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Hochdruckrohrverbindung, insbesondere für Dampfleitungen Bei Hochdruckdampfrohrleitungen
haben sich bei Inbetriebsetzung der Leitung insofern Schwierigkeiten :ergeben, als
sich durch die allmähliche und ungleichmäßige Erwärmung der Rohrverbindwngsteile
eine überb:eanspruchung der die Verbindungsteile zusammenhaltenden Schrauben gezeigt
hat. Dies rührt daher, daß die dem Rohrinnern zu liegenden Teile der Verbindumg
sich stärker erwärmen als die außenliegenden Schrauben, daher sich stärker ausdehnen
als die letzteren und i;n diesen unzulässig hohe Beanspruchungen hervorrufen, die
praktisch von keinem Werkstoff ausgehalten werden können.
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Bisher vorgeschlagene Verbesserungskonstruktionen, die z. B. mit Federn
versehen sind, haben eine Abhilfe nicht gebracht.
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Die Vorgänge bei der Erwärmung ergeben sich aus Abb. z, in der eine
Verbindung schematisch dargestellt und durch die gestrichelt schraffierten Teile
angedeutet ist, welche Teile bei Inbetriebnahme- der Leitung sich zunächst erwärmen,
während die Punkt-Strich-Punktschraffierten Teile anzeigen sollen, welche Teile
sich erst später :erwärmen.
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Die ,gestrichelten Linien an den Flanseh@n sollen andeuten; wie sich
diese unter :dem Einfuß :der Erwärmung ausdehnen. Es kommt hier nur die Ausdehnung
von der Länge L auf L, in Betracht; nicht eine etwaige radiale Ausdehnung, die sich
in einer Vergrößerung des Durchmessers D, auf D@1 auswirkt. Die FoJ;ge der Vergrößerung
des Außenabstandes der Flansche ist .eine stärkere Beanspruchung der Verbindungsschrauben,
solange nicht auch diese Verbindungsschrauben die Temperatur der gestrichelt gezeichneten
Teile angenommen haben. Es hat sich im Getriebe herausgestellt, daß, da sich beim
Exwärnißn nur ein allmählicher Temperaturausgleich Vollzieht,
längere
Zeit so hohe Spannungen in, den Schraubenholzer entstehen können und daß diese trotz
.aller Vorsichtsmaßnahmen überbeansprucht werden und reißen.
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Gemäß der Erfindung wird der geschilderte Mangel dadurch behoben,
daß zwischei1 den Stirnflächen der Rohrenden, die im übrigen in beliebiger Weise
durch Schrauben, Klammern oder sonstige Verbindungselemente zusammengehalten «erden
können, ein Dichtungsring aus einem Werkstoff ,angeordnet ist, der einen wesentlich
anderen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als der Rohrwerkstoff, und daß ferner die
Berührungsflächen der Rohrenden mit diesem Dichtung B-ring derart schräg zur Rohrachse
verlaufen, daß bei Erwärmen der Rohrleitung eine radiale Bewegung des Dichtungsringes
gegenüber den Rohrenden erfolgen kann. Gemäß der Erfindung kann- sowohl. ein _ Dichtungsring
mit einem niedrieren als ,auch mit einem größeren Ausdehnungskoeffizienten benutzt
werden. Im ersteren Fälle laufen die Berührungsflächen dann schräg nach ,außen zusammen,
im zweiten Falle laufen sie schräg nach innren zusammen. Als Werkstoff mit niedrigem
Ausdehnungskoeffizienten kommt z. B. in Frage keramischer Werkstoff (Glas, Porzellan
o. elgh), als Werkstoff mit hohem Ausdelinungskoeffizie@nten z. B. Aluminium, Blei,
Elektron, Magnesium o. dgl.
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Es ist bereits bekannt, bei einer Rohrverbindung für plattierte Rohre,
die gegen chemische Einflüsse beständig sein sollen, einen Dichtungsring mit schrägen
Flächen zwischen entsprechend abgeschrägte Rohrenden zu setzen, jedoch handelt es
sich dabei nicht um eine Hochdruckverbindung, so daß die gemäß der Erfindung zu
lösenden Probleme nicht auftreten. Auch -wird auf den Grad der Schräge kein Gewicht
gelegt.
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Auf der Zeichnung sind diese beiden Fälle in Abb.2 und 3 schematisch
wiedergegeben. Die Rohrendern a, b -weisen zwischen ihren Stirnflächen einen
Dichtungsringe auf. Die als stark erwärmt zu denkenden Teile sind wiederum gestrichelt
schraffiert gezeichnet, -während die noch kalten Teile Punkt-Strich-Punkt-schraffiert
sind. Durch die Erwärmung tritt einmal eine radiale Ausdehnung ein, die sich in
einer Vergrößerung des Innm-und Außendurchmessers auswirkt: Di wird D!i, und
Da -wird Da,. Die dabei noch auftretende Verdickung der Rohwand selbst kann
außer acht gelassen werden, da sie im vorliegenden Falle keine Rolle spielt. Gleich
zeitig tritt aber nun auch diejenige Verdickung der Gesamtflanschstärke ein, die
bei der Kon- I 5trüktion nach Ab b. i zu einer erhöhten Spannung .in den:
Schraubenbolzen führte. Diese: Verdicliui`ig 'erg-`il;t- sich.- alls einer Ausdehnung
der Flansche. In Abb. 2 ist dies mit den Maßen F und F1 angedeutet. Würde der Flansch
E mit seiner Innenseitenfläche unverändert seine Lage behalten, dann ergibt sich
eben die Ausf- dehnurig nach außen, -wie in Abb. r Z-e-,,. .zeigt.
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Gibt man den Flanschen die Möglichkeit. sich einander zu nähern, dann
entsteht die in Abb.2 dargestellte Stellung der Flansche, d: h. es bleibt dann die
Außenseite der Flansche in der Lage unverändert.
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Dies ist das Ziel der Erfindung, denn dadurch erreicht man, daß die
Beanspruchungen im Schraubenbolzen unverändert bleiben, da sich die Ausdehnungen
der Flansche nicht auf die Schraubenbolzen .auswirken können. Die Bewegung der Flansche
.aufeinander zu entsteht zwangsläufig bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführung
dadurch, daß sich die i Rohrlänge unter dem Einfluß der Erwärmung auch ändert und
diese Ausdehnung des Rohres in seiner Längsrichtung zur Folge hat.
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j daß sich die Flansche einander zu nähern suchen. Soweit dies durch
den Dichtungsring c nicht verhindert wird, wird dies auch geschehen. Wählt man die
-Schräge des Dichtungsringes c . und die entsprechenden Schrägen der Flansche richtig,
dann kann man erreichen, daß angesichts einer bestimmten radialen AusdehnungDi auf
Di, gerade eine solche Bewegung der Flansche aufeinander zu, d. h. eine Verringerung
des Spaltes zwischen den Flanschen S auf S, erfolgt. daß, wie dargestellt, die Außenflächen
der Flansche ihre Lage unverändert beibehalten und somit auch keine zusätzlichen
Zugbeanspruchungen auf die Bolzen ausgeübt werden. Wenn sich dann allmählich die
Erwärmung der Flansche auch ,auf diejenigen Teile auswirkt, die direkt um die Bolzen
herumliegen, dann werden .auch die Bolzen selbst warm, und es findet dort eine gleichmäßige
Ausdehnung der Flanschenteile als auch der Bolzen statt, so daß .auch eine Lockerung
der Schraubenbolzenmuttern oder ein Nachlassen der Spannung, die durch die Schraubenbolzen
auf die Flansche und damit auf die Dichtung ausgeübt wird, nicht eintritt.
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Bei der Ausführung nach Abb. z weist der Dichtungsring einen geringeren
Ausdehnungskoeffizienten auf als die Rohrwand, so daß er sich weniger ausdehnt .als
diese, mithin ein Aufleiten der Flansche am Dichtungsring ermöglicht, das die Verringerung
des Spaltes S auf S, zuläßt.
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Bei Abb. 3 liegen die Verhältnisse umgekehrt: hier besitzt der Dichtungsring
einen größeren Atusdehnttngskoeffizienten als die Rohrwand -und dehnt sich dementsprechend
radial - stärker, aus als die Rohre. Hierbei können- sich dann -die Flansche, wie
aus- der .
Zeichnung ersichtlich, ebenfalls einander nähern, ohne
daß an der Dichtungswirkung etwas ;geändert wird.