DE3842491A1 - Vorrichtung zur fixierung von eine wand durchdringenden rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dichten Befestigung eines Rohres mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt in einer Behälterwand. Die Erfindung eignet sich besonders für die Anordnung von Rohren aus Glas oder Quarz in einem Reaktor zur radikalischen Chlorierung unter Druck, wobei in diese Rohre UV-Strahler eingesetzt sind.

Großtechnische Verfahren in photochemischen Reaktoren sind beispielsweise in EP 1 28 818 sowie der US-PS 46 89 130 be­ schrieben. Aus der US-PS 39 98 477 entnimmt man eine Befesti­ gung eines Rohrs auf einem Rohrstutzen eines Behälters. Diese Vorrichtung eignet sich besonders für die Befestigung von einem Quarzrohr mit einem UV-Strahler auf einem Reaktor zur Photochlorierung. Die Vorrichtung gestattet beispielsweise die Halterung von Quarzrohren mit einer Stärke von 60 mm und einer Länge von 3 m in dem Reaktor für die Synthese von Chlormethan bei einem Druck von 15 bar. Die dichte Befestigung des Quarz­ rohres erlaubt eine geringe Bewegung, wenn die Strömungen und Turbulenzen im Reaktor sehr beträchtlich werden, denn - wenn die Rohre sehr lang sind - kann es zu einem Rohrbruch oder zu einem Verbiegen kommen, wenn das Rohr eingespannt ist. Derar­ tige Belastungen führen häufig zu dauernden Verformungen der Lippendichtungen, welche die Dichtigkeit gewährleisten, sowie der Rundschnurdichtungen am Kopf des Rohrs am Reaktorausgang.

Die Erfindung betrifft nun eine neue Vorrichtung zur dichten Fixierung eines Rohrs in einer Behälterwand, welche beträcht­ liche mechanische Belastungen infolge des turbulenten Reak­ tionsmilieus standzuhalten vermag und auch der Druckbelastung aus dem Behälter auf den Rohrquerschnitt widerstehen kann.

Die Erfindung bringt nun eine dichte Fixierung eines Rohrs mit im wesentlichen kreisrunden Querschnitt in einer Behäl­ terwand, wobei das in den Behälter reichende Rohrende in Verbindung mit einem Bauteil aus einem biegsamen Material ein Gelenk bildet und die Dichtigkeit des Rohrdurchgangs durch die Wand durch eine nachgiebige Dichtung gewährleistet wird.

Die erfindungsgemäße Fixierung eignet sich für ein Rohr aus beliebigem Material beliebiger Dimension. Es kann sich um ein Rohr aus Glas, Quarz, Graphit oder einem Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, oder auch um ein Rohr aus Metall oder Legierungen, wie Stahl, platierter Stahl, korrosionsbeständiger Stahl, Nickel, Kupfer oder Monelmetall, handeln. Das Rohr kann eine vollwandige oder hohlwandige Ausführungsform sein.

Die erfindungsgemäße Fixierung ist besonders geeignet für leicht zerbrechliche Rohre wie aus Glas oder Quarz, wie sie zur Anwendung gelangen, um UV-Strahler in einem photochemi­ schen Reaktor zu halten.

Obwohl sich die erfindungsgemäße Fixierung für alle Rohrwei­ ten eignet, ist sie insbesondere gedacht für Rohre mit einem Durchmesser von 30 bis 300 mm und eine Länge von 1 bis 6 m. Diese Rohre können aus Quarz oder Glas bestehen und offen sein, um darin die UV-Strahler und wenn nötig eine Kühlein­ richtung für diese vorzusehen. Das Rohr befindet sich fast vollständig in dem Gefäß und das nach außen reichende Rohrende bildet eine Kugel, deren Mittelpunkt auf der Längsachse des Rohres liegt und deren Radius größer ist als der Außenradius des Rohres. Um diesen kugeligen Bereich des Rohrs befindet sich ein Bauteil aus einem nachgiebigen oder biegsamen Mate­ rial. Zusammen bildet sie ein Gelenk und gestatten eine geringfügige Drehung des Rohrs um den Kugelmittelpunkt, um auf diese Weise Vibrationen aufzunehmen und trotzdem das Rohr entgegenwirkend zu der Grundwirkung auf dem Rohrquerschnitt zu belassen. Als nachgiebiges Material verwendet man üblicherwei­ se für Dichtungen angewandte Werkstoffe, d. h. Natur- oder Synthesekautschuk, Fluorpolymere, Chlorfluorpolymere, Copoly­ mere von Ethylen und Propylen und dergleichen.

Der Behälter, auf welchen die erfindungsgemäße Fixierung ange­ wandt werden soll, kann beispielsweise ein Vorratsgefäß, ein chemischer Reaktor oder eine Destillationskolonne sein. Die erfindungsgemäße Fixierung eignet sich ganz besonders bei Be­ hältern, die unter Überdruck oder Unterdruck stehen. Ein beliebiges System gestattet das feste Anschließen des Behäl­ ters und des Bauteils aus nachgiebigem Material um das Gelenk. Dieses System ist beispielsweise ein Hohlzylinder, teilweise abgeschlossen an einem Ende, dessen anderes Ende über einen Rohrstutzen des Behälters, durch den das Rohr eindringt, ein­ gepaßt wird.

Die Dichtigkeit des Rohrdurchgangs durch die Behälterwand wird von zumindest einer nachgiebigen Dichtung gewährleistet. Die Art der Dichtung ergibt sich aus den reagierenden Stoffen in dem Behälter, die mit der Dichtung in Berührung kommen können. Es eignet sich dazu beispielsweise Naturkautschuk, Synthese­ kautschuk, Kunststoffe wie Polyfluorkohlenwasserstoffe, Chlor­ fluorkohlenwasserstoffe, Copolymere von Ethylen und Propylen und dergleichen. Man bevorzugt als Dichtung eine sogenannte Lippendichtung. Nach einer besonderen Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Fixierung werden zwei Lippendichtungen ange­ wandt. Man versteht unter Lippendichtungen alle Dichtungen, die eine oder zwei Kontaktzone(n) aufweisen, getrennt durch eine mittlere leere Zone. Diese Art von Dichtung kann aber auch eine Form haben wie unter Druck eines fließfähigen Me­ diums, das man gegen die Dichtung auf der Kontaktfläche hält, zur Unterstützung der Dichtigkeit. Diese Dichtung kann eine Metalleinlage oder eine Einlage aus einem Kunststoff besitzen und eine Elastizität ergeben, wobei das Ganze mit einem nach­ giebigen Material bedeckt ist, wie Kautschuk oder einem synthetischen Elastomeren.

Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird ein Teilgelenk verwendet, d. h. ein Gelenk, welches keine voll­ ständige Drehung gestattet, jedoch wenigstens um 15°. Die oben­ erwähnte Kugel muß nicht vollständig sein und kann die Form eines Kugelausschnitts haben, begrenzt durch einen Zylinder, dessen Achse mit der Rohrachse zusammenfällt und dessen Radius kleiner ist als der Kugelradius und größer ist als der Außen­ radius des Rohrs. Man erhält auf diese Weise eine Art Dom an einem Ende; dieser Dom enthält 2 Kugelausschnitte, symmetrisch zu der Symmetrieebene der ursprünglichen Kugel, wobei die Symmetrieebene senkrecht zur Symmetrieachse längs des Rohres liegt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden anstelle des Bauteils aus nachgiebigem Material, welches mit dem Kugelausschnitt das Gelenk bildet, zwei Dichtungen aus elasti­ schem Werkstoff angewandt, die gegen Kugelausschnitte des Restes der Kugel drücken.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fixierung dargestellt.

Das Rohr 1 wird dabei auf dem Rohrstutzen 2 des Behälters fixiert, und zwar mit Hilfe von zwei Lippendichtungen 3 und 4 und einem Zwischen­ teil 5, um die beiden Lippendichtungen an Ort und Stelle zu halten. Ein angeschweißter Bauteil 6 ist mit dem Rohrstutzen des Behälters mit Hilfe von Bolzen 9 gehalten. Die beiden Dichtungen 7 und 8 bestehen aus einem nachgiebigen Material, welches mit den Kugel- oder Gelenkteilen 10 und 11 ein Gelenk bilden. R zeigt den Kugelradius an. Durch die Rohröffnung 16 kann man die UV-Strahler und gegebenenfalls dessen Kühlaggre­ gat einbringen. Das Bauteil 12 gestattet mit Hilfe der Bolzen 13 das Einstellen und Anziehen der Dichtungen 7 und 8. Eine Bohrung 14 zwischen den beiden Lippendichtungen kann mit Hilfe einer Schraube abgeschlossen werden und dient dazu fest­ zustellen, ob die erste Lippendichtung 3 leckt. Die Öffnung 15 dient zur Aufnahme der elektrischen Leitungen für die Strom­ versorgung der UV-Lampen, die sich innerhalb des Rohrs 1 be­ finden. Der Verschluß der Öffnung 15, die zum Entleeren des Inhalts des Behälters bei einem eventuellen Bruch des Rohrs 1 dient, ist nicht gezeigt.

Die Dichtungen 7 und 8 gestatten die Halterung des Rohrs 1 gegen den von dem Behälterinneren auf den Rohrquerschnitt ein­ wirkenden Druck. Sie gestatten darüber hinaus eine geringe Drehung des Rohrs um den Symmetriepunkt der Teilkugel, die am Rohrende den Dom bildet. Diese Drehbewegung wird durch die Lippendichtungen 3 und 4 begrenzt. Obwohl die Drehbewegung begrenzt ist, so reicht sie aus, um eventuellen Rohrbruch durch Turbulenzen im Reaktionsmedium zu verhindern.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur dichten Befestigung eines Rohrs mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt in einer Behälter­ wand, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Rohrende in Verbindung mit einem Bauteil aus nach­ giebigem Material mit der Behälteraußenfläche ein Gelenk bil­ det und die Dichtigkeit des Rohrdurchgangs durch die Behäl­ terwand durch zumindest eine nachgiebige Dichtung gewähr­ leistet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Dichtung eine Lippendichtung ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk nur ein Teilgelenk ist und gebildet wird von dem kugeligen Rohrende, dessen Mittelpunkt auf der Längsachse des Rohrs liegt und von einem Zylinder begrenzt ist, des­ sen Achse mit der Rohrachse zusammenfällt, wobei der Radius kleiner ist als der Kugelradius und größer ist als der Außenradius des Rohres und sich dieser Kugelausschnitt in Berührung mit zwei nachgiebigen Dichtungen befindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr UV-Strahler enthält.