DE4244049A1 - Axial- und Winkelbewegungen aufnehmender Kompensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompensator für insbesondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien vor­ gesehene Rohrleitungen, der aus mindestens einem zwischen zwei Rohrleitungsenden angeordneten und von einem aus Mantel- und Ringfläche gebildeten zylindrischen Gehäuse abgedeckten, als Gelenkkompensator ausgebildeten Kompen­ satorbalg besteht und mindestens an einer Seite des Gehäuses eine Ringfläche mit einer Kugelzone und eine mit der Kugelzone korrespondierende, mit dem Anschweißende verbundene Kugelzone aufweist, nach Patent P 41 21 265.

In dem genannten Patent ist ein sogenannter Gelenkkompen­ sator beschrieben, der gegenüber den herkömmlichen Win­ kelgelenk- und Kardangelenk-Kompensatoren den wesentlichen Vorteil einer günstigen Aufnahme der zwischen den Rohr­ leitungsenden wirkenden Kräfte, die über den gesamten Um­ fang durch die miteinander korrespondierenden Kugelzonen in die Ringflächen bzw. die Mantelflächen des Gehäuses einge­ leitet werden, mit sich bringt.

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.

Probleme für einen derartigen Gelenkkompensator ergeben sich, wenn neben Winkelbewegungen zusätzlich die in Rohr­ leitungen auftretenden horizontalen Verschiebungen, bei­ spielsweise durch Wärmedehnungen, aufgenommen werden müssen.

Zur Aufnahme von axialen Bewegungen werden üblicherweise Stopfbuchsen oder Metallbalgkompensatoren in die vorgege­ benen Rohrleitungen eingebaut. Bei den Stopfbuchsenkom­ pensatoren stellen sich durch die axialen Verschiebungs­ kräfte Undichtigkeiten an den Stopfbuchsen ein, wobei eine besondere Schwierigkeit dieser Kompensatoren darin besteht, daß sie zur Aufnahme von Kräften, die aus der direkten axialen Richtung abweichen, vollkommen ungeeignet sind. Aus diesem Grunde ist es wichtig, derartige Kompensatoren mit einem großen Aufwand ständig zu warten und zu überwachen, wodurch die Betriebskosten erheblich ansteigen.

Ebenso können die erwähnten Metallbalgkompensatoren nur die reinen axialen Kräfte aufnehmen, da aus der axialen Rich­ tung abweichende Bewegungen, wie sie insbesondere in Berg­ schadensgebieten häufig auftreten, die Kompensatoren aus­ knicken und zerstört werden. Aufgrund dieser Nachteile konnten Metallbalgkompensatoren zum Ausgleich von Bewe­ gungen in derartigen Bereichen bisher wenig eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Kompensator für insbesondere zum Transport von gasförmigen und flüssigen Medien vorgesehene Rohrleitungen zu schaffen, der es ermöglicht, gleichzeitig Axial- und Winkelbewegungen aufzunehmen, und der es gleichzeitig ermöglicht, die durch die unterschiedlichen Bewegungen auftretenden Kräfte symmetrisch auf den Rohrumfang zu verteilen, um eine gleichmäßige Belastung der Kompensatorbalge zu gewähr­ leisten, und der darüber hinaus im Hinblick auf eine ver­ besserte Funktionsüberwachung eine erheblich verbesserte Sicherheit gegen Austreten von z. B. giftigen Transport­ medien bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse mindestens ein weiterer, als Axialkompensator ausgebildeter Kompensatorbalg mit geringerer Federrate vorgesehen und das Gehäuse in die Kompensatoren über­ deckende Sicherheitsräume bildende Gehäuseabschnitte unter­ teilt ist, wobei der zum Rohrleitungsende gerichtete Ge­ häuseabschnitt geringeren Durchmessers über einen Kraft­ übertragungsring in dem den Axialkompensator überdeckenden und sich mit einer Gleitführung auf dem Gehäuseabschnitt größeren Durchmessers verschiebbar ist.

Die erfindungsgemäße Bauweise ist aufgrund des geschlos­ senen Gehäuses für alle einbezogenen Kompensatoren überaus umweltfreundlich und bietet durch die die Kompensatorbalge umgebenden Sicherheitsräume eine besonders gute Über­ wachung.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß zwischen dem Kompensatorbalg des Gelenkkompensators und dem Kompensatorbalg des Axialkompensators ein als innere Kraftführung für den Kraftübertragungsring ausgebildetes Verbindungsrohr vorgesehen ist. Gleichzeitig ist der rohr­ artige, den Gelenkkompensator überdeckende Gehäuseabschnitt als äußere Bewegungs- und Kraftführung für die mit einer Gleitführung versehene Ringfläche des den Axialkompensator überdeckenden Gehäuseabschnitts ausgebildet.

Bedingt durch die unterschiedliche Federrate der Kompen­ satoren wird der Kompensator in seiner Gesamtheit vor­ nehmlich durch die Außenkräfte axial beansprucht. Bei Win­ kelbewegungen wird der vorgeschaltete Gelenkkompensator auf diese Bewegungen beansprucht und gibt die außenwirkenden axialen Kräfte auf den Axialkompensator ab. Die verblei­ benden Winkelverschiebungen der Rohrleitung werden aus­ schließlich von dem vorgeschalteten Gelenkkompensator übernommen und es erfolgt kein seitliches Versetzen der Kraftführung, was sich positiv auf den nachgeschalteten Axialkompensator auswirkt.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die innere Kraftübertragung über das zwischen den Kompensatorbalgen vorhandene Verbin­ dungsrohr, welches mit einem Kraftübertragungsring fest verbunden ist. Der Bewegungsausgleich erfolgt durch ein Verschieben des den Gelenkkompensator überdeckenden Gehäu­ seabschnitts gegenüber dem zentralen, den Axialkompensator überdeckenden Gehäuseabschnitt.

Im Rahmen einer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, an einem Ende eines mit einem Kompensatorbalg versehenen Axialkompensators einen Gelenkkompensator vorzusehen, wobei der den Gelenkkompensator überdeckende Gehäuseabschnitt einseitig in den den Axialkompensator überdeckenden Gehäu­ seabschnitt verschiebbar ist. Andererseits ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dahingehend möglich, beidseitig eines zentral angeordneten Axialkompensators Gelenkkom­ pensatoren derart anzuordnen, daß die die Gelenkkompensa­ toren überdeckenden Gehäuseabschnitte zur Aufnahme der entsprechenden Bewegungen in dem zentralen, den Axial­ kompensator abdeckenden Gehäuseabschnitt verschiebbar sind.

Neben dem Vorteil, daß die auftretenden Kräfte durch Win­ kelbewegungen oder axiale Verschiebungen verursacht, in die Gesamtvorrichtung so eingeleitet werden, daß vornehmlich der Axialkompensator nur durch axiale Komponenten belastet wird, weist der erfindungsgemäße Kompensator den Vorteil auf, daß durch das sich aus Abschnitten zusammensetzende Gehäuse besondere, teilweise gasdichte Sicherheitsräume gebildet werden, die auf einfache Weise die Überwachung der einzelnen Kompensatoren auf Undichtigkeit ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompensators ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im nachfol­ genden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Axial- und Winkelbewegungen aufnehmenden Kompensators in unbelastetem Zustand im Schnitt und

Fig. 2 das gleiche Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Kompensators in durch axiale Kräfte be­ lastetem Zustand.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Kompensator, der zentral einen Axialkompensator 12 mit einem Kompensatorbalg 14 in Form eines Wellrohres aufweist, an den beidseitig Gelenkkompensatoren 13 angeschlossen sind. Der Axialkompensator 12 und die beidseitig mit ihm über Verbindungsrohre 23 verbundenen Gelenkkompensatoren sind in einem gemeinsamen, in Gehäuseabschnitte 15, 17, 19 unterteiltem Gehäuse 8 angeordnet.

Die gesamte Kompensatorvorrichtung ist über Schweißnähte 11 an nicht näher dargestellte Rohrleitungsenden angeschweißt oder, wie das in den Zeichnungen dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel zeigt, mit entsprechenden Flanschen ver­ schweißt, an welche die Rohrleitungsenden angeschlossen werden.

Um Winkelbewegungen über die Gelenkkompensatoren 13 auf­ nehmen zu können, weisen die Anschweißenden 2 Anschläge 4 mit Kugelzonen 5 auf, die mit Kugelzonen 9 der Ringflächen 6 des Gelenkkompensators 13 jeweils überdeckenden Gehäu­ seabschnitts 15 korrespondieren. Die Kugelzonen 5 bzw. 9 weisen einen auf der Rohrachse A liegenden Mittelpunkt M auf.

Die Mantelfläche 7 des Gehäuseabschnitts 15 ist mit einem Kraftübertragungsring 21 fest verbunden, der sich auf den die Kompensatorenbälge 3 und 14 miteinander verbindenden Verbindungsrohren 23 abstützt. Der sich durch die Über­ deckung des Gehäuseabschnitts 15 ergebende Sicherheitsraum 16 ist gasdicht ausgebildet. Die beidseitig eines Axial­ kompensators 12 angeordneten Gelenkkompensatoren 13 sind einschließlich der sie umgebenden Gehäuseabschnitte 15, 19 gleich ausgebildet.

Der Axialkompensator 12, der im wesentlichen aus einem Kompensatorbalg 14 in Form eines Wellrohres besteht, kann in bekannter Bauweise mit inneren Führungselementen ver­ sehen sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Der zentral angeordnete Axialkompensator 12 ist von dem Gehäuseabschnitt 17 des Gesamtgehäuses 8 rohrartig umgeben, das sich an den Enden mit Hilfe der unterhalb der Ringflä­ chen 24 vorgesehenen Gleitführung 22 auf den Mantelflächen 7 der einen geringeren Durchmesser aufweisenden Gehäuse­ abschnitte 15, 19 abstützt. Gleichzeitig wird die axiale Bewegung über den Kraftübertragungsring 21 abgestützt, wo­ durch sich eine erhöhte Stabilisierung der axialen Bewe­ gungsaufnahme des Kompensators ergibt.

In der Zeichnung nach Fig. 2 ist der Kompensator in seiner Gesamtheit in axial belastetem Zustand wiedergegeben. Dabei schieben sich die mit den Kraftübertragungsringen 21 verbundenen Mantelflächen 7 der Gehäuseabschnitte 15, 19 in den zentralen, den Axialkompensator 12 überdeckenden Ge­ häuseabschnitt 17. Bei der Bewegung bilden die Verbin­ dungsrohre 23 in Verbindung mit den Kraftübertragungsringen 21 eine innere Kraftführung, während die Mantelflächen 7 der Gehäuseabschnitte 15, 19 in Verbindung mit den Gleitführungen 22 und den Kraftübertragungsringen 21 die äußere Bewegungs- und Kraftführung bilden.

Bezugszeichenliste

 1 Rohrleitungsenden
 2 Anschweißenden
 3 Kompensatorbalg
 4 Anschlag
 5 Kugelzone
 6 Ringfläche
 7 Mantelfläche
 8 Gehäuse
 9 Kugelzone
M Mittelpunkt
11 Schweißnaht
A Rohrachse
12 Axialkompensator
13 Gelenkkompensator
14 Kompensatorbalg
15 Gehäuseabschnitt
16 Sicherheitsraum
17 Gehäuseabschnitt
18 Sicherheitsraum
19 Gehäuseabschnitt
20 Sicherheitsraum
21 Kraftübertragungsring
22 Gleitführung
23 Verbindungsrohr
24 Ringfläche

Claims (7)

1. Kompensator für insbesondere zum Transport von gas­ förmigen oder flüssigen Medien vorgesehene Rohrlei­ tungen, der aus mindestens einem zwischen zwei Rohr­ leitungsenden angeordneten und von einem aus Mantel- und Ringfläche gebildeten zylindrischen Gehäuse ab­ gedeckten, als Gelenkkompensator ausgebildeten Kom­ pensatorbalg besteht und mindestens an einer Seite des Gehäuses eine Ringfläche mit einer Kugelzone und eine mit der Kugelzone korrespondierende, mit dem An­ schweißende verbundene Kugelzone aufweist, nach Patent P 41 21 265, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ge­ häuse (8) mindestens ein weiterer, als Axialkompen­ sator (12) ausgebildeter Kompensatorbalg (14) mit ge­ ringerer Federrate vorgesehen und das Gehäuse (8) in die Kompensatoren (12, 13) überdeckende Sicherheits­ räume (16, 18) bildende Gehäuseabschnitte (15, 17) un­ terteilt ist, wobei der zum Rohrleitungsende (1) ge­ richtete Gehäuseabschnitt (15) geringeren Durchmessers über einen Kraftübertragungsring (21) in dem den Axialkompensator (12) überdeckenden und sich mit einer Gehäuseführung (22) auf dem Gehäuseabschnitt (15) ge­ ringeren Durchmessers abstützenden Gehäuseabschnitt (17) größeren Durchmessers verschiebbar ist.

2. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kompensatorbalg (3) des Gelenkkom­ pensators (13) und dem Kompensatorbalg (14) des Axialkompensators (12) ein als innere Kraftführung für den Kraftübertragungsring (21) ausgebildetes, die Kompensatorbalge (3, 14) verbindendes Verbindungsrohr (23) vorgesehen ist.

3. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (7) des rohrartigen, den Gelenk­ kompensator (13) überdeckenden Gehäuseabschnitts (15) als äußere Bewegungs- und Kraftführung für die mit einer Gleitführung (22) versehene Ringfläche (24) des den Axialkompensator (12) überdeckenden Gehäuseab­ schnitts (17) ausgebildet ist.

4. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkompensator (12) als ein mit einer In­ nenführung versehener Kompensatorbalg (14) bekannter Bauweise ausgebildet ist.

5. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem in drei Gehäuseabschnitte (15, 17, 19) unterteilten Gehäuse (8) beidseitig eines Axialkom­ pensators (12) jeweils ein, einen mit einer höheren Federrate ausgestatteten Kompensatorbalg (3) aufwei­ sender Gelenkkompensator (13) angeordnet ist, wobei die die Gelenkkompensatoren (13) überdeckenden Gehäu­ seabschnitte (15, 19) beidseitig mit der Axialbewegung in dem den Axialkompensator (12) überdeckenden Gehäu­ seabschnitt (17) verschiebbar sind.

6. Kompensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kompensatorbalgen (3) der Gelenk­ kompensatoren (13) und dem mittig zwischen diesen vorgesehenen Kompensatorbalg (14) des Axialkompensa­ tors (12) jeweils ein als innere Kraftführung für die Kraftübertragungsringe (21) ausgebildetes Verbin­ dungsrohr (23) vorgesehen ist.

7. Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrartigen, die Gelenkkompensatoren (13) überdeckenden und sich mit den Kraftübertragungsringen (21) auf den Verbindungsrohren (23) abstützenden Ge­ häuseabschnitte (15, 19) als äußere Bewegungs- und Kraftführungen für die mit jeweils einer Gleitführung (22) versehenen Ringflächen (24) des den Axialkom­ pensator (12) überdeckenden Gehäuseabschnitts (17) ausgebildet sind.