DE4121265C1

DE4121265C1 - Joint compensator for gas or liq. carrying pipelines - has welding ends with circular stops, with spherical zones on side away from compensator

Info

Publication number: DE4121265C1
Application number: DE19914121265
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Hans Rattay & Co Kg 4224 Huenxe De GmbH
Current assignee: Hans Rattay & Co Kg 4224 Huenxe De GmbH
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1992-05-21
Anticipated expiration: 2011-06-28

Abstract

The expansion joint for pipelines carrying gas liq. consists of a compensator bellows, connected to pipeline ends by welding ends (2). The latter have annular stops (4), with a spherical zone (5) on the side away from the compensator (3). There is a housing (8), with a jacket (7) and annular faces (6), which have spherical zones (9), corresponding to those of the stops. The centre (M) of the circle forming the spherical zones, is located on the pipeline axis (A) between the stops. ADVANTAGE - Simple design and mfr. movement freedom in any plane, and uniform force distribution.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenk-Kompensator für insbesondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien vorgesehene Rohrleitungen, der mindestens aus an die Rohrleitungsenden anzuschließenden und mit einem Kompensatorbalg verbundenen Anschweißenden besteht.The invention relates to a joint compensator for especially for the transport of gaseous or liquid Media provided piping, at least from on the pipe ends to be connected and with a Compensator bellows connected welding ends.

Rohrleitungen, insbesondere Heiß- und Kälteleitungen verändern im Betrieb ihre Abmessungen. Aus diesem Grund sind zur Funktionsfähigkeit von Rohrleitungen Vorrich tungen zur Aufnahme von Dehnungen erforderlich. Man verwendet sogenannte Balgkompensatoren, die vorzugs weise mit Bälgen aus metallischen Werkstoffen, aber auch aus Gummi oder Kunststoff hergestellt werden. Ein derartiger Balg besteht aus einem gegenüber der Rohr leitung sehr dünnwandigem Material, das durch seine besondere Formgebung gegen auftretende Druckbean spruchungen beständig ist und infolge dieser Dünn wandigkeit sehr stark gebogen werden kann, wobei diese Verformung nur im elastischen Bereich des Werkstoffs möglich ist. Ein Kompensatorbalg in Form eines bei spielsweise aus Edelstahl hergestellten Wellrohres kann sich axial in der Wirkung eines Kolbens verhalten. Zur Aufnahme der Kräfte und zur Führung sind Axial- Kompensatoren mit Führungsrohren oder Gleitrohren aus gerüstet.Pipelines, especially hot and cold pipes change their dimensions during operation. For this reason are for the functionality of pipelines necessary to absorb strains. Man uses so-called bellows expansion joints, which are preferred wise with bellows made of metallic materials, however can also be made of rubber or plastic. A such bellows consists of one opposite the pipe very thin-walled material, due to its special shape against pressure beans is stable and due to this thin wall can be bent very strongly, this Deformation only in the elastic range of the material is possible. A compensator bellows in the form of a for example, corrugated tube made of stainless steel behave axially in the action of a piston. To Absorption of forces and for guidance are axial Compensators with guide tubes or sliding tubes equipped.

Neben derartigen Axial-Kompensatoren sind Radial-Kom pensatoren unter Verwendung von Kompensatorbälgen be kannt, deren Biegsamkeit genutzt wird. Die Axialkraft wird durch ein an den Anschweißenden des Metallbalgs angebrachtes Gestänge aufgenommen, das in der Balgmitte ein Lager besitzt. Um dieses Lager kann der Metallbalg gebogen werden, so daß von diesem Bauelementen Winkelauslenkungen in einer Ebene aufgenommen werden können.In addition to such axial compensators are radial com expansion joints using expansion bellows knows, whose flexibility is used. The axial force is by a at the welding ends of the metal bellows attached linkage, which in the middle of the bellows owns a warehouse. The metal bellows can be placed around this bearing be bent so that these components Angular deflections can be recorded in one plane can.

Eine Weiterentwicklung von Winkel-Kompensatoren sind sogenannte Kardangelenk-Kompensatoren, die zwei Lager aufweisen, die jeweils rechtwinklig zueinander angeord net sind und die Bewegungen in zwei zueinander um 90° versetzten Ebenen erlauben.A further development of angle compensators are so-called universal joint compensators, the two bearings have, each arranged at right angles to each other are net and the movements in two to each other by 90 ° allow staggered levels.

Ein besonderer Nachteil der Kardangelenk-Kompensatoren ist ihre große räumliche Abmessung in bezug auf den Rohrleitungsdurchmesser und eine konstruktiv sehr auf wendige Bauweise. A particular disadvantage of the universal joint compensators is their large spatial dimension in relation to the Pipe diameter and a very constructive agile construction.

Um die Winkelbewegungen in zwei Ebenen erlauben zu kön nen, ist in Abstand vom Kompensatorbalg um diesen herum ein Tragring in stabiler Bauweise erforderlich, um in Verbindung mit auf den Anschweißenden aufzuschweißenden Laschen und Zugstangen die entsprechenden Lager zu bil den. Diese Bauweise ist daher insbesondere in radialer Richtung sehr raumaufwendig. Andererseits ist eine solche Anordnung von den Abmessungen her sehr stabil zu konstruieren, da Axialkräfte aufgenommen werden müssen, ohne die Winkelbewegung einzuschränken.To allow the angular movements in two planes NEN, is at a distance from the compensator bellows around it a support ring in a stable design is required to in Connection with those to be welded onto the weld ends Brackets and tie rods to bil the corresponding bearings the. This design is therefore particularly radial Direction very space-consuming. On the other hand, one such an arrangement from the dimensions very stable construct, since axial forces have to be absorbed, without restricting the angular movement.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der Winkelgelenk- und Kardangelenk-Kompensatoren liegt darin, daß die die Kräfte aufnehmenden Anschweißlaschen, die eine 5- bis 6-fach dickere Wandstärke als die Rohrleitungen aufwei sen, die gleichmäßige thermische Ausdehnung der Rohr leitung behindern.Another serious disadvantage of the angle joint and universal joint compensators is that the Force-absorbing weld-on tabs that have a 5- to Wall thickness 6 times thicker than the pipes sen, the uniform thermal expansion of the pipe hinder line.

Darüber hinaus ergeben sich Zusatzspannungen durch un symmetrische Krafteinleitung auf den Rohrumfang.In addition, there are additional voltages due to un symmetrical application of force to the pipe circumference.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk-Kompensator zu schaffen, der konstruktiv einfach herstellbar ist, der Winkelbewegungen in allen Ebenen erlaubt, der alle auftretenden Kräfte sym metrisch auf den Rohrumfang verteilt, der eine gleich mäßige Belastung des Kompensatorbalgs gewährleistet, der geringe radiale Abmessungen aufweist, und der auf grund der Gewichtseinsparungen eine erhebliche Mon tageerleichterung darstellt und der bei Versagen und Undichtigkeit im Kompensatorbalg neben seiner eigent lichen Funktion eine Sicherung gegen Austreten von z. B. giftigen Transportmedien bietet.In contrast, the invention is based on the object to create a joint compensator that is constructive is easy to manufacture, the angular movements in all Levels allowed that all occurring forces sym metrically distributed over the circumference of the tube, the same one ensures moderate expansion of the expansion joint bellows, which has small radial dimensions, and which on due to the weight savings a considerable month represents day relief and the failure and Leak in the compensator bellows next to its actual protection against leakage of e.g. B. offers toxic transport media.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschweißenden mit ringartig umlaufenden Anschlägen versehen sind, die auf der dem Kompensatorbalg abge wandten Seite eine Kugelzone aufweisen, und daß ein aus Ringflächen und einer Mantelfläche bestehendes Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Ringflächen mit den Kugelzo nen der Anschläge korrespondierende Kugelzonen aufwei sen, und der Mittelpunkt des die Kugelzonen bildenden Kreises in der Rohrleitungsachse zwischen den An schlägen liegt.This object is achieved in that the welding ends with ring-like stops are provided, which abge on the compensator bellows facing side have a spherical zone, and that one out Ring surfaces and a casing surface existing housing is provided, the ring surfaces with the Kugelzo corresponding spherical zones of the stops sen, and the center of the spherical zone Circle in the pipe axis between the An beat lies.

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in der günstigen Aufnahme der axialen Kräfte, die über den ge samten Umfang durch die miteinander korrespondierenden Kugelzonen in die Ringflächen bzw. die Mantelfläche des Gehäuses eingeleitet werden. Die allseits mögliche Gleitbewegung der Anschweißenden in Verbindung mit den Anschlägen gegenüber dem Gehäuse bzw. die Gleitbewegung der Kugelzonen ermöglichen tatsächlich Winkelbewegungen in allen Ebenen, so daß der erfindungsgemäße Gelenk- Kompensator sowohl als Gelenk bzw. als Kardangelenk- Kompensator einzusetzen ist. Darüber hinaus ist es mög lich, um die Gleitbewegung unter Vermeidung eines größeren Spaltes zu erleichtern, die Kugelzonen zu här ten oder z. B. mit Graphit zu beschichten.The particular advantage of the invention lies in the favorable absorption of the axial forces over the ge entire scope through the corresponding Spherical zones in the ring surfaces or the outer surface of the Housing initiated. The most possible Sliding movement of the welding ends in connection with the Stops against the housing or the sliding movement the spherical zones actually allow angular movements in all levels, so that the joint Compensator both as a joint or as a universal joint Compensator is to be used. It is also possible Lich to avoid the sliding movement larger gap to make the spherical zones too hard ten or z. B. to be coated with graphite.

Die Zahl der Einzelteile bei der Herstellung wird ge genüber den bisherigen Ausführungen erheblich herabge setzt, wodurch auch der Gesamtaufwand reduziert wird. The number of individual parts in the manufacture is ge considerably lower than the previous versions sets, which also reduces the total effort.

Unter Verwendung von gedrehten Anschweißenden ist es möglich, die Schweißarbeiten in diesem Bereich der Krafteinleitung und -umlenkung zu vermeiden. Es sind Ausführungen vorstellbar, bei denen die Anschläge auf die Anschweißenden aufgeschweißt werden. Zwar findet bei derartigen Ausführungen eine Behinderung der ther mischen Ausdehnungen statt, doch ist diese Behinderung durch die ringartige Gleichmäßigkeit nicht von so er heblichem Nachteil.It is using twisted butt weld ends possible the welding work in this area of Avoid introducing and redirecting force. There are Conceivable versions where the stops on the welding ends are welded on. Admittedly in such designs, a disability of ther mix extents instead, but this is disability because of the ring-like uniformity not so major disadvantage.

Die radiale Abmessung des die Kraft aufnehmenden und den Kompensatorbalg schützenden Gehäuses ist gering und erlaubt den Einbau bzw. die Verwendung derartiger Ge lenk-Kompensatoren auch in beengten räumlichen Verhält nissen.The radial dimension of the force absorbing and the compensator bellows protective housing is small and allows the installation or use of such Ge steering compensators even in confined spaces nits.

Das Gehäuse überspannt den aufgrund des den Kugelzonen zugeordneten Kreisdurchmessers gering zu belastenden Kompensatorbalg in Form einer sicheren Abschirmung, so daß Undichtigkeiten sowie schwallartiges und explo sionsartiges Austreten des Transportmediums z. B. eines giftigen Mediums verhindert wird.The housing spans the due to the spherical zones assigned circular diameter to be loaded slightly Compensator bellows in the form of a secure shield, see above that leaks as well as gushing and explo Sions-like emergence of the transport medium z. B. one toxic medium is prevented.

Zur Sicherheit und Überprüfbarkeit des Gelenk-Kompensa tors können entsprechende Meßgeräte in das Gehäuse ein gebaut werden, die letztlich eine Fernübertragung er möglichen.For the safety and verifiability of the joint compensa Corresponding measuring devices can be inserted into the housing be built, which ultimately he remote transmission possible.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Gelenk-Kompensator so ausgeführt sein, daß ein Teil des Gehäuses starr mit dem betreffenden Rohrleitungs ende verbunden ist, und daß das andere Ende zur Durch führung von Bewegungen erfindungsgemäß ausgebildet ist.According to a further embodiment of the invention the joint compensator should be designed so that part of the housing rigid with the relevant pipeline end is connected, and that the other end to through leadership of movements is designed according to the invention.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines teilweisen Schnittes durch einen Gelenk-Kompensator in einer Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is based on a partial section through a joint compensator in a drawing and is shown in the following explained in more detail.

Der in der Zeichnung teilweise dargestellte Gelenk-Kom pensator ist beidseitig über die Anschweißenden 2 mit den Rohrleitungsenden 1 einer nicht näher dargestellten Rohrleitung durch Schweißnähte 11 verbunden. Zwischen den Anschweißenden 2 ist der Kompensatorbalg 3 in Form eines Edelstahlwellrohrs angeschweißt. Die ringförmigen Anschweißenden 2 sind einschließlich der Anschläge 4 aus einem Stück durch Drehen hergestellt. Die Anschläge 4 weisen auf der dem Kompensatorbalg 3 abgewandten Seite jeweils eine Kugelzone 5 auf. Den Kompensatorbalg 3 sowie die Anschweißenden 2 im Bereich der Anschläge 4 übergreifend ist ein rohrartiges Gehäuse 8 vorgesehen.The joint-compensator partially shown in the drawing is connected on both sides via the welding ends 2 to the pipe ends 1 of a pipe, not shown, by welds 11 . Between the welding ends 2 , the compensator bellows 3 is welded in the form of a stainless steel corrugated tube. The annular welding ends 2 , including the stops 4, are made in one piece by turning. The stops 4 each have a spherical zone 5 on the side facing away from the compensator bellows 3 . A tubular housing 8 is provided across the compensator bellows 3 and the welding ends 2 in the area of the stops 4 .

Das geschlossene Gehäuse 8 besteht aus zwei Ringflächen 6, die in Abstand voneinander mit einer rohrartigen Mantelfläche 7 fest verschweißt sind. Die Ringflächen 6 weisen mit den Kugelzonen 5 der Anschläge 4 korrespon dierende Kugelzonen 9 auf, die zum Zweck des besseren Gleitens oder einer vollständigeren Abdichtung einer zusätzlichen Ausbildung durch Härten oder Beschichten bedürfen. Der Mittelpunkt M des die Kugelzonen 5, 9 bildenden Kreises liegt in der Rohrleitungsachse A und zwar mittig zwischen den Anschlägen 2.The closed housing 8 consists of two ring surfaces 6 , which are welded at a distance from one another with a tubular jacket surface 7 . The annular surfaces 6 have spherical zones 9 which correspond to the spherical zones 5 of the stops 4 and which, for the purpose of better sliding or more complete sealing, require additional training by hardening or coating. The center M of the circle forming the spherical zones 5 , 9 lies in the pipeline axis A, specifically in the middle between the stops 2 .

Wie nicht in der Zeichnung dargestellt, ist das Gehäuse 8 zur Überwachung von Undichtigkeiten oder zur Ermitt lung von explosionsartigen Austreten des Transportmedi ums durch den Kompensatorbalg 3 mit Meßgeräten ausrüst bar, die an eine Fernüberwachung anschließbar sind.As not shown in the drawing, the housing 8 for monitoring leaks or for the determination of explosion-like escapes of the transport medium is equipped with measuring instruments through the compensator bellows 3 , which can be connected to remote monitoring.

Wie aus der rechten Bildhälfte der Zeichnung hervor geht, können die zwischen den Kugelzonen 5, 9 sich bil dende Spalte über zusätzliche Kompensatorbälge 10 abge dichtet werden.As can be seen from the right half of the drawing, the gap between the spherical zones 5 , 9 can be sealed via additional compensator bellows 10 .

Wie aus der linken Bildhälfte der Zeichnung zu entneh men ist, können zur Einschränkung von auf den Gelenk- Kompensator wirkenden Druckeinflüssen beispielsweise mit der Schweißnaht 11 verbundene Arretierungsringe oder -nocken 12 vorgesehen werden.As can be seen from the left half of the drawing in the drawing, locking rings or cams 12 connected to the weld seam 11 , for example, can be provided to limit the pressure influences acting on the joint compensator.

1 Rohrleitungsenden
2 Anschweißenden
3 Kompensatorbalg
4 Anschlag
5 Kugelzone
6 Ringflächen
7 Mantelfläche
8 Gehäuse
9 Kugelzone
M Mittelpunkt
10 Kompensatorbalg
11 Schweißnaht
12 Arretierungsnocken
A Rohrachse 1 pipe ends
2 welding ends
3 compensator bellows
4 stop
5 spherical zone
6 ring surfaces
7 outer surface
8 housing
9 ball zone
M center point
10 compensator bellows
11 weld
12 locking cams
A pipe axis

Claims

1. Joint compensator for pipelines provided in particular for the transport of gaseous or liquid media, which comprises at least pipe ends to be connected to the pipeline ends and connected to a compensator bellows, characterized in that the weld ends ( 2 ) with annular stops ( 4 ) are provided, which have on the side facing away from the compensator ( 3 ) a spherical zone ( 5 ), and that a housing ( 8 ) provided from ring surfaces ( 6 ) and a lateral surface ( 7 ) is provided, the ring surfaces ( 6 ) with the spherical zones ( 5 ) of the tees ( 4 ) have corresponding spherical zones ( 9 ), and the center (M) of the circle forming the spherical zones ( 5 , 9 ) lies in the pipeline axis (A) between the stops ( 4 ).

2. Joint compensator according to claim 1, characterized in that the spherical zones ( 5 , 9 ) are hardened and / or are coated with graphite.

3. Joint compensator according to claim 1, characterized in that the gaps formed between the spherical zones ( 5 , 9 ) by means of the annular surfaces ( 6 ) and the welding ends ( 2 ) can be fastened to compensator bellows ( 10 ).

4. Joint compensator according to claim 1, characterized in that the welding ends ( 2 ) are made in connection with the stops ( 4 ) in one operation by turning.

5. Joint compensator according to claim 1, characterized in that the ring-like stops ( 4 ) by welding with the welding ends ( 2 ) are connected ver.

6. Joint compensator according to claim 1, characterized in that on the weld seams ( 11 ) between the pipe ends ( 1 ) and the welding ends ( 2 ) locking cams or rings (12) can be welded on.

7. joint compensator according to claim 1, characterized in that the housing ( 8 ) on one side with a welding end ( 2 ) is rigidly connected, and only the other side of the housing ( 8 ) or an annular surface ( 6 ) and a stop ( 2 ) are provided with corresponding spherical zones ( 5 , 9 ).

8. joint compensator according to claims 1 and 7, characterized in that the tube-like ausgebil Dete housing ( 8 ) with monitoring devices in the form of valves, sensors or pressure transducers can be seen ver.