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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung mit einem zu
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verbindenden Rohrenden übergreifenden und mit ihnen verschweißten,
ein Dichtungsmaterial einschließenden Überschiebrohrs sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer solchen Rohrverbindung.
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Geschweißte Rohrverbindungen werden in großem Umfang bei Gase, Dämpfe
oder Flüssigkeiten führenden Rohrleitungssystemen benötigt, insbesondere für Erdgasrohrnetze.
Solche Rohrverbindungen sollen auch bei zwischenzeitlicher Unterbrechung der Fluidströmung
im Rohrsystem z.B. für Reparaturzwecke, hergestellt werden können. Dabei ist oft
auf eine schnelle, sichere und der Betriebslage der Leitung angepaßte Durchführung
der Verbindungsarbeiten zu achten.
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In diesen Fällen wird auf die wegen des günstigeren Kraftlinienverlaufs
höher zu bewertende Stumpfnahtverbindung verzichtet; dafür aber als vollwertige
Rohrverbindung ein Überschiebrohr mit Kehlnahtschweißverbindung an beiden Enden
eingesetzt.
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Die hauptsächlichen Gründe für den Einsatz des Überschiebrohres als
Rohrverbinder bei der Auswechslung von Rohrteilen sind folgende: Bei Stumpfnahtverbindungen
muß der Schweißspalt zwischen den Rohrenden genau eingehalten werden. Das ist oft
wegen schwieriger Eaustellenverhältnisse -besonders in Bergsenkungsgebieten - nur
schwer möglich.
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Unterschiedliche Rohraußendurchmesser (Verbindungen von Rohren mit
API-Abmessungen und ehemaligen DIN-Abmessungen) erlauben wegen des Kantenversatzes
keine Stumpfnahtverbindung.
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Wegen Nachvergasung von Gasrückständen in alten Leitungen ist eine
einwandfreie Spülung des Rohrinnern, wie sie für die Herstellung von Stumpfnähten
an Rohrleitungen nötig ist, nicht durchführbar.
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Das gleiche wie vor tritt ein, wenn undichte Absperrarmaturen im
Rohrsystem vorhanden sind.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 288 381 ist eine Schweißverbindung
für Rohre bekannt, bei der ein mit mehreren hintereinander geordneten Ausmuffungen
versehenes Rohrende über das mit ihm zu verbindende Rohrende geschoben wird und
mit diesem eine sogenannte Rolldichtung einschließt. Zur Vermeidung unzuträglicher
Wärmebelastungen der Rolldichtung, des eingesteckten Rohrendes sowie der Innenauskleidung
solcher Rohre weist das eingesteckte Rohrende im Bereich des Mündungsrandes des
ausgemufften Rohrendes eine von einer Hülse ummantelte Wärmeisolierung auf. Die
Hülse ist an beiden Rändern mit dem eingesteckten Rohrende verschweißt, und der
Mündungsrand des ausgemufften Rohrendes ist wiederum mit der Hülse verschweißt,
so daß diese Verschweißung, welche im Gegensatz zur Hülsenverschweißung am Einbauort
vorgenommen wird, keine Hitzeschäden bei der Rohrinnenauskleidung bewirkt. Diese
Methode ist jedoch aufgrund der hierbei erforderlichen dreifachen Ausmuffung des
einen Rohrendes sowie der Hülsenverschweißung nur mit großem Aufwand herzustellen,
insbesondere verbietet sich ein auf Längeschneiden der Rohrenden vor Ort.
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Das Problem, zwei vor Ort auf Länge geschnittene Rohrenden miteinander
zu verbinden, wird bei einer Rohrkupplung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift
1 934 354 dadurch gelöst, daß ein mit - für jedes Rohrende vorgesehenen - Greifelementen
und dahinter angeordneten Dichtungen versehenes
muffenförmiges Gehäuse
im Bedarfsfall an seinen Mündungsrändern mit den Rohrenden verschweißt wird. Die
bei einer solchen Rohrkupplung verwendeten Greifelemente und Dichtungen sind aufwendig
herzustellen. Eine Inbetriebnahme derart verbundener Rohrleitung ohne Verschweißen
der Rohrkupplung ist nur bei Leitungen mit niedrigem Druck (Stadtgas) möglich. Bei
Leitungen mit höheren Drücken fehlt der Kraftschluß, so daß sich die Rohrenden aus
der Kupplung herausziehen können, wenn sich im Rohrsystem Rohrbögen ohne Widerlager
befinden.
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Damit eventuelle Abweichungen des Rohraußendurchmessers ohne Unrundheiten
des Rohres von der Kupplung aufgenommen werden können, muß der Kupplungsinnendurchmesser
entsprechend größer dimensioniert werden. Zwischen Kupplung und Leitungsrohr verbleibt
deshalb ein erheblicher Spalt, der eine für Gasfernleitungen erforderliche einwandfreie
Kehlnahtverschweißung nicht zuläßt.
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Wegen der dicken Rohrwand ist das Gewicht der Kupplung so groß, daß
schon bei mittleren Rohrdimensionen ein Hebezeug für die Montage eingesetzt werden
muß.
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Schließlich ist aus der deutschen Patentschrift 27 41 796 eine Vorrichtung
zum Verbinden zweier Rohrenden bekannt, bei der ein konzentrisch an beiden Rohrenden
anliegendes elastisches Dichtungselement unter Vorspannung in einem dieses übergreifenden
Spannkörper angeordnet und durch Entlasten der Spanneinrichtung dicht an die Rohrverbindungsnaht
und die benachbarten Rohrendenbereiche angelegt wird.
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Mit einer solchen Rohrverbindung können zwar vor Ort auf Länge geschnittene
Rohrenden schnell und gasdicht miteinander verbunden werden, jedoch wären drei Schweißnähte
erforderlich,
um den zweiteiligen, teleskopartig ineinander schiebbaren Spannkörper in sich und
gegenüber den Rohrenden zu verschweißen, und außerdem würde das elastische Dichtungselement
durch solche Verschweißungen in unvertretbarem Maße wärmebelastet.
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Zur Behebung der vorerwähnten Nachteile hat man bisher mit radialem
Abstand ein Überschiebrohr über die freien Rohrenden geschoben und in dem sich ergebenden
Ringraum Asbestschnüre eingelegt und durch Verstämmen verdichtet. Hierdurch wird
die Verbindungsstelle schnell abgedichtet, ohne dass diese Dichtung beim anschließenden
Anbördeln und Verschweißen der Überschieberenden an die zu verbindenden Rohre durch
die Schweißwärme geschädigt würde. Diesen Vorteil weisen aber nur Asbestschnüre
auf, die jedoch aufgrund der nachteiligen Folgen für die menschliche Gesundheit
zukünftig möglichst nicht mehr verwendet werden sollten. Ein anderer Nachteil dieser
Methode besteht darin, daß beim Anbördeln der Überschieberenden an die zu verbindenden
Rohre - was üblicherweise durch Erwärmen und Hammerschläge erfolgt - das eingestemmte
Abdichtungsmaterial sich unbeabsichtigt lockert, so daß bei Ansteigen des Innendruckes
in den Rohren immer wieder gefährliche Gasaustritte vorgekommen sind. Andererseits
hat man trotz intensiven Bemühens keine geeigneten, hinreichend temperaturbeständigen
Dichtmaterialien gefunden, bei denen auch die vorbeschriebene Lockerung nicht mehr
auftritt. Insbesondere sind solche Rohrverbindungen bei winklig zueinander fehlenden
oder unterschiedlich dicken Rohrenden ungeeignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung
der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Rohrverbindung
zu schaffen, die einfach vor Ort hergestellt werden kann, ohne daß hierbei Undichtigkeiten
auftreten können. Gelöst wird diese
Aufgabe hinsichtlich einer Rohrverbindung
dadurch, daß eine schlauchförmige Dichtmanschette beide Rohrenden dichtend umgreift
und eine Wärmeschutzmanschette ihrerseits die Dichtmanschette vollständig umgreift;
dabei liegt die Wärmeschutzmanschette bevorzugt innerhalb des Überschiebrohres an
den Rohrenden unmittelbar an.
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Eine solche Rohrverbindung hat den Vorteil, daß aufgrund der Funktionstrennung
von Dicht- und Wärmeschutzmaterial eine sehr elastische Dichtmanschette verwendet
werden kann, die sich deshalb besonders gut dichtend und auch bei Stoßbelastungen
unverrückbar an die Rohrenden anschmiegt, was nur durch weniger stark wärmebelastbare
Materialien gewährleistet ist.
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Wegen der gelegentlich vorkommenden Winkelbildungen zwischen den Rohrenden
und unterschiedlichen Rohrdurchmessern empfiehlt es sich, die Dichtmanschette aus
einem reißfesten, dehnbaren Material herzustellen. Bevorzugt werden 0 Dichtmanschetten,
die bis etwa 200 C wärmebelastbar sind, ohne ihre charakteristischen Eigenschaften
dabei zu verlieren. Besonders geeignet ist EPDM - Material oder ebenfalls temperaturbeständiges,
natürliches oder synthetisches Gummi -O EPDM = (Ethylen, Propylen, Dien, Mischpolymerisat).
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Es wird als synthetisches dem Gummi ähnliches flexibles Material mit
unterschiedlichen Zusammensetzungen und Beimischungen hergestellt. Das bedeutet,
daß dieses Material je nach Herstellung unterschiedliche Eigenschaften in bezug
auf Temperaturbelastbarkeit, Reißfestigkeit und Kondensatbeständigkeit haben kann.
Die einzelnen Zusammensetzungen werden von den Herstellerfirmen zumeist geheimgehalten.
Geeignet ist folgende Temperaturbelastbarkeit:
Dauerbelastung bis
130 C Kurzbelastung (über mehrere Stunden) 150 0C Modifizierte Ausführung 1700 C
Dabei bleibt das Material aber weiterhin voll einsatzfähig.
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Für den Fall der vorübergehenden Abdichtung zweier Rohrenden in dem
Überschiebrohr ist eine höhere Temperaturbelastbarkeit denkbar.
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Aufgrund der erwähnten Funktionstrennung kann nunmehr die Wärmeschutzmanschette
aus einem gesundheitssympathischen Material hergestellt werden; besonders geeignet
sind keramische Materialien - wie HACERAM -, da sie einen sehr sicheren Wärmeschutz
bieten und zudem vergleichsweise hohen Temperaturen ausgesetzt werden können.
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HACERAM besteht aus keramischen Fasern, die zu Garnen versponnen und
dann zu Stricken oder Bändern weiterverarbeitet werden.
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Es wird anstatt Asbest an den Stellen eingesetzt, wo die besonderen
Eigenschaften von Asbest nicht gefordert werden.
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Das HACERAM-Material kann mit einer Temperatur bis 1100 0C belastet
werden.
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Da die Dichtmanschette mit vertretbarem Kraftaufwand über die Rohrenden
verschoben werden kann und auch bei entsprechend groß gewählten Innendurchmessern
gut dichtend an den Rohrenden anliegt, empfiehlt sich die Verwendung von die Dichtmanschette
und je ein Rohrende umgreifenden Spannbändern. In ähnlicher Weise kann auch die
Wärmeschutzmanschette an die Rohrenden angepreßt werden, so daß auch die Stirnseiten
der Wärmeschutzmanschetten zuverlässig gegen die Schweißwärme geschützt sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hinsichtlich eines
Verfahrens zum Herstellen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, bei dem das Überschiebrohr
vor dem Verschweißen an die Rohrenden gebördelt wird, dadurch gelöst, daß das Überschiebrohr
zumindest während des Verbördelns durch jeweils auf ihrem Umfang verteilte, gegen
die Rohrenden abgestützte, verspannbare Keile koaxial gehalten wird. Hierdurch wird
vermieden, daß das Überschiebrohr beim Anbördeln verschoben wird und dadurch -die
Wärmeschutz- cc er gar die Dichtmanscnette beschädigt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Rohrverbindung
in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt; Fig. 2 eine Rohrverbindung im vergrößertem
Teilschnitt sowie Fig. 3 eine abgewinkelte Rohrverbindung, zum Teil im Schnitt.
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Zwei Rohre 1 und 2 sind an den Rohrenden 3 und 4 von einer schlauchförniigen
Dichtmanschette 5 aus 4 mm starkem Gummi oder einem ähnlichen reißfesten, dennbaren
Material, das etwa 2000C wärmebelastbar ist, insbesondere aus EPDM, dichtend miteinander
verbunden. Eine 2 mm starke Wärmeschutzmanschette 6 aus einem keramischen Material
wie HACERAM übergreift die Dichtmanschette 5 vollständig und liegt an ihren Enden
unmittelbar an den Rohrenden 3,4, durch Spannbänder 7 - wie verdrilltem Draht oder
einem starken Garn -gehalten, an. Spannbänder 8 z.B. aus Stahl pressen die Dichtmanschette
5 fest an die Rohrenden 3 und 4 an. Eine
Überschiebemuffe 9 aus
einem ähnlichen Material wie die Rohre 1 und 2 umgibt die Rohrenden 3, 4 mit etwa
12 mm radialem Abstand und wird durch Keile 10 gegenüber den Rohrenden 3, 4 während
des Verbördelns und Schweißens auf Maß gehalten. Hierbei empfiehlt sich die Verwendung
einer Spannstange 11 zum Verspannen von paarweise einander gegenüberliegender Keile
10, z.B. einer an den Keilen 10 mit einem an sich bekannten Schnellspannschloß 12
verspannten Rohrstange.
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Die Rohrverbindung wird dadurch hergestellt, daß zunächst die Dichtmanschette
5 mit innenliegenden Dichtlippen (gemäß der rechten Hälfte der Fig. 2) über die,
gegebenenfalls einen axialen Abstand miteinander bildenden und dadurch knickbeweglich
miteinander verbundenen, Rohrenden 3, 4 geschoben und mit bekannten Stahlspannbändern
8 an diese angepreßt wird. Anschließend wird die Wärmeschutzmanschette 6 über die
gesamte Dichtmanschette 5 geschoben oder um sie gewickelt und gegenüber den Rohrenden
mit Spannbändern 7 gesichert. Bereits nach Anlegen der Dichtmanschette kann das
verbundene Rohr von innen mit Fluiddruck von z.B. 50 mbar beaufschlagt werden. Das
Überschiebrohr wird nun über die gesamte Wärmeschutzmanschette 6 geschoben und durch
radial verteilte Keile 10 gegenüber beiden Rohrenden gehalten. Zum Anbördeln der
Muffenenden 13, 14 werden diese mit einer Flamme 15 erwärmt und einem Hammer 16
an die Rohrenden 3, 4 gebördelt; anschließend werden die Muffenenden 13, 14, z.B.
mittels einer Schweißelektrode 17 und eines nicht näher dargestellten Schweißstromerzeugers,
mit den Rohrenden 3, 4 verschweißt bzw. geheftet und nach Entfernen der Keile 10
und nach abschließendem Bördeln abschließend dicht verschweißt.
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Eine derartige Rohrverbindung kann innerhalb des Überschiebrohres
- entsprechend dessen radialem Abstand von den Rohrenden und deren Länge - abgewinkelt
sein, ohne daß sich die Dichtigkeit hierdurch verschlechtert oder besondere Maßnahmen
ergriffen werden müssen.