DE3724245A1 - Schutzmembranen fuer rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schutzmembranen für Rohrleitungen zur Vermeidung von Unfällen, Erhöhung der Betriebssicherheit und der Lebensdauer von Anlagen und zur Vermeidung von unvor­ hergesehenen Auswirkungen auf die Umwelt.

Die Existenz von Berstscheiben beweist die Notwendigkeit, Schutzvorrichtungen gegen überhöhten Druck oder Druckstoß in Rohrleitungen zu haben. Unstreitig ist, daß Gas enthaltende Räume in Rohrleitungen Schutz gegen Druckstoß sowie Druckerhöhungen geben. Hierüber ist mit "Überstrom­ ventile, insbesondere Sicherheitsventil" mit DE P 11 12 359 und DE P 10 83 096 "Überdrucksicherung" vor Jahren be­ richtet worden. Über trägheitslosere, größer dimensionierte, entsprechend wirksamere, auch mehr zur Steuerung an das Medium gekoppelte, desgleichen gashaltige Ventile berichtete W. Schubert mit DE P 36 35 650.6.

Bei neuen energiereichen Systemen wie in Erzeugung/Nutzung der Kernenergie oder auch bei Anwendung der Mikrowellen, die unmittelbar Wassermoleküle zum Schwingen bringen, gilt es Störfälle zu vermeiden.

Es ist möglichst einfache, effizient einzusetzende Schutz­ vorrichtungen gegen Druckstoß/überhöhten Druck in einer Rohrleitung erforderlich, wobei bereits im Vorfeld des eigentlichen Störfalls mit Ruptur beispielsweise einer Berstscheibe Druckstöße/andere Energien zum Teil im Lumen des Rohres selbst absorbiert werden sollten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, effiziente wirksame Vorrichtungen zum Schutz von Rohrleitungen gegen Druckstoß/Druckstößen bzw. überhöhte Drucke im Rohr zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteran­ sprüchen sowie der Zeichnung und deren Beschreibung zu entnehmen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die Schutzgebung in druckstoßexponier­ ten Rohrleitungen vorsorglich mit relativ einfachen Mitteln durch den Einsatz von Schutzmembranen verbessert werden kann. Die Schutzmembranen haben vor allem auf textiler Grundlage hergestellt zu sein in Nutzung moderner, ab­ dichtender Werkstoffe, die sehr fest sein können, die wie Schwergewebe aus Aramid unter Berücksichtigung des Ge­ wichts 5 Mal so große Zugfestigkeit wie Stahl besitzen können. In der Praxis sind zur Erhöhung der Sicherheit auch mehr als bisher pneumatische Kammern in Rohrleitungen einzusetzen. Hierfür sind Zusatzrohre geeignet, in denen Gasräume durch Schutzmembranen abgegrenzt sind. Drucker­ höhungen in einer Rohrleitung werden dadurch gemindert, wie auch Druckstöße im flüssigen Medium, so daß die Rohrbeanspruchung wesentlich geringer ist und Rohr­ berstungen vermieden werden können. Das ist die erste Stufe der Schutzgebung, dann bei stärkeren Druckstoß wird das bekannte Berstscheibenprinzip in Anspruch genommen. Weniger aufwendig als Berstscheiben sind Schutzmembranen, die sich beispielsweise über längsgestellte Rohrschlitze befinden. Es gibt derzeit außerordentlich feste Klebemittel, um Schutzmembranen über solchen Rohr­ schlitzen zu befestigen, außerdem besteht die Möglichkeit um das gesamte Rohr zudem Bandagen auch zusätzlich zu setzen. In gedoppelter Wandung von Schutzmembranen können zudem/zugleich auch gashaltige Räume, im Druckstoß kompressibel und die Stoßkraft mindernd, vorhanden sein. Bei schmalem längsgestellten Schlitz in einem Rohr kann die gesamte Ausdehnung eines Rohres mit einer solchen Schutz­ vorrichtung versehen sein, wobei ein solcher Rohrschlitz auch für Tätigkeiten im Rohr günstig ist.

Halbiert man in Längsrichtung ein Rohrsegment oder eine Rohrleitung und setzt zwischen beide schalenförmigen Hälften ein gashaltiges Polster, während zugleich konzentrisch außen bandagenartig eine feste in sich aber elastische Schutz­ membran gelegt ist, dann werden beim Druckstoß innerhalb des umschlossenen Mediums die dadurch frei werdenden Kräfte im starken Maße aufgesplittert, zum Teil sogar zu Antagonismen. Entsprechend wird im Druckstoß das Gaspolster verkleinert, so daß durch den konzentrischen elastischen Verschluß außen an der Rohrleitung die Rohrhälften sich nähern, während im selben Augenblick der Druckstoß auf die Innenschale der Rohrhälfte ein­ wirkt.

Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Rohrleitung 1, das darin befindliche Medium M, das Zusatzrohr 2 mit der Gasfüllung 7, die Schutzmembran/Schutzmembranen 3, die Ventile 4 je seitlich der Schutzmemebranen 3, wobei diese herkömmlichen Ventile zur Schutzgebung in der Rohrleitung geöffnet zu sein haben, während sie beim Austausch bereits beanspruchter, geborstener Schutzmembranen oder Störung des Betriebes zu schließen sind zum Einsetzen/Erneuern der Schutzmembran 3 mittels des Schraubengewindes 9 in das Zusatzrohr 2 der Rohrleitung 1.

Fig. 2 den Querschnitt durch eine Rohrleitung 1 oder ein Rohrsegment 1, welche je ein der Längsrichtung in ihrer Wandung den Schlitz 6 aufweisen, die darüber zum Abschluß befindliche Membran 3 über dem Schlitz 6, die bandagenartige Anbindung/Befestigung der Membran 3 über den Schlitz 6, wobei die Bandage den gesamten Umfang des Rohres 1 mit dem Medium M umfaßt, ein größer dimen­ sioniertes Abflußrohr 13 für den Störfall nach der Zerspren­ gung der Schutzmembran 3, so daß aus dem vorgegebenen Schlitz 6 das Medium M beispielsweise in ein Auffangbecken gegeben werden kann.

Fig. 3 den Querschnitt durch eine Rohrleitung 1 bzw. ein Rohrsegment 1 mit dem längsgestellten Schlitz 6, die Membran 3 a und 3 b mit gedoppelter Wandung, um ein Gaspolster dort einbringen zu können, diese Doppelmembran mit Gaspolster 3 a und 3 b im Rohrschlitz 6 bandagenartig befestigt und die zu­ sätzliche Anklemmung der Schutzmembran mit Gaspolster durch die Anklemmleiste 20.

Fig. 4 den Querschnitt durch eine längsaufge­ schnittene Rohrleitung 1 oder ein Rohrleitungssegment 1, welches aus zwei Hälften besteht, deren Wandungshälften über ein durch die Längsachse hindurchziehendes, beide Seiten verbindendes gashaliges Polster 7 verbunden sind, die konzentrische Umwicklung beider schalenförmiger Rohr­ teile 1 durch die Schutzmembranen 3, in bezug auch auf das gashaltige Polster 3 a und 3 b in Doppelung der Schutzmembran 3 daselbst, und ein Explosionszentrum 21 im Medium M.

Claims (36)

1. Schutzmembran in Rohrleitungen zur Vermeidung von Unfällen, Erhöhung der Betriebssicherheit und der Lebens­ dauer von Anlagen und zur Verminderung von unvorherge­ sehenen Auswirkungen auf die Umwelt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schutzmembranen, auf dem Boden von modernen festen, zugleich abdichtenden Werkstoffen entwickelt, in Rohr­ leitungen wie in Zusatzrohren beispielsweise mit pneumatischen Kammern eingesetzt werden,
daß entsprechend zur Druckstoßminderung Gasräume durch Schutzmembranen vom druckstoßexponierten medium abge­ trennt sind,
daß die mehrwandige oder wabenförmig aufgebaute Schutz­ membran selbst Gasräume oder ein einheitliches größeres Gaspolster in Minderung von Druckstößen besitzt,
daß Schutzmembranen sowohl im Vorfeld eines Störfalls zur Minderung von Druckstößen wie auch statt Berstscheiben außen am Rohr/einer Rohrleitung gegen Berstung der Rohr­ leitung infolge Druckstoß eingesetzt werden,
daß die Schutzmembran erst bei vorgegebener Druckhöhe zerreißt,
daß die Schutzmembranen verschiedene Größe und Qualität in bezug auf ihre Ansprechbarkeit auf Druckstöße haben und entsprechend vorgefertigt sind, nach einem Störfall sogleich ausgetauscht werden können.

2. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmembran (3) aus einheitlicher fester Substanz besteht oder ein textilartiges Grundgewebe wie Aramid besitzt.

3. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorgefertigte Schutzmembranen (3) wasserdicht sind und/oder Gasräume (7) abgrenzen, wozu Gummierungen, Kunst­ stoffimprägnierungen, Metallfolien, Harze in Anspruch ge­ nommen werden können.

4. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) elastisch sind.

5. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdehnungsgrad mit Ruptur/Berstung erprobt und im Werkstoff der Schutzmembran (3) bekannt/vor­ gegeben ist mit graduellen auf verschiedene Daten des Mediums (M) bezogenen Unterschieden.

6. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verfestigung von Schutzmembranen (3) Kohlen­ stoffasern oder ähnliche feste Substanzen, Metallfäden benutzt werden.

7. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß besonders hochwertige Klebemittel zum Befestigen von Schutzmembranen (M) über Schlitzen (6), Durchbrechungen (6) auf der Außenfläche des Rohres benutzt werden.

8. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch runde Öffnungen durch Schutzmembranen (3) be­ deckt/abgesichert werden.

9. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß inertes Gas wie Helium, Stickstoff in von Schutz­ membranen (3) abgegrenzten kompremierbaren Gasräumen (7) ent­ halten ist.

10. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) in Zusatzrohren (2) nach einem Störfall mit Zersprengung der Schutzmembranen (3) ohne Störung des Betriebes ausgetauscht werden können, indem seitlich davon sich herkömmliche weitlumige Ventile befinden.

11. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schutzmembran (3) vorgegebene Zerreißungslinien (Zonen) vorhanden sind, so daß das Medium (M) in der Rohr­ leitung (1) nicht durch abgerissene Teile des Gewebes/der Substanz der Schutzmembran (3) verunreinigt wird.

12. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) in Verbindung mit z. B. klebenden Bandagen stehen und/oder solche Bandagen zu Schutzmembranen (3) in Verbindung mit einem Rohr werden.

13. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) zur Befestigung gerahmt sind.

14. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) in ihrer Größe, beispielsweise Breitabmessung genormt sind wie auch entsprechend genormte Rahmen/runde Fenster beispielsweise mit Schraubgewinde vor­ handen sind, so daß der Austausch rupturierter Schutz­ membranen (3) in Zusatzrohre (2)/Rohrleitungen/Rohrleitungs, segmente (1) ohne weiteres möglich ist.

15. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) mehrwandig sind und in den Spalt­ räumen inertes Gas (7) vorhanden ist, daß auch wabige Auf­ teilungen in der Substanz von Schutzmembranen (3) oder berstkugelartige Gebilde vorhanden sind.

16. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke von Rohrleitungen (1) relativ schwach ausgelegt werden kann, wenn mit geeignetem festen Werkstoff einer Schutzmembran (3) Rohr­ schlitze (6) und/oder andere vom Erfinder genannten Sicher­ heitsvorrichtungen einer druckstoßexponierten Rohrleitung (1) gegen Druckstoß abgesichert werden.

17. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) in Rohrwandungen verschieden breit sind.

18. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß intakte Rohrwandbrücken zwischen Rohrschlitzen (6) oder anderen Öffnungen der Rohrleitung (1) zur Schutzgebung im Druckstoß, abgedeckt durch Schutzmembranen (3), vorhanden sind.

19. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch Y 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Befestigung von Schutzmembranen (3) über Schlitzen (6) in Rohrleitungen (1) Befestigungsleisten (20) benutzt werden.

20. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich von Rohrschlitzen (6) zur Verbesserung der Befestigung der Schutzmembranen (3) die Außenwand des Rohrs aufgerauht ist.

21. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Zusatzrohr (13) oder ähnliche Vorrichtung im Störfall nach Ruptur einer Schutzmembran (3) (Schutzmembranen mit Gasraum 3 a und 3 b) ausfließendes Medium (M) zurückgehalten und beispielsweise in ein Auffangbecken abgeleitet werden kann.

22. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) in Rohrleitungen (1) den Zugriff im Inneren verschiedener Rohrabschnitte ermöglichen.

23. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Minderung von Spannungen des Zusatzrohres (2) mit Gasraum (7) bogenförmig vorgeformt ist.

24. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Kopplungen zwischen Zusatzrohren (2) und Gasraum (7) zu­ gleich mit durch Schutzmembranen (3) abgdeckten längs­ gestellten Schlitzen (6) an Rohrleitungen (1) vorhanden sind, was verstärkten Schutz gegen Druckstöße, überhöhten Druck be­ wirkt.

25. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzrohre (2) mit dem Gasraum (7), den begrenzenden Schutzmembranen (3) insgesamt normiert vorgefertigt sind.

26. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmembranen (3) im Ganzen oder in Teilen als semipermeable Membranen (M) ausgebildet sind.

27. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit Schutzmembranen (3) auch weitere Vorrichtungen in druckstoßexponierte Rohrleitungen (1) eingesetzt werden wie Sicherungen mit Schutzventil nach P 37 22 060.8 oder Berstkugeln P 36 40 958.8.

28. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung/Anbindung von starrer Rohrwand (1), die beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff besteht, mit einer weitaus elastischeren Schutzmembran (3) über einem Schlitz (6) der Rohrwandung (1) schon insgesamt und vorsorglich der Minderung von Druckstößen und damit der Rupturgefahr dient.

29. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzform auf Querschnitten von Rohrleitungen (1) dem Auf-Abfangen von Druckstößen im Inneren solcher nun inhomogen aufgebauter Rohre dienlich ist.

30. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) in Rohrleitungen zur Dämpfung/Absorption von Druckstößen gegenüberliegend zur Längsachse ange­ bracht sind.

31. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrleitungen aus zwei korrespondierenden halben langgestreckten Rohrwandungen (1) bestehen, die von dem mehr oder weniger elastischem Material von Schutzmembranen (3) ringförmig völlig umschlossen werden.

32. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den "Berührungsflächen" der längsaufgeschnitt­ enen Rohrleitung Gaspolster (7) vorhanden sind, die ge­ gegebenfalls in längsgestellten muldenförmigen Aushöhungen eine Führung besitzen.

33. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine starke Aufsplitterung, Vernichtung von Druckkräften in einer Rohrleitung (1)/Rohrleitungssegment (1) dann zu­ standekommt, wenn die beiden muldenförmigen Rohrhälften über ein die Längsachse des Rohres hinausgehendes, beide Seiten verbindendes gashaltiges Polster (7) gelegt/zusammengefügt sind, und beide schalenförmige Rohrhälften zugleich konzentrisch durch Schutzmembranen, also ein festes in sich elastisches Gewebe umschlossen sind.

34. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß schalige Rohrhälften in Verbindung mit durch das Lumen hindurchgehende gashaltigen Polster (7) als Schutzmaßnahmen gegen Druckstoß in Verbindung mit Schutzmembranen (3), die außen um die Rohrhälften gelegt sind, benutzt werden.

35. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucke in Gaskammern/Gaspolstern (7) von außen durch eine Pumpe variiert werden können.

36. Schutzmembranen in Rohrleitungen nach Patentanspruch 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffolien wie durchsichtiges PVC auch mit Ein­ kerbungen in Verbindung mit Schutzmembranen (3) zur Ab­ sicherung von Rohrleitungen gegen Druckstoß von innen/ gegen Überdruck verwendet werden.