DE3339374C2 - - Google Patents

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STENFLEX RUDOLF STENDER GMBH, 22851 NORDERSTEDT, D
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L51/00Expansion-compensation arrangements for pipe-lines
    • F16L51/02Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube
    • F16L51/021Expansion-compensation arrangements for pipe-lines making use of bellows or an expansible folded or corrugated tube having a rectangular cross-section

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompensator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kompensatoren der oben umrissenen Bauart dienen zum Verbinden von Rohren, durch die aggressive Gase wie Rauchgas oder aggressive Flüssigkeiten geleitet werden. Anwendungsfälle kommen insbesondere in der chemischen Industrie und in Kraftwerken vor. Mit den Kompensatoren werden Rohre verbunden, die infolge von Wärmeeinwirkung oder von Schwingungen zu leichten Lageveränderungen neigen, bei denen diese Lageveränderungen jedoch nicht übertragen werden sollen.

Kompensatoren der obengenannten Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE-OS 30 40 772 und US-PS 44 03 796 einen solchen Kompensator, der eine Stahldrahteinlage aufweist und bei dem der zur Anwendung kommende Kunststoff Fluorkautschuk ist. Ein solcher Kompensator soll in der Lage sein, kurzfristig Temperaturen bis zu 600°C schadensfrei zu überstehen. Bei dem dort beschriebenen Kompensator wird als Einlage ein Maschendrahtgeflecht, insbesondere ein Gewirk, verwendet, das eine erhebliche Elastizität und zwar bis zu 100% zuläßt. Ein solcher Kompensator hat verschiedene Nachteile. Zunächst ist die Herstellung des Schichtenmaterials wegen der hohen Flexibilität des Gewirks schwierig, weil es nicht mit ausreichender Sicherheit glatt eingelegt werden kann.

Die hohe Elastizität des Gewirks in Verbindung mit der hohen Elastizität des Fluorkautschuks erschweren eine sichere Befestigung der Flansche an den betreffenden Rohrenden. Bei Zugbeanspruchungen wird nämlich die Wandstärke des Kompensators leicht verjüngt, so daß die Befestigungszone undicht werden kann. Stellenweise könnte ein Herausgleiten aus dem Flansch eintreten. Infolge der hohen Elastizität können außerdem in den Kreuzungspunkten des Gewirks erhebliche Spannungen in dem umgebenden Kautschuk entstehen, so daß erste Lagenlösungen möglich sind. Diese Lagenlösungen sind besonders dann zu erwarten, wenn von der starken Verformungsfähigkeit Gebrauch gemacht wird. Schließlich weist ein derartiger Kompensator auch eine geringe Standfestigkeit auf, so daß er bei größeren Abmessungen Schwierigkeiten bei der Montage machen kann.

Ein ebenfalls auf Fluorkautschukbasis aufgebauter Kompensator ist in der Firmenschrift von Du Pont "Elastomer- Blätter" Nr. 137 beschrieben. Bei dem dort vorgeschlagenen Kompensator werden jedoch Einlagen aus Aramidfasern verwendet. Diese Fasern haben zwar eine außerordentlich hohe Zugfestigkeit, sie besitzen jedoch den Nachteil, daß sie bei einer häufig eintretenden Stauchung zu Schäden neigen. Aramidfasern sind außerdem nicht in der Lage hohen Temperaturen längere Zeit zu widerstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kompensator der eingangs umrissenen Bauart zu schaffen, der die obengenannten Nachteile nicht aufweist. Das für den Kompensator vorgesehene Schichtenmaterial soll einfach und sicher herstellbar sein. Weiterhin soll der Kompensator eine erhebliche Standfestigkeit aufweisen. Lagenlösungen in der Ebene der Verstärkungseinlage sollen weitgehend ausgeschlossen sein. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kompensator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Das für den Kompensator vorgesehene Bahnmaterial läßt sich mit großer Sicherheit und einfach herstellen, weil ein aus Edelstahldraht bestehendes Kreuzgewebe unter beliebiger Spannung eingelegt werden kann. Es besteht nicht die Gefahr, daß diese Einlage verzogen zwischen den unten und oben liegenden Kautschukplatten eingebettet wird. Die Kreuzgewebestruktur hat aufgrund der besonderen leinenartigen Bindung ein hohes Standvermögen und gilt daher dem daraus hergestellten Kompensator ebenfalls ein erhöhtes Standvermögen mit. Damit ist auch eine sichere Befestigung der Flansche an den benachbarten Rohrflanschen gegeben. Die Flansche können verhältnismäßig schmal gehalten werden und gewähren doch einen dichten und sicheren Abschluß. Die vergrößerte Maschenweite ermöglicht es, daß der Fluorkautschuk bei der Vulkanisation sich durch diese Maschen hindurch festhaftend verbindet und so zu einem kompakten Schichtverband führt. Wegen der besonderen Kreuzgewebegestaltung können bei der Einlage an den Kreuzungspunkten auch kaum Verformungen stattfinden, wenn Kräfte an dem Kompensator angreifen. Dadurch wird eine mögliche Lagenlösung in dieser Ebene vermieden.

Das endständige Aufbiegen des Rohrkörpers zum Flansch kann zwar Schwierigkeiten machen, wenn ein breiterer Flansch erwünscht ist. Dieses Problem läßt sich jedoch dadurch lösen, daß die im Randbereich liegenden und in Längsrichtung verlaufenden Drähte weggelassen werden, so daß ein einfaches Aufbiegen möglich ist. Bei einem runden oder ovalen Kompensator würden die im Flansch liegenden Drähte dann strahlenförmig und radial nach außen gerichtet sein. Es ist aber auch möglich, den Randteil radial aufzuschneiden und dadurch das Aufbiegen zu erleichtern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Randzone der Bahn Profilierungen aufweisen, um eine sichere Abdichtung und eine starke Befestigung bei verhältnismäßig geringem Anpreßdruck zu ermöglichen. Die Rippen laufen in Längsrichtung der Bahn und setzen sich gegebenenfalls auch auf den eingesetzten Eckstücken fort.

Die Maschenweite des Kreuzgewebes sollte eine lichte Weite von etwa 1-4,5 mm aufweisen. Da die mit dem Kompensator in Berührung kommenden Medien bei hohen Temperaturen äußerst aggressiv sein können und ferner durch den vulkanisierten Fluorkautschuk in geringen Mengen diffundieren können, sollte Edelstahl auf VA4-Basis verwendet werden. Auch wenn mehr als nur Spuren, der in der Rohrleitung geführten Stoffe bis an die Stahleinlage herangelangen, treten hier keine Korrosionserscheinungen auf. Andere hochwertige und für einen solchen Zweck geeignete Edelstähle können ebenfalls Anwendung finden.

Je nach Anforderung kann der Draht für die Einlage monofil oder multifil ausgebildet sein. Es ist auch möglich, Stahlzwirn oder eine Stahllitze aus Edelstahl zu verwenden. Letztere können dann sinnvoll sein, wenn hohe Anforderungen an das Standvermögen des Kompensators nicht gestellt sind und dafür ein etwa höheres Maß an Elastizität erwünscht ist. Die verwendeten Drähte oder Litzen können eine Dicke von 0,4-0,8 mm aufweisen. Durch den besonderen Aufbau der Einlage ist es möglich, die Kautschukschicht in dem Bahnmaterial für den Kompensator auf 1-3 mm Dicke zu beschränken.

In einer besonderen Ausführung, bei der der Kompensator einen rechteckigen Querschnitt aufweist und bei dem die aufgebogenen Ränder in passenden Abständen eingeschnitten sind, kann es sinnvoll sein, diese durch Einschnitte erzeugten offenen Bereiche durch Aufvulkanisieren von Platten zu verschließen. Diese Ergänzung an den aufgebogenen Flanschrändern läßt sich in Vulkanisierformen durchführen. Dies ermöglicht die Herstellung komplizierter Kompensatoren am Einsatzort aus Meterware. Auf diesem Wege können auch vieleckige Querschnitte erhalten werden. Bei dem Kompensator kann in der radialen Mittelzone eine nach innen oder außen vorspringende Ausbuchtung vorgesehen sein. Diese Ausbuchtungen verbessern die Verformungsfähigkeit des Kompensators falls hierfür Bedarf besteht. Kleinere Verformungen lassen sich durch Zwangsverformung, größere dagegen durch passenden Einschnitt in Verbindung mit Überlappungen erhalten. In Verbindung mit den Ausbuchtungen können die Ecken auch nach Art eines Kamerabalges oder ähnlich ausgebildet sein.

Die Erfindung wird in Verbindung mit drei Abbildungen beispielsweise beschrieben. In Abb. 1 ist eine Bahn dargestellt, die durch Vulkanisation in einer Presse entstanden ist. Abb. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kompensators. Abb. 3 zeigt das Abdecken eines offenen Eckenbereiches.

Bei einem Flansch nach Abb. 1 besteht die Bahn 1 aus den beiden Schichten 2 und 3, die aus Fluorkautschuk bestehen. In der Mittelebene liegt planparallel zu den Oberflächen eine Einlage 4, die aus gitterförmigem Stahldraht besteht. Als Stahl ist ein VA4-Stahl verwendet worden. Die Maschenweite beträgt 3 mm, die Dicke des einzelnen Drahtes 0,5 mm. Die Ränder 5 und 6 sind mit in Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen. Diese können im Bedarfsfall auf der oberen und unteren Oberfläche vorgesehen sein. Sie dienen einer verbesserten Abdichtung und Befestigung der später aus ihnen gebildeten aufgebogenen Flanschteile.

Wird eine Bahn gemäß Abb. 1 rechtwinklig zur Längsachse in gleichbleibenden Abschnitten rechtwinklig geknickt, so kann aus ihnen ein Kompensator gebildet werden, wie er in Abb. 2 dargestellt ist. Dabei sind in den Knickstellen jeweils die Ränder 5, 6 der Bahn 1 eingeschnitten und aufgebogen. Die Verbindung erfolgt durch Überlappen der Bahnenden. Die Verbindung kann durch Vulkanisation oder Verkleben hergestellt werden.

Abb. 3 zeigt einen gekennzeichneten Kreisausschnitt aus Abb. 2, in dem der offene Bereich 7 durch eine Platte 8 abgedeckt ist. Diese wird in einer Form mit den benachbarten umgebogenen Flanschteilen 9 und 10 verbunden. Durch Bohrungen 11 usw. kann dieser Flansch mit einem benachbarten Rohrteil fest verbunden werden.

Claims (11)

1. Kompensator zum Herstellen einer flexiblen Verbindung zwischen zwei koaxial angeordneten Rohrenden, bestehend aus einem endständig mit Flanschen versehenen Elastomerkörper auf Basis von Fluorkautschuk oder einem ähnlichen widerstandsfähigen Kunststoff, der mit einer Verstärkungseinlage versehen ist, wobei der Kompensator aus einer Bahn (1) gebildet ist, die durch haftendes Überlappen der Enden zu einem Elastomerkörper geformt ist, wobei die Enden des Elastomerkörpers flanschartig aufgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (4) ein aus Edelstahldraht gebildetes Kreuzgewebe mit vergrößerter Maschenweite ist.
2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) an den zum Befestigen vorgesehenen Rändern (5, 6) mit Rippen oder einer die Abdichtung begünstigenden Profilierung versehen ist.
3. Kompensator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Kreuzgewebes eine lichte Weite von 1-4,5 mm aufweist.
4. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschendraht aus Edelstahl auf V4A-Basis besteht.
5. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht des Maschendrahtes monofil, multifil oder als Litze aufgebaut ist.
6. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht eine Dicke von 0,4-0,8 mm hat.
7. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukschicht beiderseits der Einlage 1-3 mm dick ist.
8. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage in der Bahn in den Randzonen (5, 6) frei von längsverlaufenden Drähten ist.
9. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn bei rechteckigem Querschnitt des Kompensators in passenden Abständen Quereinschnitte aufweist.
10. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Bereiche (7) bei einem im Querschnitt rechteckigen Kompensator an den Flanschecken mit in Form aufvulkanisierten Platten (8) geschlossen sind.
11. Kompensator nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator in der radialen Mittelzone mit nach innen oder außen vorspringenden Ausbuchtungen versehen ist.
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