6, 18, 25, 34, 42, 51, 52) die Zwischenlage (4; 13, 13, 14, 15, 17) treffend angeordnet ist.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß bei einem stumpf mit dem Balganschlußteil (26, 39) verschweißten Balgbord die Bohrung(29, 43) das Balganschlußteil(26, 39) achsparallel durchquerend angeordnet ist.

3. Kompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Balganschlußteile (26, 39) eine die Bohrung (29, 43) treffende Radialbohrung (30, 44) angebracht ist.

4. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgende zu einem Winkel im Bereich von 30 bis 60° gegenüber der Balgachse aufgebördelt und unter Bildung einer V-Naht (51, 52) mit dem Balganschlußteil (48) verschweißt ist, und daß die Bohrung (53, 54) ebenfalls einen Winkel

achse einschließt.

falls einen Winkel im Bereich von 30 bis 60° mit der BaIg-

5. Kompensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgbord von einem Außenring (8, 28, 33, 41, 49, 50) umfaßt ist und daß dieser Ring zusammen mit dem Balgbord mit dem Balganschlußteil (7, 22, 26, 32, 39, 48) verschweißt ist.

6. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (18, 34, 51, 52) in einer durch das Balganschlußteil (22, 32, 48) gebildeten Ringkammer (20, 36, 55) eingeschlossen ist und daß die Außenwandung (21, 35, 56) der Ringkammer wenigstens eine Radialbohrung (23, 44, 57) aufweist.