DE3913800A1

DE3913800A1 - Accommodation of thermal expansion in pipework - has short branch pipe welded to main pipe forming cylindrical chamber enclosing sealed flexible metal bellows

Info

Publication number: DE3913800A1
Application number: DE19893913800
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Grabietz
Original assignee: INPLANA INDUSTRIEANLAGENPLANUN
Current assignee: INPLANA INDUSTRIEANLAGENPLANUN
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1990-10-31

Abstract

A pipe-work installation, in which a liq. circulates, is provided with an overpressure protection device to prevent damage to the pipework in the event of a pressure rise due to expansion of the liq. as a result of temp. changes. The device consists of a short branch pipe (2) which is welded to the main pipe (1). The branch pipe (2) forms a cylindrical chamber which encloses a sealed flexible metal bellows (3) which is filled with a gas, pref. air. The expansion of the liq. in the pipework is compensated by the compression of the bellows. USE - Accommodation of thermal expansion in pipework.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckentlastung von geschlossenen, mit Flüssigkeit gefüllten und mit Wärme beaufschlagten Räumen, insbesondere von beidendig durch Schieber, Ventile oder dergleichen abgeschlossenen Rohrlei tungsabschnitten.The invention relates to a device for pressure relief of closed, filled with liquid and with heat rooms, especially from both ends Slides, valves or the like sealed Rohrlei sections.

In den unterschiedlichsten technischen Bereichen und insbe sondere in der chemischen Industrie muß dafür Sorge getragen werden, daß mit Flüssigkeiten gefüllte Räume und insbesonde re Rohrleitungen mit Schutzeinrichtungen versehen sind, die sicherstellen, daß bei auftretenden Druckerhöhungen infolge einer temperaturbedingten Volumenvergrößerung der jeweiligen Flüssigkeit keine Wandungs- bzw. Rohrleitungsbrüche auftre ten und evtl. gefährliche Flüssigkeiten ins Freie austreten. Solche durch Temperatureinflüsse bedingte Volumenvergrößerun gen von sich in Rohrleitungen befindenden Flüssigkeiten kön nen insbesondere dann gefährlich werden, wenn Rohrleitungsab schnitte beispielsweise zu Inspektions- oder Reparaturzwec ken durch Schieber abgetrennt sind und Nachheizeffekte durch den jeweiligen Rohrleitungsabschnitt umgebende Heizeinrich tungen oder auch durch starke Sonneneinstrahlung auftreten.In the most diverse technical areas and esp This is particularly important in the chemical industry be that rooms filled with liquids and in particular re pipes are provided with protective devices that make sure that if pressure increases as a result of a temperature-related increase in volume of the respective Liquid no wall or pipe breaks and possibly dangerous liquids can escape into the open. Such volume increases caused by temperature influences liquids in pipelines NEN become particularly dangerous when piping cuts, for example, for inspection or repair purposes ken are separated by sliders and after-heating effects heating device surrounding the respective pipeline section or occur due to strong sunlight.

Bekannt ist es, diese Gefahr durch Anbringung von Sicher heitsventilen zu beseitigen, die bei einem vorgebbaren Druck öffnen und somit verhindern, daß der Druck in der jeweiligen Rohrleitung einen zulässigen Maximaldruck überschreitet. Da durch derartige Sicherheitsventile austretende Flüssigkeit jedoch in den meisten Fällen nicht ins Freie gelangen darf, müssen diese Sicherheitsventile durch Auffangleitungen mit einander verbunden sein, was insbesondere dann zu einem er heblichen Aufwand führt, wenn eine Vielzahl kurzer, separat abschließbarer Rohrleitungsabschnitte vorhanden ist und ge schützt werden muß.It is known to secure this danger by attaching it to eliminate safety valves at a predetermined pressure open and thus prevent the pressure in the respective Pipeline exceeds a permissible maximum pressure. There liquid escaping through such safety valves however, in most cases it must not be allowed to go outdoors, must have these safety valves through collecting lines be connected to one another, which then becomes a particular one considerable effort, if a large number of short, separately lockable pipe sections are available and ge must be protected.

Außerdem besteht ein Nachteil der bekannten Sicherheitsven tile darin, daß sie zu Überprüfungs- und Wartungszwecken in gewissen Zeitabschnitten demontiert und überprüft werden müs sen, was wiederum einen entsprechenden Aufwand erfordert. Außerdem ist die momentane Funktionstüchtigkeit eingebauter Sicherheitsventile im Regelfall ohne Demontage des jeweili gen Ventils nicht überprüfbar.There is also a disadvantage of the known security veins tile in that they are used for inspection and maintenance purposes certain periods of time must be dismantled and checked sen, which in turn requires a corresponding effort. In addition, the current functionality is more integrated Safety valves as a rule without dismantling the respective Cannot be checked against the valve.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß unter einwand freier Gewährleistung der geforderten Sicherheitsfunktion jeglicher Flüssigkeitsaustritt in die Atmosphäre unter gleichzeitiger Vermeidung von Sammelrohrleitungen vermieden werden kann und außerdem der Funktionszustand lokal und ohne Demontage einwandfrei und schnell überprüfbar ist.The object of the invention is a device of the beginning specified type in such a way that under fault free guarantee of the required safety function any liquid leaks into the atmosphere below avoided at the same time avoiding manifolds can be and also the functional state locally and without Disassembly is flawless and can be checked quickly.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen durch eine mit dem jeweiligen Raum flüssigkeitsdicht verbind bare Kompensationskammer, in der ein geschlossener, mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft gefüllter und kompressibel ausgebildeter Körper angeordnet ist, wobei ein Teilbereich der Wandung dieses Körpers von einem Wandungsbe reich der Kompensationskammer gebildet ist.This object is essentially achieved according to the invention through a liquid-tight connection to the respective room bare compensation chamber, in which a closed, with a gaseous medium, especially air filled and compressible trained body is arranged, wherein a Part of the wall of this body from a wall rich the compensation chamber is formed.

Vorzugsweise ist der kompressible Körper über einen Klemm flansch zwischen dem als Flansch ausgebildeten freien Ende der Kompensationskammer und einem Schauglas gehaltert, das über einen Befestigungs-Ringflansch gegen den Klemmflansch verspannt ist. Der kompressible Körper ist dabei vorzugswei se zumindest zum Teil faltenbalgartig ausgebildet.The compressible body is preferably via a clamp flange between the free end designed as a flange the compensation chamber and a sight glass, which via a fastening ring flange against the clamping flange is tense. The compressible body is preferably two se at least partially formed bellows-like.

Das Volumen der Kompensationskammer und damit auch das ver ringerbare Volumen des kompressiblen Körpers wird jeweils in Abhängigkeit von den Einsatzgegebenheiten der erfindungsgemä ßen Vorrichtung dimensioniert, so daß die maximal mögliche Volumenvergrößerung der in dem geschlossenen Raum enthalte nen Flüssigkeit stets mit Sicherheit kompensiert werden kann und somit in dem Gesamtraum, der beispielsweise von einer beidendig abgeschlossenen Rohrleitung und der Kompensations kammer gebildet ist, keine durch Temperatureinwirkung beding te unzulässige Druckerhöhung eintreten kann.The volume of the compensation chamber and thus also the ver writable volume of the compressible body is in each case Dependence on the application conditions of the invention Dimensioned device so that the maximum possible Volume increase contained in the closed room liquid can always be compensated with certainty and thus in the total space, for example of one pipeline closed at both ends and the compensation chamber is formed, none due to the effects of temperature impermissible pressure increase can occur.

Aufgrund des erfindungsgemäßen, mit einer Vergrößerung des der eingeschlossenen Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Rau mes verbundenen Kompensationsprinzips wird jeglicher Flüssig keitsaustritt in die Atmosphäre, bzw. ein Flüssigkeitsüber tritt in Sicherheitsventilen nachgeschaltete Sammelräume ver mieden.Because of the invention, with an enlargement of the of the liquid available rau The associated compensation principle turns any liquid escapes into the atmosphere or a liquid overflow enters collection rooms downstream in safety valves avoided.

Außerdem ist von wesentlichem Vorteil, daß über eine Inspek tionsöffnung im Abschlußdeckel und insbesondere über ein eine Abschlußwand bildendes Schauglas jederzeit und auf äußerst einfache Weise überprüft werden kann, ob in den In nenraum des Faltenbalgs Flüssigkeit eingetreten ist. Tritt dieser Fall auf, dann bedeutet dies, daß der kompressible Körper undicht geworden ist und seine Funktion nicht mehr er füllen kann. In diesem Falle, bei dem eine Auswechslung des Kompensationskörpers erfolgen muß, besteht aber keinerlei Ge fahr des Austritts evtl. gefährlicher Flüssigkeiten, da die Kompensationskammer als solche auch bei defektem Kompensati onskörper weiterhin hermetisch verschlossen ist.It is also of great advantage that an inspec tion opening in the end cover and in particular via a a sight glass forming an end wall at any time and on can be checked in an extremely simple manner whether in the In inside the bellows liquid has entered. Kick this case on, then it means that the compressible Body has become leaky and its function no longer it can fill. In this case, where a replacement of the Compensation body must be done, but there is no Ge drive the discharge of possibly dangerous liquids, because the Compensation chamber as such even if the compensation is defective body is still hermetically sealed.

Im Falle besonders kritischer Gegebenenheiten ist es auch möglich, die Funktionstüchtigkeit der erfindungsgemäßen Vor richtung in eine Fernüberwachung zu integrieren. Dazu sind lediglich einfache Überwachungsorgane erforderlich, die auf das Eindringen von Flüssigkeit in den Kompensationskörper an sprechen.In the case of particularly critical circumstances, it is also possible, the functionality of the invention to integrate direction in a remote monitoring. To do this only simple monitoring bodies are required, which are based on the penetration of liquid into the compensation body speak.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Particularly advantageous embodiments of the invention are shown in Subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich nung erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht einer in eine Rohrleitung integrierten Druck entlastungsvorrichtung nach der Erfindung.An embodiment of the invention is based on the drawing explained; the only figure of the drawing shows a schematic Sectional view of a pressure integrated in a pipeline Relief device according to the invention.

Die Zeichnung zeigt einen Abschnitt einer Rohrleitung 1, die beidendig durch Schieber oder dergleichen abschließbar ist. Eine derartige Rohrleitung dient beispielsweise zum Trans port chemischer Flüssigkeiten, die nicht ins Freie gelangen dürfen. Aus Gründen des Gefrierschutzes oder sonstigen Grün den können solche Rohrleitungen beheizt ausgebildet sein, aber es ist auch möglich, daß durch starke Sonneneinstrah lung eine Aufheizung solcher im Freien verlegter Rohre er folgt. Dies kann insbesondere dann gefährlich werden, wenn Rohrabschnitte aufgrund von Reparatur- oder Wartungsarbeiten beidendig abgeschlossen sind und durch Nachheizeffekte oder auch durch Sonneneinstrahlung die sich in dem abgeschlosse nen Rohrabschnitt befindende Flüssigkeit erwärmt wird und eine entsprechende Volumenerhöhung eintritt.The drawing shows a section of a pipeline 1 , which can be closed at both ends by a slide or the like. Such a pipeline is used, for example, for the transport of chemical liquids that must not be allowed to escape into the open. For reasons of freeze protection or other greens such pipelines can be heated, but it is also possible that heating of such pipes laid outdoors he follows due to strong sun radiation. This can be particularly dangerous if pipe sections are closed at both ends due to repair or maintenance work and the liquid in the closed pipe section is heated by post-heating effects or by sunlight and a corresponding increase in volume occurs.

Um in solchen Fällen ein Platzen von Rohren zu verhindern, ist die Verwendung geeigneter Sicherheitseinrichtungen vorge schrieben, die sicherstellen, daß ein unzulässiger Druckauf bau ebenso verhindert wird wie ein Austreten der jeweiligen Flüssigkeit.To prevent pipes from bursting in such cases, the use of suitable safety devices is recommended wrote to ensure that an illegal print construction is prevented as well as the respective Liquid.

Dazu ist entsprechend der Darstellung in der Zeichnung gemäß der Erfindung in die Rohrleitung 1 ein Rohrstutzen 4 einge schweißt, der eine ebenfalls rohrförmig ausgebildete Kompen sationskammer 2 trägt, in der ein kompressibler, mit Luft ge füllter Körper 3 angeordnet ist.For this purpose, according to the representation in the drawing according to the invention, a pipe socket 4 is welded into the pipe 1 , which also carries a tubular compensation chamber 2 , in which a compressible, air-filled body 3 is arranged.

Dieser kompressible Körper 3 besteht z.B. aus einem metalli schen Faltenbalg 6 oder einem Kunststoffbalg, beispielsweise aus PTFE, der flüssigkeitsseitig durch eine Wand 7 abge schlossen ist und am gegenüberliegenden Ende dicht mit einem Klemmflansch 8 verbunden ist. Der Klemmflansch 8 liegt unter Zwischenschaltung geeigneter Dichtungsmittel auf einem End flansch 9 der rohrförmigen Kompensationskammer 2 auf und wird über ein Schauglas 5, das abdichtend am Klemmflansch 8 anliegt, mittels eines Befestigungs-Ringflansches 10 gehal tert, der bezüglich des Endflansches 9 mittels geeigneter Bolzen verspannbar ist.This compressible body 3 consists, for example, of a metallic bellows 6 or a plastic bellows, for example made of PTFE, which is closed on the liquid side by a wall 7 and is tightly connected at the opposite end to a clamping flange 8 . The clamping flange 8 lies with the interposition of suitable sealants on one end flange 9 of the tubular compensation chamber 2 and is held via a sight glass 5 , which rests sealingly on the clamping flange 8 , by means of a fastening ring flange 10, which can be clamped with respect to the end flange 9 by means of suitable bolts is.

Tritt nunmehr in der ein abgeschlossenes Volumen an Flüssig keit enthaltenden, beidendig verschlossenen Rohrleitung 1 temperaturbedingt eine Volumenvergrößerung auf, dann wird der kompressible Körper 3 in Abhängigkeit von dem sich erge benden Druckanstieg komprimiert, was zu einer entsprechenden Vergrößerung des der Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Vo lumens und als Folge davon zu einer Vermeidung eines unzuläs sigen Druckanstiegs führt.Now occurs in the pipeline 1 containing a closed volume of liquid, closed at both ends, a volume increase due to temperature, then the compressible body 3 is compressed depending on the resultant pressure increase, resulting in a corresponding increase in the volume of the liquid available volume and as a result leads to an avoidance of an inadmissible pressure rise.

Von besonderer Bedeutung ist dabei einerseits, daß das den unzulässigen Druckanstieg verhindernde Organ, nämlich der kompressible Körper, keinerlei störungsanfällige und mit den beweglichen Elementen eines Ventils vergleichbare Komponen ten enthält und daß andererseits die Funktionstüchtigkeit dieses thermischen Druckschutzes durch einfache optische Sichtkontrolle überprüfbar ist. Solange sich nämlich inner halb des geschlossenen Faltenbalgs keine Flüssigkeit befin det, ist der Druckschutz voll funktionstüchtig, und das Feh len von Flüssigkeit innerhalb des Faltenbalgs bzw. das Vor handensein von Flüssigkeit läßt sich vor Ort durch eine ein fache Sichtkontrolle über das Schauglas 5 bewerkstelligen.Of particular importance is on the one hand that the inadmissible pressure rise preventing organ, namely the compressible body, contains no components susceptible to failure and comparable to the moving elements of a valve, and that on the other hand the functionality of this thermal pressure protection can be checked by simple visual inspection. As long as there is no liquid inside the closed bellows, the pressure protection is fully functional, and the lack of liquid within the bellows or the presence of liquid can be accomplished on site by a simple visual inspection of the sight glass 5 .

Im Hinblick auf die Forderung nach einer wirtschaftlichen Realisierung eines derartigen thermischen Druckschutzes ist es weiterhin von Vorteil, daß praktisch sämtliche Bestandtei le handelsüblich sind und im wesentlichen nur eine Verbin dung zwischen Faltenbalg 6 und Klemmflansch 8 bzw. Abschlußwand 7 geschaffen werden muß, wobei die Faltenbalglänge und die entsprechende Länge der Kompensationskammer entsprechend den jeweils gegebenen Forderungen gewählt werden können.With regard to the demand for an economical implementation of such a thermal pressure protection, it is also advantageous that practically all constituents are commercially available and essentially only a connection between bellows 6 and clamping flange 8 or end wall 7 must be created, the bellows length and the corresponding length of the compensation chamber can be selected according to the given requirements.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als in eine Rohrleitung einschweißbare Einheit ausgebildet, aber es ist selbstver ständlich, daß die Kompensationskammer 2 mit entsprechenden Anschlußflanschen ausgestattet sein kann oder ein einziger Anschlußflansch vorgesehen wird, wenn eine Verbindung mit einer vorhandenen Rohrabzweigung möglich ist.In the embodiment shown in the drawing, the device according to the invention is designed as a unit that can be welded into a pipeline, but it is self-evident that the compensation chamber 2 can be equipped with corresponding connection flanges or a single connection flange is provided if a connection to an existing pipe branch is possible is.

Claims

1. Device for pressure relief of closed, liquid-filled and heat-charged rooms, in particular of pipeline sections closed at both ends by slides, valves or the like, characterized by a compensation chamber ( 2 ) which is liquid-tight and bindable with the respective space ( 1 ), in which is a closed ner, with a gaseous medium, in particular air filled and compressible trained body ( 3 ) is arranged, a portion of the wall of this body pers ( 3 ) from a wall region ( 5 ) of the compensation chamber ( 2 ) is formed .

2. Device according to claim 1, characterized in that the compensation chamber (2) is designed cylindrical and the compressible body (3) via a clamping flange (8) between the designed as a flange (9) free En de of the cylindrical chamber (2) and a Closure lid is held.

3. Device according to claim 2, characterized, that a tightly closable In inspection opening is provided.

4. The device according to claim 1, characterized in that the compressible body ( 3 ) via a clamping flange ( 8 ) between the flange ( 9 ) designed free end of the compensation chamber ( 2 ) and a sight glass ( 5 ) is held over a Fastening ring flange ( 10 ) is clamped against the clamping flange ( 8 ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compressible body ( 3 ) is at least partially fal tenbalgartig.

6. The device according to claim 5, characterized in that the compressible body ( 3 ) consists of one of the cross-sectional shape of the compensation chamber ( 2 ) substantially adapted bellows ( 6 ) which has a liquid end wall ( 7 ) and at the opposite end is connected to a clamping flange ( 8 ).

7. The device according to claim 6, characterized in that the bellows ( 6 ), the end wall ( 7 ) and the clamping flange ( 8 ) made of chemically resistant materials, in particular be made of a chemically resistant metal be.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation chamber ( 2 ) is designed in the manner of a T-Rohrab section and in a pipe ( 7 ) a weldable or between two pipe sections can be flanged.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the end wall ( 7 ) of the bellows ( 6 ) is essentially flush with the wall of the pipe to be protected ( 7 ).