DE3702676A1 - Flexibles zwischenstueck zum einbau in starre rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem flexiblen Zwischenstück für im Erdreich verlegte Rohre, insbesondere Gasrohre in absenkungsgefährdeten Gebieten, bestehend aus einem gewellten Metallschlauch, der einschließlich seiner an beiden Schlauchenden angebrachten Rohrstutzen von einem Schrumpfschlauch umgeben ist, der seinerseits flüssigkeitsdicht mit den Rohrstutzen verbunden ist, wobei außerdem innerhalb des Schrumpfschlauches an den Rohrstutzen ein ihre Verbindung mit dem Wellschlauch sowie die endständigen Schlauchwellen entlastender Knickschutz in Form einer die endständigen Schlauchwellen umgebenden Hülse befestigt ist.

Nicht nur in Bergschäden- und Erdbebengebieten, sondern auch in Gebieten mit schwerem Lastverkehr, bei Ausgrabungen unter vorhandenen Rohrleitungen (U- Bahnbau) sowie bei extremen Witterungseinflüssen (Überschwemmungen) können unterschiedliche, örtlich begrenzte und im voraus nicht genau definierbare Erdverschiebungen oder Senkungen auftreten. Dadurch werden die im Erdreich verlegten Rohrleitungen zusätzlich auf Biegung beansprucht. Die hierbei auftretenden äußeren Krafteinwirkungen können z. B. an den Gas-Hausanschlüssen, insbesondere im Bereich des Abzweiges von der Hauptleitung, zu unzulässig hohen Spannungen und damit zu Undichtheiten führen.

Zur Ausschaltung dieser Risiken haben sich die eingangs beschriebenen flexiblen Zwischenstücke gemäß der DE-PS 25 58 478 bestens bewährt.

Wie bei allen erdverlegten Leitungen kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß bei Erdarbeiten, insbesondere beim Einsatz von Baggern, die Leitungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Erfahrungen in der Vergangenheit haben gezeigt, daß insbesondere durch Baggerangriff auf die Haus-Anschlußleitung Kräfte wirksam werden, die durch die Hauswand hindurch übertragen werden und im Inneren des Hauses zu Undichtheiten führen. Da es in dem betroffenen Raum eine permanente Zunahme der Gaskonzentration gibt, ist hier die Explosionsgefahr gravierend höher als bei Undichtheiten außerhalb des Hauses.

Man strebt daher an, die Übertragung unzulässig hoher Kräfte über den Hausanschluß auf die Gasinnenleitung zu verhindern. Dies kann durch Kraftbegrenzer erfolgen, die in die im Erdreich verlegte Haus-Anschlußleitung eingebaut werden und die gemeinsam mit einer an der Hauswand installierten Ausziehsicherung die Übertragung von Zugkräften oberhalb des Kraftbegrenzungsbereiches auf die Hausinstallation verhindern. Der Kraftbegrenzungsbereich wird durch eine axiale Mindesthaltekraft von 20 kN nach unten und eine axiale Maximalkraft von 28 kN nach oben begrenzt. Unzulässig hohe Axialkräfte sollen also zum Bruch der Leitung führen. Die Folgen eines derartigen Leitungsbruches im Erdreich werden als weniger gravierend erachtet als eine schleichende Undichtheit im Hausinneren.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Kraftbegrenzer anzugeben, der für im Erdreich zu verlegende Gasrohre geeignet ist und die vorgenannten Forderungen erfüllt.

In Weiterführung dieser Aufgabe soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, den Kraftbegrenzer mit dem speziellen, eingangs beschriebenen Zwischenstück so zu verbinden, daß man mit einem einzigen Bauteil auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das flexible Zwischenstück einen Kraftbegrenzer in Form eines innerhalb des Schrumpfschlauches verlaufenden, mit dem Rohrstutzen verbundenen Drahtgeflechtes aufweist und dieses Geflecht hinsichtlich seiner Klöppel- und Drahtanzahl, Drahtdicke, seines Flechtwinkels und Drahtwerkstoffes so bemessen ist, daß seine axiale Zug-Bruchlast 20 bis 28 kN beträgt.

Drahtgeflechte in Verbindung mit Wellschläuchen sind zwar seit vielen Jahrzehnten bekannt. Dabei hat aber die Umflechtung immer nur die Aufgabe, eine aus hoher Innendruckbelastung resultierende Längung des Schlauches zu verhindern. Demgegenüber beruht die vorliegende Lösung auf der Erkenntnis, ein derartiges Geflecht so weit abzumagern, daß es schon bei der vergleichsweise geringen Bruchlast von 20 bis 28 kN reißt und somit als Sollbruchelement fungiert. Man erhält dadurch einen unmittelbar in das flexible Zwischenstück integrierten Kraftbegrenzer, der sich darüber hinaus durch kostengünstigen Aufbau auszeichnet. Außerdem ist kein merklicher Platzbedarf für den Kraftbegrenzer notwendig, und er kommt insbesondere ohne vorstehende Teile aus, was für den Erdeinbau, insbesondere die Zulassung von lateralen oder angularen Bewegungen relativ zum Erdreich von Bedeutung ist.

Die erfindungsgemäße Lösung erfüllt praktisch zwei widerstreitende Forderungen. Denn die erwünschte definierte Kraftbegrenzung steht zunächst gedanklich im Widerspruch zu der Flexibilität des Wellschlauches. Letztere bietet gerade im vorliegenden Anwendungsbereich besondere Vorteile. So vermag der Wellschlauch bei einem Baggerangriff durch seine laterale und angulare Flexibilität über eine relativ große Weglänge nachzugeben. Der Widerstand an der Baggerschaufel nimmt dabei kontinuierlich zu, und der Baggerführer hat viel mehr Zeit und Gelegenheit, die Situation zu erkennen, als wenn es ohne nennenswerten Weg der Baggerschaufel direkt zum Bruch der Leitung kommen würde, wie dies bei herkömmlichen Kraftbegrenzern der Fall ist.

Meist wirken sich auch Bodenabsenkungen zunächst in einer Biegebeanspruchung des Wellschlauches aus. Das erfindungsgemäße Zwischenstück vermag daher trotz seiner Umflechtung und Kraftbegrenzung noch erhebliche Bodenverlagerungen zu kompensieren. Ebenso ist die Aufnahme von Montageungenauigkeiten usw. möglich, ohne daß dabei die Flexibilität des Zwischenstückes durch den Kraftbegrenzer beeinträchtigt wird.

Schließlich ist das Geflecht durch seine Einbauposition innerhalb des Schrumpfschlauches in vollem Umfang vor Korrosion geschützt. Es ist also sichergestellt, daß die gewünschten Bruchlastwerte auf lange Zeit eingehalten werden.

Die Auslegung des Geflechtes kann gemäß folgender Formel erfolgen:

wobei

f _ax = Zug-Bruchbelastung, R _R = Zugfestigkeit des Drahtwerkstoffes unter Berücksichtigung eines Schweißabminderungsfaktors, n _k = Anzahl der Drahtklöppel, n _d = Anzahl der Drähte in einem Klöppel, d _d = Drahtdurchmesser, α = Flechtwinkel.

Der Umflechtungs-Überdeckungsgrad b sollte mindestens 35% betragen und wird wie folgt berechnet:

wobei d₂ = Innendurchmesser des Geflechtes.

In Weiterbildung der Erfindung bietet das Geflecht die Möglichkeit, den Schrumpfschlauch nicht nur im Bereich der Knickschutzhülsen, sondern auch dazwischen mit Dichtungsmasse zu beschichten, weil das Geflecht ein Eindringen der Dichtungsmasse in die Wellentäler und damit ein Blockieren deren Beweglichkeit verhindert. Die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Zwischenstückes wird dadurch nochmals erhöht.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle eines Drahtgeflechtes ein Bandgeflecht zu verwenden. Seine Auslegung erfolgt nach den gleichen Kriterien wie in Anspruch 1 und 2 angegeben; lediglich ist dabei anstelle des runden Drahtquerschnittes der rechteckige Bandquerschnitt einzusetzen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; sie zeigt einen Axialschnitt des Zwischenstückes.

Ein Wendelwellschlauch 1 ist an seinen beiden Enden mit zylindrischen Rohrstutzen 2 und 3 verschweißt. Diese Schweißverbindung dient zugleich zur Fixierung eines Drahtgeflechtes 4 und jeweils einer Knickschutzhülse 5 bzw. 6.

Das Drahtgeflecht 4 umgibt den Wellschlauch 1 und erstreckt sich über dessen gesamte Länge.

Die Knickschutzhülsen 5 und 6 sind hingegen außerhalb des Geflechtes angeordnet und überdecken lediglich einige der endständigen Wellen. Sie bestehen zweckmäßig aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Edelstahl wie die zuvor beschriebenen Teile 1 bis 4.

Schließlich ist der gesamte Schlauch zum Schutz gegen zwischen die Wellen eindringendes, ihre Beweglichkeit hemmendes Erdreich zum Korrosionsschutz von einem äußeren Schrumpfschlauch 7 umgeben. Dieser Schrumpfschlauch läuft ein Stück über die äußeren Enden der Hülsen 5 und 6 hinweg und erstreckt sich somit über einen Teil der Rohrstutzen 2 und 3. Er ist vor seinem Aufbringen an seiner Innenseite vollständig mit Dichtungsmasse 8 beschichtet. Diese Masse erweicht bei dem unter Wärme stattfindenden Schrumpfvorgang und wird dabei radial zusammengedrückt, so daß eine hermetische Abdichtung des Wellschlauches 1, seiner Umflechtung 4 und der beiden Knickschutzhülsen 5 und 6 einschließlich der beiden Schweißverbindungen gewährleistet ist.

Während ein normaler Geflechtsschlauch bei der hier in Rede stehenden Nennweite von etwa 50 mm eine Bruchlast von etwa 60 kN hat, ist das Geflecht bei der hier vorliegenden, an sich artwidrigen Verwendung als Sollbruchelement durch Verringerung seiner Klöppel- oder Drahtanzahl, seiner Drahtdicke oder des Drahtwerkstoffes oder durch Erhöhung seines Flechtwinkels auf eine Bruchlast von 20 bis 28 kN abgemagert.

Man erhält somit ein Zwischenstück, das nach wie vor elastisch für Anschlußtoleranzen und für Erdverwerfungen ist und das sich andererseits durch ein definiertes Sollbruchverhalten auszeichnet.

Claims (5)

1. Flexibles Zwischenstück für im Erdreich verlegte Rohre, insbesondere Gasrohre in absenkungsgefährdeten Gebieten, bestehend aus einem gewellten Metallschlauch, der einschließlich seiner an beiden Schlauchenden angebrachten Rohrstutzen von einem Schrumpfschlauch umgeben ist, der seinerseits flüssigkeitsdicht mit den beiden Rohrstutzen verbunden ist, wobei außerdem innerhalb des Schrumpfschlauches an den Rohrstutzen ein ihre Verbindung mit dem Wellschlauch sowie die endständigen Schlauchwellen entlastender Knickschutz in Form einer die endständigen Schlauchwellen umgebenden Hülse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück einen Kraftbegrenzer in Form eines innerhalb des Schrumpfschlauches (7) verlaufenden, mit den Rohrstutzen (2, 3) verbundenen Drahtgeflechtes (4) aufweist und dieses Geflecht (4) hinsichtlich seiner Klöppel- und Drahtanzahl, Drahtdicke, seines Flechtwinkels und Drahtwerkstoffes so bemessen ist, daß seine axiale Zug-Bruchlast 20 bis 28 kN beträgt.

2. Zwischenstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung des Geflechtes gemäß folgender Formel erfolgt: wobeif _ax = Zug-Bruchbelastung,R _m = Zugfestigkeit des Drahtwerkstoffes unter Berücksichtigung eines Schweißabminderungsfaktors,n _k = Anzahl der Drahtklöppel,n _d = Anzahl der Drähte in einem Klöppel,d _d = Drahtdurchmesser,α= Flechtwinkel.

3. Zwischenstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch (7) innen über seine gesamte Länge mit Dichtungsmasse (8) beschichtet ist.

4. Zwischenstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Geflecht (4) unter den Knickschutzhülsen (5, 6) hindurchläuft.

5. Zwischenstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Drahtgeflechtes ein Bandgeflecht verwendet wird, das hinsichtlich seiner Klöppelanzahl, seines Bandquerschnittes, Flechtwinkels und Drahtwerkstoffes so bemessen ist, daß seine axiale Zug-Bruchlast 20 bis 28 kN beträgt.