DE3639045A1 - Armatur fuer durchstroemte rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Armatur für durch­ strömte Rohrleitungen, insbesondere Gas- oder Wasserlei­ tungen, mit einem eintrittsseitigen und einem austritts­ seitigen Rohrabschnitt, die Bestandteile der Rohrleitung sind, d. h. die mit der Rohrleitung gasdicht bzw. wasser­ dicht verbunden sind.

Die im Erdreich verlegten Transportleitungen für Gas und Wasser werden oft durch Grabarbeiten mit Baggern oder ähnlichem beschädigt bzw. abgerissen, so daß Gas oder Wasser unkontrolliert entweichen kann. Hierdurch kön­ nen große Schäden durch Gasexplosionen oder Wasserunter­ spülungen entstehen. Daher besteht das Bedürfnis, eine Sicherheitseinrichtung zu schaffen, die ein Austreten von Gas oder Wasser aus beschädigten Rohrleitungen ver­ hindert. Die Erfindung will eine derartige Sicherheits­ einrichtung bereitstellen.

Erfindungsgemäß wird eine Armatur der eingangs genannten Art derart ausgebildet, daß der eintrittsseitige und der austrittsseitige Rohrabschnitt sich bereichsweise über­ lappen, daß das freie Ende des äußeren der beiden Rohr­ abschnitte mit dem inneren Rohrabschnitt dicht verbunden ist, und daß der eintrittsseitige Rohrabschnitt in sei­ nem Inneren eine Dichtfläche trägt, die durch ein an dem austrittsseitigen Rohrabschnitt befestigtes Absperrorgan verschließbar ist.

Wirkt auf die Rohrleitung eine unzulässige Zugbelastung ein, so reißt das äußere Rohr im Bereich seines freien Endes ab und der austrittsseitige Rohrabschnitt zieht das Absperrorgan in Richtung auf die Dichtfläche und verschließt den Durchströmquerschnitt des eintrittssei­ tigen Rohrabschnittes. Ein weiteres Ausströmen des Me­ diums (z. B. Gas oder Wasser) aus dem eintrittsseitigen Rohrabschnitt ist damit unterbunden, so daß das Medium nicht durch die Bruchstelle ins Freie treten kann.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind insbe­ sondere darin zu sehen, daß die durch unkontrolliertes Austreten von Gas oder flüssigen Stoffen verursachten Gasexplosionen, Unterspülungen und dergleichen verhin­ dert werden. Die erfindungsgemäße Armatur läßt sich grundsätzlich in jedes Rohrnetz einbauen. Besonders emp­ fehlenswert ist der Einbau in der Nähe der Haus- oder Mauereinführung. Die erfindungsgemäße Armatur kann auch nachträglich in ein bestehendes Rohrnetz eingebaut wer­ den. Sie kann beispielsweise aus Metall (Stahl) oder einem anderen geeigneten Werkstoff (z. B. Kunststoff) hergestellt werden. Die Verwendung einer erfindungsge­ mäßen Armatur beschränkt sich nicht auf die Durchström­ medien Gas oder Wasser.

Vorzugsweise wird der äußere Rohrabschnitt derart ausge­ bildet, daß er im Überlappungsbereich, vorzugsweise in der Nähe der Verbindungsstelle mit dem inneren Rohrab­ schnitt, einen Bereich verminderter Festigkeit aufweist. Beispielsweise kann eine Sollbruchstelle in Form einer Ringkerbe vorgesehen werden. Diese Sollbruchstelle ist derart auszulegen, daß sie die schwächste Stelle in der Rohrleitung darstellt und bei hoher Zugbelastung auf die Rohrleitung hier ein Rohrbruch auftritt.

Ferner ist es auch zweckmäßig, in die Verbindung zwi­ schen Absperrorgan und austrittsseitigem Rohrabschnitt eine Sollbruchstelle vorzusehen, in dem ein Bereich ver­ minderter Festigkeit gebildet wird.

Die Auslegung der beiden Sollbruchstellen kann für die störungsfreie Funktionsweise der erfindungsgemäßen Arma­ tur entscheidend sein. Bei überhöhter Zugbelastung muß zuerst die Rohrleitung im äußeren Rohrabschnitt abrei­ ßen. Infolge der Zugbelastung bewegen sich der eintritts­ seitige und der austrittsseitige Rohrabschnitt der Rohr­ leitung auseinander. Dies führt zum Verschluß des ein­ trittsseitigen Rohrabschnittes durch das Absperrorgan, welches vom austrittsseitigen Rohrabschnitt gegen die Dichtfläche des eintrittsseitigen Rohrabschnittes gezo­ gen wird. Steigt nach dem Verschluß des eintrittsseiti­ gen Rohrabschnittes die Zugspannung weiter an, so reißt die Verbindung zwischen Absperrorgan und austrittsseiti­ gem Rohrabschnitt, so daß beide Rohrabschnitte voneinan­ der völlig getrennt werden.

Um das Ausströmen des Mediums (Gas, Wasser) auch für den Zeitraum zwischen Abreißen des äußeren Rohrabschnittes und Verschließen der Dichtfläche zu vermeiden, schlägt eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß sich zwi­ schen dem inneren und den äußeren Rohrabschnitt im Über­ lappungsbereich, d. h. im Bereich zwischen der Dichtflä­ che und dem freien Ende des äußeren Rohrabschnittes bzw. dem Bereich verminderter Festigkeit des äußeren Rohrab­ schnittes, eine Dichtmasse zum Abdichten des Raumes zwi­ schen beiden Rohren befindet. Das gleiche Ziel kann ge­ mäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch da­ durch erreicht werden, daß der äußere Rohrabschnitt im Überlappungsbereich, d. h. im Bereich zwischen der Dicht­ fläche und dem Bereich verminderter Festigkeit, eine hohe Dehnbarkeit aufweist.

Vorzugsweise wird das Absperrorgan derart ausgebildet, daß es eine dem Gasstrom entgegengerichtete kegelförmige Spitze mit günstigem Strömungsverhalten aufweist. Auf der der Kegelspitze abgewandten Seite ist ein kegelför­ miger Stopfen angeordnet, der durch einen Dorn getragen wird. Der Dorn ist mit dem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt verbunden. Der Stopfen besteht aus einem plasti­ schen Dichtungsmaterial, z. B. Hartgummi oder Polyäthy­ len.

Der Dorn ist vorzugsweise als Gewindestift ausgebildet, der in ein kappenförmiges Stirnteil des austrittsseitigen Rohrabschnittes einschraubbar ist. Das kappenförmige Stirnteil weist Bohrungen oder eingefräste Nuten auf, die das Durchströmen des Mediums erlauben. Vorzugsweise weist der Dorn eine Sollbruchstelle auf, die als ring­ förmige Einkerbung ausgebildet sein kann.

Für eine sichere Funktionsweise der erfindungsgemäßen Armatur ist es zweckmäßig, den eintrittsseitigen Rohrab­ schnitt in seinem Inneren mit einer konusförmigen Dicht­ fläche zu versehen. Die konusförmige Ausbildung der Dichtfläche dient gleichzeitig als Führung für das Absperrorgan.

Einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zufolge, sind im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes Arretierungsmittel vorgesehen, die das Absperrorgan in seiner Verschlußstellung fixieren. Hierdurch wird ver­ mieden, daß bei einer beschädigten Rohrleitung nach dem Verschließen des eintrittsseitigen Rohrabschnittes das Absperrorgan sich von der Dichtfläche löst und hierdurch die Absperrung wieder geöffnet wird.

Zweckmäßigerweise dient als Arretierungsmittel eine ringförmige Einkerbung im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes. Hinter der Einkerbung ist eine entspre­ chende Nase des Absperrorganes verrastbar.

Die Querschnitte der einzelnen Rohrabschnitte sind der­ art auszulegen, daß der Durchtritt des Mediums (Gas, Wasser) möglichst wenig behindert wird.

Anhand der Zeichnung, in der zwei alternative Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen näher erläutert und beschrieben werden.

Die Fig. 1 zeigt eine Armatur mit einem eintrittsseiti­ gen Rohrabschnitt 10 und einem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt 11, die mit einer nicht dargestellten Rohrlei­ tung verbindbar, z. B. verschweißbar sind. Das durchströ­ mende Medium, das durch Pfeile 12 angedeutet ist, tritt durch den eintrittsseitigen Rohrabschnitt 10 in die er­ findungsgemäße Armatur ein und verläßt diese durch den austrittsseitigen Rohrabschnitt 11. Der eintrittsseitige Rohrabschnitt 10 besteht aus einem Rohrstutzen 13, der sich von einem Querschnitt, der dem Rohrleitungssystem angepaßt ist, zu einem Zylinder 14 aufweitet. Im Zylinder 14 befindet sich das Absperrorgan. An dem Zy­ linder 14 ist ein Mantelrohr 15 angeschweißt. In diesem Mantelrohr 15 (äußerer Rohrabschnitt) verläuft konzen­ trisch der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 (innerer Rohrabschnitt). Das vordere Ende des Mantelrohres 15 ist mit dem austrittsseitigen Rohrabschnitt 11 verschweißt, so daß ein Austritt des durchströmenden Mediums verhin­ dert wird.

In der Nähe der Schweißstelle 16 weist das Mantelrohr 15 eine als Sollbruchstelle ausgebildete ringförmige Ein­ kerbung 17 auf. Zwischen Mantelrohr 15 und austrittssei­ tigem Rohrabschnitt 11 ist bereichsweise eine Dichtmasse 18 angebracht, die ein Ausströmen des Mediums verhin­ dert, wenn das Mantelrohr 15 an der Sollbruchstelle 17 beschädigt oder abgerissen ist.

Der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 ragt teilweise in den Zylinder 14 hinein. In diesem Bereich ist er konisch verjüngt und endet in einem kappenförmigen Stirnteil 19. Damit das Medium in den austrittsseitigen Rohrabschnitt 11 eintreten kann, sind im Bereich der konischen Verjün­ gung Bohrungen 20 vorgesehen.

In das Stirnteil 19 des austrittsseitigen Rohrabschnit­ tes 11 ist ein mit einem Gewinde versehener Dorn 21 ein­ geschraubt. An seinem freien Ende trägt der Dorn 21 eine kegelförmige Spitze 22, die der Strömungsrichtung 12 zugewandt ist. Auf der Rückseite der Spitze 22 ist kon­ zentrisch über dem Dorn ein kegelförmiger Stopfen 23 angeordnet, der durch eine Scheibe 24 und eine Mutter 25 befestigt ist. Der kegelförmige Stopfen 23 verjüngt sich in Strömungsrichtung 12. Der Dorn 21 weist in seinem Bereich zwischen der Mutter 25 und dem Stirnteil 19 eine Sollbruchstelle auf, die als Einkerbung 26 ausgebildet ist.

Das Mantelrohr 15 ragt teilweise in den Zylinder 14 hin­ ein. In diesem Bereich ist es konusförmig aufgeweitet. Dieser Trichterkonus 27 ist gezahnt ausgebildet. Er weist in seiner Innenfläche eine Ringnut 28 auf, welche eine zum Trichterkonusende hin gerichtete steile Flanke enthält. Die andere Flanke 30 dient als Dichtfläche. Der Trichterkonus 27 kann axiale Längsschlitze aufweisen, um ein Auffedern beim Verrasten des Absperrorganes zu er­ möglichen.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Absperrorganes ist folgende:

Wirkt auf die beiden Rohrabschnitte 10 und 11 eine hohe Zugspannung, so kann dies zu einem Brechen des Mantel­ rohres 15 an dessen Einkerbung 17 führen. Die Einkerbung 17 ist als Sollbruchstelle der schwächste Bereich in dem Rohrleitungssystem. Nach dem Bruch des Mantelrohres 15 gleitet der austrittsseitige Rohrabschnitt 11 infolge der Zugspannung aus dem Mantelrohr 15 heraus. Ein Aus­ treten des durchströmenden Mediums ist nicht möglich, da die Dichtmasse 18 den Zwischenraum zwischen Mantelrohr 15 und Rohrabschnitt 11 verschließt. Mit der Bewegung des Rohrabschnittes 11 wird der Stopfen 23 in Richtung auf den Trichterkonus 27 des Mantelrohres 15 gezogen. Bei anhaltender Zugspannung verschließt der Stopfen 23 das Mantelrohr 15. Die Kanten 29 der Spitze 22 verrasten mit der Einkerbung 28. Hierdurch ist der Stopfen arre­ tiert und dichtet das Mantelrohr 15 dauerhaft ab, so daß ein Ausströmen des Mediums nicht möglich ist.

Bei weiterhin anhaltender Zugspannung reißt der Dorn 21 im Bereich seiner Einkerbung 26 ab und der austrittssei­ tige Rohrabschnitt 11 kann völlig aus dem Mantelrohr 15 herausgezogen werden, ohne daß Medium aus dem eintritts­ seitigen Rohrabschnitt 10 ins Freie treten kann.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Lösung zur in Fig. 1 dargestellten Armatur. Sich entsprechende Bauteile wur­ den mit gleichen Bezugszeichen belegt.

Der wesentliche Unterschied der Armaturen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht in der Ausbildung des Überlappungs­ bereiches zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrab­ schnitt. Gemäß Fig. 2 ist der eintrittsseitige Rohrab­ schnitt 10 mit einem inneren Rohrabschnitt 32 (vergl. Zylinder 14 in Fig. 1) verbunden. Konzentrisch um diesen inneren Rohrabschnitt 32 ist ein äußerer Rohrabschnitt 33 angeordnet, der mit dem austrittsseitigen Rohrab­ schnitt 34 verschweißt ist. Das freie, linke Ende des äußeren Rohrabschnittes 33 ist mit dem inneren Rohrab­ schnitt 32 durch eine Schweißnaht 35 verbunden. In der Nähe der Schweißnaht 35 weist der äußere Rohrabschnitt 33 eine als Sollbruchstelle ausgebildete ringförmige Einkerbung 36 auf, die die gleiche Funktion hat, wie die in Fig. 1 dargestellte Einkerbung 17. Zwischen dem äu­ ßeren Rohrabschnitt 33 und dem inneren Rohrabschnitt 32 befindet sich eine Dichtmasse 37, die den Spalt zwischen den beiden Rohrabschnitten 32, 33 verschließt.

Im Inneren des austrittsseitigen Rohrabschnittes 34 ist ein Flansch 38 eingeschweißt, in den der Dorn 21 einge­ schraubt ist, der den Stopfen 23 trägt. Der Flansch 38 enthält Bohrungen 39, die das Durchströmen des Mediums erlauben.

Die Wirkungsweise der Armatur gemäß Fig. 2 entspricht der anhand der Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise. Bei einer überhöhten Zugbelastung bricht zunächst die Soll­ bruchstelle 36 des äußeren Rohrabschnittes 33. Der ein­ trittsseitige Rohrabschnitt 11 entfernt sich von dem austrittsseitigen Rohrabschnitt 34. Hierdurch wird der Stopfen 23 auf die konusförmige Dichtungsfläche 27 gezo­ gen, wodurch der eintrittsseitige Rohrabschnitt ver­ schlossen wird. Bei weiterhin anhaltender Zugspannung reißt der Dorn 21 im Bereich seiner Einkerbung 26 ab.

Claims (11)

1. Armatur für durchströmte Rohrleitungen, insbe­ sondere Gas- oder Wasserleitungen, mit einem eintritts­ seitigen und einem austrittsseitigen Rohrabschnitt, die in die Rohrleitung einfügbar sind, dadurch gekennzeich­ net, daß der eintrittsseitige und der austrittsseitige Rohrabschnitt sich bereichsweise überlappen, daß das freie Ende des äußeren Rohrabschnittes (15, 33) mit dem inneren Rohrabschnitt (11, 32) dicht verbunden ist und daß der eintrittsseitige Rohrabschnitt in seinem Inneren eine Dichtfläche (30) trägt, die durch ein an dem aus­ trittsseitigen Rohrabschnitt (11, 34) befestigtes Absperr­ organ verschließbar ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rohrabschnitt (15, 33) im Bereich der Überlappung mit dem inneren Rohrabschnitt (11, 32) wenig­ stens einen Bereich verminderter Festigkeit aufweist.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung zwischen Absperrorgan und austrittsseitigem Rohrabschnitt (11, 34) wenigstens einen Bereich verminderter Festigkeit aufweist.

4. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich zwischen innerem Rohrab­ schnitt (11, 32) und äußeren Rohrabschnitt (15, 33) im Überlappungsbereich eine Dichtmasse (18, 37) zum Abdich­ ten des Raumes zwischen beiden Rohrabschnitten befindet.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der äußere Rohrabschnitt (15, 33) im Überlappungsbereich eine hohe Dehnbarkeit aufweist.

6. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan eine der Strömungsrichtung (12) entgegengerichtete kegelförmige Spitze (22) aufweist und daß auf der der Kegelspitze (22) abgewandten Seite des Absperrorgans über einem mit dem austrittsseitigen Rohrabschnitt (11, 34) verbundenen Dorn (21) ein kegelförmiger Stopfen (23) aus einem pla­ stischen Dichtungsmaterial angeordnet ist.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dorn (21) als Gewindestift ausgebildet ist, der in ein kappenförmiges Stirnteil (19) des austrittsseitigen Rohrabschnittes (11) ein­ schraubbar ist.

8. Armatur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dorn (21) eine als Sollbruchstelle dienende Einkerbung (26) aufweist.

9. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der eintrittsseitige Rohrab­ schnitt (10) in seinem Inneren eine konusförmige Dicht­ fläche (30) trägt.

10. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß im Inneren des eintrittsseiti­ gen Rohrabschnittes (10) Arretierungsmittel vorgesehen sind, die das Absperrorgan in seiner Verschlußstellung fixieren.

11. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß als Arretiermittel eine ring­ förmige Einkerbung (28) im Inneren des eintrittsseitigen Rohrabschnittes dient, die hinter eine entsprechende Nase (29) des Absperrorganes verrastbar ist.