DE3702062C1 - Rohrpassstueck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Rohrpaßstück für gasförmige sowie flüssige Fördermedien führende Rohrleitungen mit druckfestem Mantelelement, Rohranschlußelementen, stirnseitigen Dicht­ flächen, Verschleißhülse aus Sinterkeramik, wobei die Verschleißhülse in das Mantelelement eingesetzt ist. Rohrpaßstück bezeichnet im Rah­ men der Erfindung ein kurzes Rohrsegment, das in Rohrleitungen dort eingesetzt wird, wo besondere Beanspruchungen durch Abrasion oder Erosion auftreten. Insbesondere sind dies Stellen erhöhter Strömungs­ geschwindigkeit hinter Drosselstellen, beispielsweise Blenden oder Regelarmaturen. Das Rohrpaßstück kann als Rohrsegment mit kon­ stantem Durchmesser oder als Reduzierstück ausgebildet sein. Unter den Gattungsbegriff fallen fernerhin Formstücke, insbesondere Rohr­ bogenstücke und Verteilerstücke, die ebenfalls einem erhöhten Ver­ schleiß unterliegen.

Bei den (aus der Praxis) bekannten Rohrpaßstücken ist das Mantel­ element mit der Verschleißhülse fest verbunden. Die Stirnseiten der Verschleißhülse und des Mantelelementes schließen bündig ab. Die Stirnfläche der Verschleißhülse ist zugleich Dichtfläche. Die bekannte Ausführung ist nicht frei von Nachteilen. Von der angrenzenden Rohr­ leitung ausgehende Biegemomente und Torsionsmomente übertragen sich auf die Verschleißhülse. Dies gilt auch für Druckschläge, beispiels­ weise Wasserdampfschläge in der Rohrleitung. Hinzu kommen unter­ schiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten des im allgemeinen aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Mantelelementes und der sinterkeramischen Verschleißhülse. Bei unsachgemäßer Montage sowie bei instationären Betriebszuständen und Betriebsstörungen können die dadurch hervorgerufenen Zug- und Druckkräfte einen Bruch der Ver­ schleißhülse hervorrufen und zum Ausfall des Rohrpaßstückes führen. Im Ergebnis ist die Betriebssicherheit der bekannten verschleißfesten Rohrpaßstücke verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verschleißfeste Rohrpaß­ stücke anzugeben, die von der angrenzenden Rohrleitung ausgehende Biege- und Torsionsmomente sowie Druckschläge des Fördermediums ohne Zerstörung der sinterkeramischen Verschleißhülse aufnehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Dichtflächen auf dem Mantelelement angeordnet sind und daß die Verschleißhülse mit radialem Spiel sowie mit axialem Spiel kräftefrei in das Mantel­ element eingelegt ist, wobei zwischen dem Mantelelement und der Ver­ schleißhülse ein mit dem freien Querschnitt der Verschleißhülse ver­ bundener und mit dem Fördermedium beaufschlagbarer Spaltraum ge­ bildet ist. - Erfindungsgemäß ist die Verschleißhülse in das Mantel­ element lose eingelegt und druckentlastet im Mantelelement angeordnet. Aufgrund der kräftefreien Anordnung mit axialem und radialem Spiel werden von der angrenzenden Rohrleitung ausgehende Torsions- und Biegemomente von dem Mantelelement aufgenommen und nicht an die sinterkeramische Verschleißhülse weitergegeben. Aufgrund der Druck­ entlastung durch den mit dem Fördermedium beaufschlagbaren Spalt­ raum zwischen Mantelelement und Verschleißhülse führen Druckschläge im Fördermedium zu keiner erhöhten Druckbeanspruchung der Ver­ schleißhülse. Das erfindungsgemäße Rohrpaßstück ist so ausgebildet, daß die sinterkeramische Verschleißhülse lediglich einer Schleißbean­ spruchung ausgesetzt ist. Das Mantelelement übernimmt den Korrosions­ schutz und nimmt die Zug- und Druckkräfte auf.

Die Werkstoffauswahl für das Mantelelement wird unter dem Gesichts­ punkt der Korrosionsbeständigkeit und der Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes vorgenommen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, Kunststoffe einzusetzen. Im Regelfall ist das Mantelelement jedoch me­ tallisch ausgebildet. Dabei ist es nicht erforderlich, hochwertige Stahl­ legierungen auszuwählen die korrosionsbeständig und zugleich ver­ schleißfest sind. In der bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Mantelelement einen druckfesten metallischen Stützkörper auf, der an der Innenseite mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung ver­ sehen ist. Aufgrund des Verschleißschutzes durch die Verschleißhülse sind weiche und nicht abriebsfeste Beschichtungen einsetzbar. Insbe­ sondere ist PTFE (Polytetrafluorethylen) als Beschichtungsmaterial einsetzbar. Bei extremer Korrosionsbeanspruchung kann es in Sonder­ fällen sinnvoll sein, ein Mantelelement aus Titan oder einer Titan­ legierung einzusetzen. Titan ist ein sehr weicher Werkstoff, der ohne Verschleißschutzmaßnahmen bei abrasiver Beanspruchung oder Erosions­ beanspruchung durch hohe Strömungsgeschwindigkeit nicht einsetzbar ist. Titan zeichnet sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit, ins­ besondere auch gegen feuchte Chlorgase sowie Chlorionen enthaltende Lösungen, aus. Das erfindungsgemäße Rohrpaßstück in der Ausfüh­ rungsform mit einem Mantelelement aus Titan oder einer Titanlegierung vereinigt eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie große Verschleiß­ festigkeit. Es ist in der chemischen lndustrie speziell in Rohrleitungs­ systemen für Chlor, Acetaldehyd, Salpetersäure, Kunstdünger, Soda und Kunststoffe einsetzbar. Aufgrund der Beständigkeit gegen Chlorite, Hypochlorite, und Kohlendioxid ist das erfindungsgemäße Rohrpaß­ stück auch für zahlreiche Anlagen der Textil-, Zellstoff-, Kunstfaser- und Papierindustrie verwendbar. Hinzu kommt die Anwendung in An­ lagen zur Meerwasserentsalzung.

Das radiale Spiel zwischen Mantelelement und Verschleißhülse ist so eingerichtet, daß die Verschleißhülse kräftefrei und druckentlastet in dem Mantelelement angeordnet ist. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, ein radiales Spiel zwischen Mantelelement und Ver­ schleißhülse von mehr als 0,1 mm einzustellen. In weiterer Ausgestal­ tung des Rohrpaßstückes lehrt die Erfindung, daß das Mantelelement eine Anschlagfläche für die Verschleißhülse aufweist. Die Verschleiß­ hülse ist im Regelfall einstückig ausgebildet. Bei Rohrpaßstücken größerer Länge empfiehlt die Erfindung jedoch, daß die Verschleiß­ hülse aus einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Verschleißringe gebildet ist. Die Verschleißringe weisen zweckmäßigerweise eine Norm­ länge auf. In der Ausführungsform mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Verschleißringe ist auch bei langen Rohrpaßstücken ge­ währleistet, daß Verformungen des Mantelelementes unter Biege- und Torsionsmomenten sich nicht auf die Verschleißhülse übertragen. Es versteht sich, daß bei der Ausführungsform mit einer Mehrzahl neben­ einander angeordneter Verschleißringe auch Fluchtungsfehler in der Rohrführung ausgeglichen werden können.

Die Vorteile der Erfindung sind vor allem darin zu sehen, daß die Rohrpaßstücke unempfindlich sind gegenüber Biege- und Torsionsmo­ menten, die in der angrenzenden Rohrleitung auftreten, sowie unem­ pfindlich sind gegenüber Druckschlägen im Fördermedium. In Verbin­ dung mit einem Mantelrohr hoher Korrosionsbeständigkeit, insbeson­ dere mit einem Mantelelement aus Titan oder einer Titanlegierung, zeichnet sich das erfindungsgemäße Rohrpaßstück nicht nur durch eine sehr gute Verschleißfestigkeit, sondern zugleich auch durch eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aus. Insbesondere ist es in Rohr­ leitungen einsetzbar, in denen feuchte Chlorgase oder chlorionenhaltige Lösungen gefördert werden. Die vorteilhaften Eigenschaften des er­ findungsgemäßen Rohrpaßstückes sind sowohl bei kurzen Rohrsegmen­ ten, als auch bei Paßstücken größerer Länge gegeben. Durch Anwen­ dung von Verschleißringen normierter Länge sind Rohrpaßstücke be­ liebiger Länge kostengünstig herstellbar. Nicht zuletzt zeichnet sich das erfindungsgemäße Rohrpaßstück auch dadurch aus, daß die sin­ terkeramische Verschleißhülse leicht austauschbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei­ gen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Rohrpaßstückes,

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, ebenfalls im Längs­ schnitt.

Das in den Figuren dargestellte Rohrpaßstück ist für gasförmige, so­ wie flüssige Fördermedien führende Rohrleitungen geeignet. Das Rohr­ paßstück wird vorzugsweise an Stellen eingesetzt, an denen aufgrund einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit eine besondere Beanspru­ chung der Rohrleitung durch Abrasion oder Erosion auftritt. Es ist als verschleißfestes Rohrsegment vor allem hinter Drosselstellen, wie beispielsweise Blenden oder Regelarmaturen, einsetzbar. Zum grund­ sätzlichen Aufbau des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Rohrpaß­ stückes gehören ein druckfestes Mantelelement 1, Rohranschlußelemente 2, stirnseitige Dichtflächen 3 sowie eine Verschleißhülse 4 aus Sinter­ keramik. Die Dichtflächen 3 sind auf dem Mantelelement 1 angeordnet, das biegesteif ausgebildet ist. Die Verschleißhülse 4 ist mit radialem Spiel a, sowie mit axialem Spiel b kräftefrei in das Mantelelement 1 eingelegt. In Fig. 1 ist an beiden Stirnseiten jeweils das halbe axi­ ale Spiel b/2 der lose in das Mantelelement 1 eingelegten Verschleiß­ hülse 4 dargestellt.

In Fig. 1 sind die Flansche 5 der angrenzenden Rohrleitung 6 ange­ deutet. Der freie Querschnitt d der Verschleißhülse 4 entspricht dem Nenndurchmesser D der Rohrleitung 6. Die Flansche 5 der abgehenden Rohrleitung 6 stellen eine Anschlagfläche für die Verschleißhülse 4 dar und sichern die Verschleißhülse 4 gegen axiale Verschiebung. Aus Fig. 1 erkennt man fernerhin, daß das axiale Spiel b der in das Mantelelement 1 lose eingelegten Verschleißhülse 4 Trennfugen 7 bildet. Aufgrund des radialen Spiels a bildet sich zwischen dem Man­ telelement 1 und der Verschleißhülse 4 ein Spaltraum 8, der über die Trennfugen 7 mit dem freien Querschnitt d der Verschleißhülse 4 ver­ bunden und dadurch mit dem Fördermedium beaufschlagbar ist. Man erkennt aus Fig. 1, daß die Verschleißhülse 4 im Mantelelement 1 kräftefrei und druckentlastet angeordnet ist.

Das Mantelelement 1 wird mit dem Fördermedium beaufschlagt. Es muß daher korrosionsfest sein. Nach bevorzugter Ausführung besteht das Mantelelement 1 aus einem druckfesten metallischen Stützkörper, der an der Innenseite 9 mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung ver­ sehen ist. In Sonderfällen, insbesondere wenn das Fördermedium feuchtes Chlorgas oder eine Chlorionen enthaltende Lösung darstellt, besteht das Mantelelement 1 aus Titan oder einer Titanlegierung.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Mantel­ element 1 an der stromabwärts angeordneten Stirnseite eine Anschlag­ fläche 10 für die Verschleißhülse 4 auf. Die Verschleißhülse 4 selbst besteht aus einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter Verschleiß­ ringe 11, die zweckmäßigerweise eine normierte Länge haben. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung empfiehlt sich vor allem für Rohrpaß­ stücke großer Baulänge. Die Anschlagfläche 10 erleichtert die Mon­ tage. Durch die Mehrzahl lose nebeneinander angeordneter Verschleiß­ ringe 11 ist fernerhin gewährleistet, daß sich Verformungen des Man­ telelementes 1 aufgrund hoher Biegemomente in der Rohrleitung 6 nicht auf die sinterkeramische Verschleißhülse 4 übertragen.

Claims (6)

1. Rohrpaßstück für gasförmige sowie flüssige Fördermedien führende Rohrleitungen - mit
druckfestem Mantelelement,
Rohranschlußelementen,
stirnseitigen Dichtflächen,
Verschleißhülse aus Sinterkeramik,
wobei die Verschleißhülse in das Mantelelement eingesetzt ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (3) auf dem Mantelelement (1) angeordnet sind und daß die Ver­ schleißhülse (4) mit radialem Spiel (a) sowie mit axialem Spiel (b) kräftefrei in das Mantelelement eingelegt ist, wobei zwischen dem Mantelelement (1) und der Verschleißhülse (4) ein mit dem freien Querschnitt (d) der Verschleißhülse (4) verbundener und mit dem Fördermedium beaufschlagbarer Spaltraum (8) gebildet ist.

2. Rohrpaßstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelelement (1) einen druckfesten metallischen Stützkörper aufweist, der an der Innenseite (9) mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen ist.

3. Rohrpaßstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelelement (1) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.

4. Rohrpaßstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das radiale Spiel (a) zwischen Mantelelement (1) und Verschleißhülse (4) mehr als 0,1 mm beträgt.

5. Rohrpaßstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mantelelement (1) eine Anschlagfläche (10) für die Verschleißhülse (4) aufweist.

6. Rohrpaßstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschleißhülse (4) aus einer Mehrzahl neben­ einander angeordneter Verschleißringe (11) gebildet ist.