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Aus mehreren über den Rohrumfang verteilt angeordneten Klemmvorrichtungen
bestehende Rohrverbindung Die Erfindung betrifft eine aus mehreren über den Rohrumfang
verteilt angeordneten, unmittelbar an den Rohrbunden angreifenden Klemmvorrichtungen
bestehende Rohrverbindung, insbesondere von Rohren für Dampfleitungen hohen Druckes
und hoher Überhitzung.
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Rohrverbindungen für Dampfleitungen von hohem Druck und hoher Überhitzung
werden bisher meistens durch Schweißen oder durch Verschraubung hergestellt; bei
letzterer legen sich die Schrauben mit ihren Muttern gegen Flansche, die sowohl
als feste als auch als lose in .bekannter Weise ausgebildet sind. Die einzelnen
Bauteile müssen insbesondere bei hohem Druck in ihrenAbmessungen besonders kräftig
gehalten werden, wenn nicht hochwertiger Werkstoff mit Zusatz von Chrom, Nickel,
Molybdän, Vanadium usw. verwandt wird. Dieser Werkstoff wird besonders bei hohen
Temperaturen unentbehrlich, weil nur diese Legierungen eine hohe Dauerstandsfestigkeit
besitzen.
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Die Rohrverbindungen werden im-Betriebszustand, insbesondere beim
Anheizen, ,wenn das Rohr noch höhere Temperaturen als der Flansch und dieser wieder
höhere Temperaturen als die Schrauben haben, weit stärkeren Kräften ausgesetzt als
in dem Zustand des Zusammenbaues. Diese Kräfte würden sich mit genügender Genauigkeit
rechnerisch erfassen lassen, wenn die Vorspannung der
Schrauben
bekannt wäre. Das ist aber bei den bekannten Rohrverbindungen nicht in ausreichendem
Maße der Fall, da vom Anliegen der Muttern am Flansch bis zum Erreichen einer Spannung
gleich der Streckgrenze im Schraubenbolzen nur eine kleine Drehung der Mutter (der
Weg auf dem Bolzen ist oft nur ein Bruchteil eines Millimeters) erforderlich ist,
weil in der ganzen Verbindung bei der kurzen, gedrungenen Ausbildung der Teile keinerlei
elastische Formänderungen von irgendwelcher Bedeutung auftreten. Das Zwischenlegen
irgendwelcher elastischer Teile, wie Federn o. dgl., ist aber nicht angängig, da
diese bei höheren Temperaturen ihre Elastizität verlieren.
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Wenn auch im Betriebszustand die Temperaturunterschiede zwischen Rohr,
Flansch und Schrauben geringer werden (gänzlich ver-. schwinden sie nicht) und damit
auch die. Beanspruchungen diesen gegenüber beim Anheizen fallen, so sinkt auch wieder
die Dauerstandsfestigkeit.
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Die der hohen Temperatur ausgesetzte Verbindung unterliegt somit dauernd
schon bei normaler Vorspannung Beanspruchungen, die nahe an der Dauerstandsfestigkeitsgrenze
liegen, übersteigt diese aber, wenn die Vorspannung über das vorgesehene Maß hinausgeht.
Es ist also gerade für diese hochlegierten Stähle die Vorbedingung für das Auftreten
von Korngrenzrissen gegeben. Ist schon an sich die Bemessung der Schraubenkräfte
unsicher, so ist die vom Flansch auf das Rohr an irgendeiner Stelle ausgeübte Pressung
erst recht nicht zu überwachen.
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Um nun das genaue Einhalten einer bestimmten Spannung sowie ein rechnerisches
Erfassen der im Betrieb, insbesondere beim Anheizen, auftretenden Kräfte zu ermöglichen,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Klemmvorrichtungen je aus zwei die Rohrbunde
zangenartig umfassenden Hebeln herzustellen, wobei in an sich bekannter Weise der
zum Kraftantrieb dienende Arm jedes Hebels größer als der am Rohrbund anliegende
Arm ist. Mit dem Fortfall der Unklarheiten in der Größe der auftretenden Beanspruchungen
wird insbesondere in Verbindung mit der Aufnahmemöglichkeit größerer elastischer
Formänderungen auch die den bekannten Verbindungen anhaftende Ursache für Bruch,
Auftreten von Korngrenzrissen und Undichtigkeiten beseitigt.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht ferner, den Anpreßdruck
im unteren Teil des Rohres höher zu legen, um den mit Rücksicht auf durch Wasserbildung
im Rohr möglichen Umkehrungen der Temperatur und dem damit verbundenen Nachlassen
des Anpreßdruckes im unteren Teil des Rohres, was wiederum Undichtigkeiten an dieser
Stelle zur Folge hätte, Rechnung zu tragen.
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Um einen leichten Zusammenbau der Vorrichtung zu ermöglichen, kann
je ein Hebel der um den Rohrumfang vorgesehenen Klemmvorrichtungen an einem gemeinsamen
Ring gelagert sein.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Hebel der Klemmvorrichtung
als Winkelhebel auszubilden. Hierdurch wird erreicht, daß der zum Kraftangriff dienende
Arm derselben etwa parallel zur Längsachse verläuft, wodurch eine gedrängte Durchbildung
der Verbindung erzielt wird.
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Um die Vorspannung der miteinander zu verbindenden Teile genau in
der Hand zu haben, sind die freien Enden der Hebel jeder Klemmvorrichtung erfindungsgemäß
mit einer einstellbaren Spanneinrichtung ausgerüstet.
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Die Spanneinrichtung kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken zum
Beispiel aus einem einarmigen, mit einer Nockenfläche versehenen Hebelarm bestehen,
welcher durch einen an seinem freien Ende angreifenden j Druckbolzen verschwenkbar
ist und entsprechend seiner Schwenkstellung mittels seiner Nockenflächen den Abstand
der freien Hebelarme und damit auch den der an den Rohrbunden anliegenden Arme zueinander
bestimmt. Der Druckbolzen wird zweckmäßig in einem der zur Lagerung der einen Hebel
der Klemmvorrichtung dienenden Ring vorgesehen.
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Durch diese Anordnung wird ein weiteres ! Übersetzungsverhältnis für
die vom Druckbolzen auf die Rohrbunde zu übertragenden Anpreßkräfte geschaffen,
wodurch das Einhalten der Vorspannung mit äußerster Genauigkeit möglich ist.
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Selbstverständlich kann die Verbindung nach der Erfindung auch zur
Vereinigung von Rohren mit anderen Bauelementen, beispielsweise zum Verbinden von
Rohren mit Stahlgußteilen, Verwendung finden.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen: Abb. i eine Längsansicht einer Klemmvorrichtung, Abb. a eine Stirnansicht
der Klemmvorrichtung von links, Abb. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach
der Linie 3-3, Abb. q. einen Querschnitt nach derLinieq.-4, Abb. 5 einen Querschnitt
nach derLinie 5-5, Abb. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6
der Fig. i,
Abb. 7 eine Stirnansicht der Klemmvorrichtung von rechts.
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Die Klemmvorrichtung besteht aus den beiden Hebeln a und b, die durch
einen Bolzen c
gelenkig miteinander verbunden sind. Einer dieser
Hebel, a, ist mit den entsprechenden Hebeln a der anderen, über den Rohrumfang verteilten
Klemmvorrichtungen an einem Ring d und e gelagert.
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Die Hebel a, b sind so ausgebildet, daß der zum Kraftangriff
dienende Arm c-k' größer ist als der an den Rohrbunden anliegende Hebelarm c-b'
bzw. c-a', und daß der Kraftarm c-k' im Winkel zu den Kraftarmen c-b' und c-a' steht,
vorzugsweise derart, daß der Kraftarm c-k' etwa parallel zur Rohrlängsachse liegt.
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Die Hebel a, b greifen mit ihren Anlageflächen a', b'
hinter die Bunde der miteinander zu verbindenden Rohre f und werden an ihren freien
Enden durch .eine Spanneinrichtung zusammengehalten. Diese Spanneinrichtung besteht
aus zwei den Hebel b einschließenden Wangen h, und ist mittels der an diesen Wangen
angeordneten Ansätze g schwingbar in entsprechenden Ausnehmungen des Hebels a gelagert.
Am unteren Ende der Wangen ist ein Bolzen i vorgesehen, auf dem eine Nockenscheibe
o. dgl. k drehbar angeordnet ist, welche mit ihrer Stirnfläche am Punkt k' unter
den Hebel b faßt. Auf dem Bolzen i ist ferner ein Druckstück L schwenkbar gelagert,
auf welches ein im Ring e vorgesehener Druckbolzen m einwirken kann.
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Die Übersetzungsverhältnisse und die Ausbildung der Nockenfläche der
Scheibe k sind so gewählt, daß durch Anziehen des Druckbolzens m um ein ganz bestimmtes
Maß die freien Enden der Hebel a, b entsprechend auseinandergespreizt werden,
wodurch auf die Rohrbunde ein ganz bestimmter Druck ausgeübt wird.
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Die Hebel der Klemmvorrichtungen können statt der Befestigung an den
Ringen d, e auch direkt miteinander verschraubt werden oder an Ringteilen,
z. B. hälftig geteilten Ringen, befestigt sein. Insbesondere letzteres gestattet
ein leichteres und schnelleres Anbringen sowie Lösen der Vorrichtungen.