DE3927436A1 - Hochfeste rohrverbindung fuer schachtfoerderrohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zwischen zwei Förderleitungsrohren einer Förderrohrleitung zum Einsatz in Bergwerksschächten, die an ihren Enden mit Außengewinden versehen sind und einer Verbindungsmuffe, die an ihren En­ den mit Innengewinden zur Verbindung mit den Außengewinden der Förderleitungsrohre versehen ist.

Derartige Förderleitungsrohre werden als Transportkanal für flüssige, viskose Medien hohen spezifischen Gewichtes ein­ gesetzt und hängen oft senkrecht frei über relativ große Längen. Sie werden beispielsweise als Förderleitungen in befahrenen Bergwerksschächten eingesetzt, um Beton in große Tiefen, die bis zu 1000 m und mehr reichen können, zum Ver­ bauen an die Bergwerkssohle zu transportieren. Problema­ tisch dabei ist das Gewicht des freihängenden Rohres samt der Rohrfüllung, ferner ist in befahrenen Schächten eine sehr hohe Sicherheit gegen Bersten und Abriß erforderlich.

Bisher werden derartige Rohre an ihren Enden z.B. mit Flan­ schen versehen und die Flansche miteinander verschraubt. Bei der Flanschbemessung wird die maximale Vertikallast auf die Querschnittsfläche des lichten Rohres umgerechnet, der sich daraus ergebende Betriebsdruck ermittelt und der Flansch mit dem zulässigen nächsthöheren Betriebsdruck für Flansche nach DIN 2 401 gewählt. Dies führt bei längeren Schachtrohrleitungen zu Flanschen großer, schwerer Bauart, die ggf. die erforderlichen Sicherheitsnormen nicht erfül­ len. Daher sind derartige Stränge in ihrer maximalen Bau­ länge begrenzt. Auch bauen derartige Schachtförderleitungen sehr groß im Durchmesser und eignen sich nicht zum Einbau in befahrene Schächte.

Ein Problem besteht darin, daß diese Förderleitungsrohre gewalzt sind und ihre Außen- und Innendurchmesser einer re­ lativ großen Toleranzbreite unterliegen. Die Innendurchmes­ ser mehrerer miteinander verbundenen Rohre fluchten oft nicht und es kommt zu Absätzen, an denen sich das geförder­ te Medium, nämlich Beton, aufhängen kann. Derartige Aufhän­ gungen können zu wachsen und die gesamte Förderrohrleitung verstopfen, die damit unpassierbar wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohrverbin­ dung für Förderleitungsrohre zu schaffen, die klein und leicht baut, eine ausreichend hohe Tragkraft aufweist, in­ nen völlig glatt ist und ohne großen Aufwand eingebaut und im Betrieb leicht überprüft werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Verbindungsmuffe einen radial nach innen weisenden, maßgenau auf einen vor­ bestimmten Muffeninnendurchmesser bearbeiteten Muffenabsatz aufweist, die Förderleitungsrohre an ihren Rohrenden einen Bereich mit einem maßgenau bearbeiteten, mit dem Muffen­ innendurchmesser übereinstimmenden Rohrinnendurchmesser aufweisen und die Innengewinde der Muffe mit einem gewinde­ freien Zentrierungsabstand zu den Stirnflächen des Muffen­ absatzes und die Außengewinde der Förderleitungsrohre mit einem gewindefreien Zentrierungsabstand zu den Stirnflächen der Rohrenden versehen sind, wobei die gewindefreien Zen­ trierungsabstände zueinander paßgenau sind.

Durch diese Maßnahmen wird eine Rohrverbindung für Schacht­ förderrohrleitungen geschaffen, deren Innendurchmesser ab­ satzfrei aufeinander abgestimmt sind; ein Aufhängen des Fördergutes wird dadurch vermieden. Durch eine paßgenaue Quermarkierung wird sichergestellt, daß die Gewinde voll­ ständig tragend miteinander verschraubt werden und damit eine stets ausreichend hohe und sichere Tragkraft gewähr­ leistet ist.

Durch markierte Einführungszonen kann von außen mit einem Blick überprüft werden, ob die Rohrverbindung bis zu den geplanten Stirnflächen richtig angezogen ist. Durch lange und leicht gängige Trapezgewinde kann eine Handverschrau­ bung erfolgen. Zusätzliche Werkzeuge erübrigen sich. Der Zusammenbau der einzelnen Förderleitungsrohre kann daher vor Ort schnell und mit einfachen Mitteln erfolgen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeich­ nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 den stirnseitigen Abschnitt eines Förderrohres, teilweise geschnitten, mit paßgenauem radial äuße­ ren Zentrierungsabstand, maßgenau bearbeitetem Rohrinnendurchmesser, geplanter Stirnfläche, zylin­ drischem Trapezgewinde und toleriert bearbeiteter Einführungszone;

Fig. 2 eine Verbindungsmuffe, mit mittigem Muffenabsatz mit maßgenau bearbeitetem Muffeninnendurchmesser, mit paßgenauem radial inneren Zentrierungsabstand, geplanten Stirnflächen, zylindrischem Innengewinde und an beiden Enden mit weiter Toleranz bearbeite­ ten Einführungszonen zur Anfasung und Verbindung mit Förderleitungsrohren nach der Fig. 1;

Fig. 3 eine Rohrverbindung zwischen zwei Förderleitungs­ rohren nach der Fig. 1 mit einer Verbindungsmuffe nach der Fig. 2, teilweise geschnitten;

Fig. 4 eine Verbindungsmuffe nach der Fig. 2, mit radialen Bohrungen zur Aufnahme von Meßwertaufnehmern im Be­ reich des Muffenabsatzes;

Fig. 5 den Schnitt entlang der Linie A-B in der Fig. 4 durch eine Verbindungsmuffe mit radial gerichteten Meßwertaufnehmer-Bohrungen.

Die in der Fig. 3 dargestellte Rohrverbindung 10 besteht im wesentlichen aus einem ersten Förderleitungsrohr 11 und ei­ nem zweitem Förderleitungsrohr 12, die über eine Verbin­ dungsmuffe 13 miteinander verbunden sind. Ein Förderlei­ tungsrohr 11 bzw. 12, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, wird üblicherweise gewalzt und mit einem unbearbeiteten Innendurchmesser 26 und einem unbearbeiteten Außendurch­ messer 36 relativ weiter Toleranzen angeliefert. Diese Fer­ tigungstoleranzen können mehrere Millimeter betragen.

Zur Herstellung einer absatzfreien, hochtragfähigen Rohr­ verbindung werden die Rohrenden 37 der Förderleitungsrohre 11 bzw. 12 in einer Einführungszone 22 vorbestimmter Länge auf einen Außendurchmesser bearbeitet, der kleiner als der kleinste zu tolerierende unbearbeitete Außendurchmesser 36 ist. Mit einem Absatz 25 vorbestimmter Länge ist axial nach außen an die Einführungszone 22 anschließend ein zylindri­ sches Außengewinde 18 als Trapezgewinde nach DIN 380 ein­ gearbeitet. Dieses Außengewinde 18 geht axial nach außen in einem paßgenau bearbeiteten Zentrierabstand 16 über.

Die freien Rohrenden 37 der Förderleitungsrohre 11 bzw. 12 sind mit geplanten Stirnflächen 19 versehen. Die Außen­ gewinde 18 gehen mit Anfasungswinkeln 29 von vorzugsweise 60° in ausgekehlte Absätze 25 über. Durch diese ausgkehlten Absätze 25 wird ein spannungsfreier Übergang zu den Einfüh­ rungszonen 22 geschaffen, deren Ende durch quer zur Längs­ richtung rundum verlaufenden Quermarkierungen 23 an den Stirnflächen 19 abgewandten Seiten kenntlich gemacht sind.

Die unbearbeiteten Innendurchmesser 26 der Förderleitungs­ rohre 11 bzw. 12 im Anlieferungszustand werden an den Rohr­ enden 37 in einem vorbestimmten, sich axial nach innen er­ streckenden Bereich auf einen maßgenau eng tolerierten Rohrinnendurchmessern 14 bearbeitet. Der Bereich diese Rohrinnendurchmesser 14 geht axial nach innen mit einer An­ schrägung 24 in den unbearbeiteten Innendurchmesser 26 über. Um zu vermeiden, da8 sich Materialanhäufungen fest­ setzen können sind diese Anschrägungen 24 sehr flach ange­ winkelt, vorzugsweise mit einem Anschrägungswinkel von un­ ter 15 Grad. Die Rohrinnendurchmesser 14 sind dabei so ge­ wählt, daß sie größer sind als die größten zu tolerierende unbearbeitete Innendurchmesser 26 im Anlieferungszustand.

Jeweils zwei dieser Förderleitungsrohre 11 und 12 werden mit einer Verbindungsmuffe 13, wie sie in der Fig. 2 darge­ stellt ist, miteinander zu Schachtförderrohrleitungen größerer Länge verbunden. Die Verbindungsmuffe 13 ist im Bereich ihrer querverlaufenden Mittellinie 39 mit einem ra­ dial nach innen weisenden Muffenabsatz 20 versehen und als spiegelbildlich bearbeitete Doppelmuffe ausgebildet. Der Muffenabsatz 20 weist einen maßgenau bearbeiteten, eng to­ lerierten Muffeninnendurchmesser 15 auf, der erfindungsge­ mäß mit den bearbeiteten Rohrinnendurchmessern 14 der Förderleitungsrohre 11 und 12 übereinstimmt.

In axialer Richtung ist der Muffenabsatz 20 zu beiden Muf­ fenenden 38 hin mit geplanten Stirnflächen 21 versehen, die eng toleriert und flüssigkeitsdicht mit den Stirnflächen 19 der Förderleitungsrohre 11 und 12 in Wirkverbindung bring­ bar sind. An die radial verlaufenden Stirnflächen 21 schließen sich rechtwinkelig axial verlaufende Zentrier­ abstände 16 a an, die mit den Zentrierabständen 16 der Förderleitungsrohre 11 und 12 korrespondieren.

In einem vorbestimmten Abstand schließen sich axial nach außen, d.h. in Richtung auf die Muffenenden 38, zylindri­ sche Innengewinde 17 nach DIN 380 an. In diese als zylin­ drische Trapezgewinde ausgebildeten Innengewinde 17 sind die Außengewinde 18 der Förderleitungsrohre 11 und 12 von Hand einschraubbar.

Axial nach außen schließen sich an die Innengewinde 17 Ein­ führungszonen 32 an, die innen weit toleriert bearbeitet sind und mit den außen bearbeiteten Einführungszonen 22 der Förderleitungsrohre 11 und 12 korrespondieren. Die Außen­ oberfläche 40 der Verbindungsmuffe 13 weist an beiden Muf­ fenenden 38 Anschrägungen 30 auf, die radial nach innen und axial nach außen verlaufen. Die Anschrägungen 30 sind rela­ tiv flach und weisen einen Winkel von vorzugsweise 15 Grad auf. Mit diesen flachen Anschrägungen 30 soll ein Anlaufen der Rohrverbindungen 10 am Gebirge oder an festen Schacht­ einbauten vermieden werden. Die Lage der Anschrägung 30 ist so gewählt, daß die Wandstärke der Muffe 13 im Bereich der Gewinde 17 nicht geschwächt wird.

Sollen die Förderleitungsrohre 11 bzw. 12 für gasführende Schachtförderrohrleitungen verwendet werden, so können in die Stirnflächen 19 der Rohrenden 37 Ausnehmungen 27 vorge­ sehen werden, wie sie in der Fig. 1 strichliert dargestellt sind. In diese Ausnehmungen 27 können dann Dichtringe 28 eingelegt werden, die eine gasdichte Abdichtung zwischen den Stirnflächen 19 der Förderleitungsrohre 11 und 12 und den Stirnflächen 21 des Muffenabsatzes 20 einer Verbindungs­ muffe 13 bewirken.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführung einer Sondermuffe 31 sind im Bereich der Mittellinie 39 drei, jeweils um 120 Grad gegeneinander versetzte, radial verlaufende Bohrungen 33 vorgesehen. Diese radial verlau­ fenden Bohrungen 33 dienen der Aufnahme von nicht näher dargestellten Meßwertaufnehmern. Werden keine Meßwertauf­ nehmer in die Bohrungen 33 eingesetzt, so sind sie mit Ver­ schlußschrauben 34, wie eine in der Fig. 5 dargestellt ist, verschlossen.

Damit sich an diesen Verschlußschrauben 34 keine Ablagerun­ gen des geförderten Gutes absetzen können, werden sie vor der Bearbeitung mit einem vorbestimmten Überstand einge­ schraubt und mit Markierungen 35 in ihrer Lage zu der Au­ ßenoberfläche 40 markiert. Nach der Bearbeitung sind die Verschlußschrauben 35 überstandsfrei gleichen dem Muffen­ innendurchmesser 15 im Bereich des Muffenabsatzes 20. Um zu gewährleisten, daß die Verschlußschrauben 34 wieder richtig in die zugehörige Bohrung 33 eingesetzt wird, sind sie in­ dividuell markiert.

Die Überprüfbarkeit der korrekten Verbindung bei der Mon­ tage der Rohrverbindungen 10 und im eingebauten Zustand wird durch die umlaufenden Quermarkierungen 23 sicherge­ stellt. Da die Gewinde 17 und 18 relativ leicht gängig sind, können die Rohrverbindungen 10 handverschraubt wer­ den, zusätzliches Werkzeug ist nicht erforderlich.

Die Gewinde 17 und 18 sind relativ lang, wodurch sie auch bei großer Belastung sehr tragfähig sind und die im Bergbau vorgeschriebene hohe, 6-fache Sicherheit gegenüber der Materialstreckgrenze gewährleisten. Zusätzliche dynamische Belastungen, beispielsweise durch Pumpenstöße, werden durch die vorhandenen Sicherheitsreserven problemlos aufgenommen. Durch die maßgenauen Rohrinnendurchmesser 14 und die Muf­ feninnendurchmesser 15 sind die Übergänge absatzfrei und Materialaufhängungen und ein Zusetzen werden vermieden. Da die Gewinde 17 und 18 auf allen Flanken tragen, ist auch beim unbeabsichtigen Lösen der Rohrverbindung 10 um mehrere Gewindegänge immer noch eine ausreichende Tragfähigkeit ge­ währleistet.

Die Rohrverbindung 10 ist durch die geplanten Stirnflächen 19 und 21 flüssigkeitsdicht und kann durch Einlegen von Dichtringen 28 auch gasdicht gemacht werden. Die aufwendige rechnergesteuerte Aufzeichnung der Verschraubmomente, wie sie bei konischen Gewindeverbindungen erforderlich ist, kann entfallen, Handverschraubung hat sich als ausreichend erwiesen. Durch die Anschrägungen 30 der Rohrverbindungen 10 kann eine derartige Rohrleitung bei der Montage auch nicht an festen Einbauten oder am Gebirge hängen bleiben.

Durch definierten Spalte zwischen den Einführungszonen 22 der Förderleitungsrohre 11 und 12 und den Einführungszonen 32 der Verbindungsmuffe 13 kann die Rohrverbindung erfor­ derlichenfalls auch geklebt werden. Dabei wird der Kleber im Bereich der der Einführungszonen 22 auf die Förderlei­ tungsrohre 11 bzw. 12 aufgetragen. Bedingt durch die axiale Anordnung dieser Flächen kommen die Gewinde 17 bzw. 18 nicht mit dem Kleber in Berührung. Auf diese Weise wird eine Verschmutzung oder Beschädigung der Innengewinde 17 oder Außengewinde 18 auch beim Lösen wirksam vermieden.

Bezugszeichen:

10 Rohrverbindung
11 erstes Förderleitungsrohr
12 zweites Förderleitungsrohr
13 Verbindungsmuffe
14 Rohrinnendurchmesser
15 Muffeninnendurchmesser
16 Zentrierabstand
16 a Zentrierabstand
17 Innengewinde
18 Außengewinde
19 Stirnfläche
20 Muffenabsatz
21 Stirnfläche
22 Einführungszone
23 Quermarkierung
24 Anschrägung
25 Absatz
26 unbearbeiteter Innendurchmesser
27 Ausnehmung
28 Dichtring
29 Anfasungswinkel
30 Anschrägung
31 Sondermuffe
32 Einführungszone
33 Bohrung
34 Verschlußschraube
35 Markierung
36 unbearbeiteter Außendurchmesser
37 Rohrende
38 Muffenende
39 Mittellinie
40 Außenoberfläche

Claims (13)

1. Rohrverbindung zwischen zwei Förderleitungsrohren einer Förderrohrleitung zum Einsatz in Bergwerksschächten, die an ihren Enden mit Außengewinden versehen sind und einer Ver­ bindungsmuffe, die an ihren Enden mit Innengewinden zur Verbindung mit den Außengewinden der Förderleitungsrohre versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs­ muffe (13) einen radial nach innen weisenden, maßgenau auf einen vorbestimmten Muffeninnendurchmesser (15) bearbeite­ ten Muffenabsatz (20) aufweist, die Förderleitungsrohre (11, 12) an ihren Rohrenden (37) einen Bereich mit einem maßgenau bearbeiteten, mit dem Muffeninnendurchmesser (15) übereinstimmenden Rohrinnendurchmesser (14) aufweisen und die Innengewinde (17) der Muffe (13) mit einem gewinde­ freien Zentrierungsabstand (16 a) zu den Stirnflächen (19) des Muffenabsatzes (20) und die Außengewinde (18) der Förderleitungsrohre (11, 12) mit einem gewindefreien Zen­ trierungsabstand (16) zu den Stirnflächen (21) der Rohren­ den (37) versehen sind, wobei die gewindefreien Zentrie­ rungsabstände (16, 16 a) zueinander paßgenau sind.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der Förderleitungsrohre (11, 12) mit der Mittelachse der Muffe (13) im Bereich des Muffenabsat­ zes (20) übereinstimmen.

3. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die bearbeiteten Rohrinnendurchmesser (14) eng toleriert sind und diese bearbeiteten Bereiche an ihren, den Rohrenden (37) abgewandten, axial innen liegenden Seiten jeweils mit einer Anschrägung (24) in die unbearbei­ teten Innendurchmesser (26) übergehen.

4. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnflächen (21) des Muffenabsatzes (20) und die Stirnflächen (19) der Förderleitungsrohre (11, 12) geplant sind.

5. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außengewinde (18) der Förderleitungs­ rohre (11, 12) axial nach innen mit einem Absatz (25) in eine mit weiter Toleranz bearbeitete, bis zu einer Quermar­ kierung (23) reichenden Einführungszone (22) vorbestimmter Länge übergehen.

6. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der unbearbeitete Außendurchmesser (36) eines Förderleitungsrohres (11, 12) an den Quermarkierungen (23) axial nach außen in die Einführungszonen (22) übergeht.

7. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmuffe (13) axial außerhalb der Innengewinde (17) mit axial nach außen verlaufenden Einführungszonen (32) versehen ist, die unter Bildung defi­ nierter radialer Spalte mit den Einführungszonen (22) der Förderleitungsrohre (11, 12) korrespondieren.

8. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den geplanten Stirnflächen (21) eines Förderleitungsrohres (11, 12) ringförmige Ausnehmung (27) zur Aufnahme von Dichtringen (28) vorgesehen sind.

9. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, da8 die Verbindungsmuffe (13) an ihren Enden (38) radial außen mit Anschrägungen (30) zur Anfasung an die Quermarkierungen (23) der eingeschraubten Förderlei­ tungsrohre (11, 12) versehen ist.

10. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmuffe (13) im Bereich ih­ res mittigen Muffenabsatzes (20) mit radial gerichteten Bohrungen (33) versehen ist.

11. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (33) um jeweils 120 Grad gegeneinander versetzt und mit Verschlußschrauben (34) ver­ schließbar sind, die im eingeschraubten Zustand mit dem Muffenabsatz (20) paßgenau auf den Muffeninnendurchmesser (15) bearbeitet sind.

12. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußschrauben (34) mit Markie­ rungen (35) versehen sind, die mit Markierungen auf der Außenoberfläche (40) der Verbindungsmuffe (13) korrespon­ dieren.

13. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungen (33) Meßwertaufnehmer einsetzbar sind.