NL8400027A - Losmaakbare, dichte schroefverbinding voor gecombineerde buis-leidingstukken voor het transport van verwarmde media's. - Google Patents

Description

« -1- 23648/CV/ts

Korte aanduiding: Losmaakbare, dichte schroefverbinding voor gecombineerde buis-leidingstukken voor het transport van verwarmde media’s.

5 De uitvinding heeft betrekking op een losmaakbare, dichte schroef verbinding voor gecombineerde buis-leidingstukken voor het transport van verwarmde media's, va welke ieder uit een binnenbuis en een concentrische buitenbuis met een warmteisolatie in de ringvormige ruimte tussen binnen-en buitenbuis bestaat, waarbij telkens de voorgespannen binnenbuis met de 10 buitenbuis vast verbonden is, in het bijzonder voor stoominjecties, geothermische boringen èn dergelijke.

Een dergelijke schroefverbinding is beschreven: in de Duitse octrooiaanvrage 3.218.729. De binnenbuizen zijn daarbij aan de einden, dat wil zeggen in het gebied van de aansluitverbindingen, naar de buitenbui-15 zen toe verbogen en aan de buitenbuizen vastgelast. Op de buitenbuizen is een schroefdraad in het gebied van de buiseinden opgesneden, zodat de buisleidingen via een schroefdraad of met inwendige schroefdraad losneembaar met elkaar kunnen worden verbonden. Voor het bereiken van de drukdichtheid zijn kunststof ringen in de schroefdraad ingezet. Bovendien is 20 in de einden van de binnenhuizen een huls ingezet, welke de schroefverbinding moet beschermen.

Een nadeel hierbij is echter in het bijzonder, dat door de genoemde huls de vrije doorsnede van de binnenbuizen in het gebied van de aansluit-verbinding gestoord en vernauwd wordt, Meetinrichtingen kunnen bijvoorbeeld 25 niet meer zondermeer door de buisleiding worden heengestuurd, aangezien het gevaar bestaat, dat de meetinrichtingen blijven hangen aan de trappen, die worden gevormd door de hulzen.

Alternatief moet men meetinrichtingen met merkbaar verkleinde diameter toepassen, welke niet steeds ter beschikking staan en gelijktijdig 30 ervoor zorgen, dat de trappen aan de hulzen door deze meetinrichtingen kunnen worden overwonnen.

Een verder nadeel van de bekende schroefverbinding bestaat daarin, dat plaats ook in radiaal naar buiten liggende richting door de op de buitenbuizen geschroefde mof verloren gaat. Deze plaats staat niet bij 35 alle toepassingsgevallen ter beschikking, in het bijzonder indien men waarde legt op een grote inwendige doorsnede van de binnenbuis ter bereiking van een bepaalde transportcapaciteit.

Deze nadelen treden in het bijzonder dan tevoorschijn, indien een dergelijke buisleiding voor geothermische boringen, stoominjecties 8400027 * -2- en dergelijke toepassingsdoeleinden wordt toe gepast, waarbij dus de ter beschikking staande ruimte in radiale richting veelal begrensd is en goed moet worden benut. Bij deze toepassingsgevallen heeft het in de buisleiding stromende medium veelvuldig een verhoogde temperatuur, 5 bijvoorbeeld in de orde van grootte van 3^0 °C, hetgeen weer tot warmte-spanningen leidt. De genoemde kunststof afdichtringen van de bekende schroefverbinding laten echter dergelijke hoge temperaturen niet toe, aangezien dergelijke ringen slechts tot ongeveer 280 0 C kunnen worden ingezet.

10 De uitvinding vermijdt deze nadelen. Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een schroefverbinding van bovengenoemde soort te verkrijgen, welke ook geschikt is voor het transport van zeer. warme media's, bijvoorbeeld in het temperatjurgebied van 3^0 °C, verder een lange levensduur bezit en in het bijzonder een ongestoorde inwendige 15 doorsnede heeft, waarbij de aansluitverbinding tussen de buisleiding-stukken in radiale richting naar binnen en buiten niet dikker zal zijn dan de inwendige doorsnede van 'de toegepaste binnenbuizen en de uitwendige diameter van de toegepaste buitenbuizen. Bovendien moet de schroefverbinding ook geschikt zijn voor het transport van agressieve media's, 20 in het bijzonder moet de verbinding bestendig zijn tegen zuurstofgas.

Ter 'oplossing van deze opgave wordt de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de slechts uit metaalstukken bestaande aansluitverbinding een buisnippel omvat, welke aan één einde radiaal naar buiten teragspringt en daar een inwendige schroefdraad draagt, met welke de buisnippel is 25 geschroefd op een uitwendige schroefdraad van de binnenbuis, terwijl de buisnippel in het axiale gebied van de inwendige schroefdraad is samengelast met de buitenbuis en de buisnippel aan het andere einde een uitwendige schroefdraad draagt, met welke de buisnippel is opgeschroefd op een inwendige schroefdraad van een mof, en ée buisnippel in zijn de uit-30 wendige schroefdraad dragend gedeelte een inwendige diameter heeft, welke althans in hoofdzaak gelijk is aan de inwendige diameter van de binnenbuis, terwijl de mof aan zijn andere einde eveneens een inwendige schroefdraad draagt, waarmede de mof is opgeschroefd op een uitwendige schroefdraad van de inwendige buis van de aangrenzende buisleiding, en de mof aan de 35 buitenbuis van de aangrenzende buisleiding is aangelast, en dat aan de met elkaar samengeschroefde schroefdraden metallieke afdichtingen zijn gevormd en aan de mof tussen de beide inwendige schroefdraadgedeelten een ringvormig stuk is aangebracht, waarvan de inwendige diameter althans in hoofdzaak gelijk is aan de inwendige -idiameter van de binnen buis.

8400027 « -3- 23648/CV/ts

Men kan zodoende afzien van afdichtringen en dergelijke uit kunststof materiaal, terwijl ook de afdichtingen bij de schroefverbinding volgens de uitvinding uit metalen delen bestaan.

Ook wordt de in de aan elkaar aangrenzende binnenbuizen ingezette 5 huls bij de beschreven stand van de techniek overbodig, aangezien door de uitvoering van de mof met een ringvormig stuk tussen de beide gedeelten met inwendige schroefdraad, waarvan de inwendige diameter althans in hoofdzaak gelijk aan de inwendige diameter van de binnenbuizen is, twee schouders zijn gevormd, waartegen zich de buisnippel met zijn einde, respectievelijk 10 de binnenbuis van de andere buisleiding met zijn einde kan aanvleien, zodat de vrije inwendige doorsnede van de binnenbuizen ongestoord blijft.

Ook vervalt de bij de stand van de techniek op de buitenbuis opgeschroefde schroefdraadmof, daar zowel de buisnippel alsook de mof in radiale richting noch voorbij de inwendige diameter van de binnenbuis, noch voorbij de 15 uitwendige diameter van de buitenbuis uitsteken. Toch vervult de schroefverbinding volgens de uitvinding alle daaraan gestelde eisen. Zij kan uit een geschikt warmtebestendig staal worden vervaardigd, dat lasbaar is en bestendig is tegen zuurstofgas. Dit betekent, dat de spanningen van het staal onder de helft van de rekgrens van het materiaal blijven.

20 Bij voorkeur bestaat de buisnippel en de mof uit althans in hoofd zaak dezelfde staallegering als de binnenbuizen en eventueel de buitenbuizen. De materialen hebben dan dezelfde eigenschappen en in het bijzonder dezelfde thermische uitzettingscoëfficiënt, hetgeen tot vermindering van thermische spanningen tussen de constructiedelen bijdraagt.

25 Verder wordt er de voorkeur aangegeven dat de buisnippel en de mof aan hun buitenvlakken ringvormige opleggingen voor de buitenbuis hebben. Deze kunnen daar goed geplaatst en in lijn liggend worden aangebracht en er staat een voldoend oppervlak voor de ringlasverbinding ter beschikking.

Een bijzonder goede afdichting wordt bereikt, indien aan de met 30 elkaar samengeschroefde schroefdraden dubbele metallieke afdichtingen zijn gevormd. Dit betekent, dat bij iedere schroefdraadverbinding twee metallieke afdichtvlakken zijn gevormd.

Hiervoor is het van voordeel, indien alle schroefdraadgedeelten een hoek met de hartlijn van de buisleiding insluiten. Bij een dergelijke 35 profilering van de schroefdraadgedeelten laten de genoemde dubbele metallieke afdichtingen zich bijzonder goed aahleggen.

Een belangrijke uitvoering van de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt, dat de buitenbuis met de buisnippel en de mof in verwarmde toestand van de binnenbuis, van de buisnippel en van de mof is gelast. Door deze 8400027 -4- 23648/CV/ts maatrecel wordt de hierboven genoemde voorspanning van de schroefverbinding bereikt. Alternatief kan men natuurlijk ook de voorspanning door een voldoende mechanische trek op de binnenbuizen bereiken, zoals op zich bekend, hetgeen echter constructief gecompliceerder is. De voorspanning van de 5 buisleiding neemt in zekere mate de lengtewijzigingen van de binnenbuizen, bepaald door de tijdens bedrijf optredende verwarming, althans gedeeltelijk weg en vermindert daardoor de tijdens bedrijf optredende thermische spanningen. Dit is op zich bekend.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand 10 van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de constructie volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een schroefverbinding van twee tegen elkaar aanstotende gecombineerde buis-leidingstukken, waarbij rechts een axiale doorsnede ook door de buisnippel en de mof is gelegd, terwijl links deze delen in 15 aanzicht zijn getekend.

Fig. 2 toont een met fig. 1 overeenkomend doorsnedeaanzicht, waarbij echter slechts een enkel gecombineerd buis-leidingstuk is getoond, dat aan één einde met de buisnippel en aan het andere einde met de mof is uitgerust; in de rechter axiale doorsnede van fig. 2 is het leidingstuk 20 voorgespannen getoond en in de linker axiale doorsnede in niet voorgespannen toestand.

In fig* 1 is een gecombineerd buis-leidingstuk met binnenbuizen 1 en buitenbuizen 2 getoond, welke axiaAl met elkaar in lijn liggen.

Tussen de buizen 1, 2 bevindt zich een warmteisolatie 3, gebruikelijk in 25 de vorm van als halve schalen geperst calciumsilicaat, dat aansluitend met inert gas is gespoeld. Centreerringen 4 uit keramisch materiaal zijn op afstand van elkaar op de binnenbuis 1 opgeschoven. De uitwendige diameter van deze ringen komt althans in hoofdzaak overeen met de inwendige diameter van de buitenbuizen. Tenslotte is in fig. 1 nog een omman-30 teling 5 weergegeven.

De schroefverbinding volgens de uitvinding tussen de bovenste buisleiding en de onderste buisleiding volgens fig. 1 bestaat uit een buisnippel 6 en een mof 7. Dit wordt hieronder meer gedetailleerd uiteengezet .

35 De buisnippel 6 heeft in principe een inwendige diameter gelijk aan de inwendige diameter van de binnenbuis 1. Een ringvormige trap 8 is aan de binnenzijde van de mof 6 aangebracht en in de samengeschroefde stand ligt het boveneinde van de onderste binnenbuis 1 tegen deze trap 8 aan. Daaraan sluiten zich schroefdraadgedeelten 9 van zowel de binnen- 8400027 -5- buis 1 alsodk van de buisnippel 6 aan. Deze schroefdraadgedeelten vormen een scherpe hoek met de hartlijn van de buisverbinding.

In het gebied van het schroefdraadgedeelte 9 is aan het 'buitenvlak van de buisnippel 6 een cirkelvormige ringvlak 10 gevormd, waarop de buiten-5 buis 2 is opgeschoven. Daar is ook een lasverbinding 11 gevormd.

Aan het andere einde van de buisnippel 6 heeft deze eveneens een schroefdraadgedeelte 12, waarmede de buisnippel is samengeschroefd met de mof 7, welke daar eveneens een overeenkomstig schroefdraadgedeelte draagt.

10 Daarop aansluitend is de mof 7 voorzien van een ringvormig stuk 13» waarvan de inwendige diameter gelijk is aan de inwendige diameter van de binnenbuis 1. Door het ringvormige stuk 13 worden boven en onder twee schouders gevormd, waartegen de buisnippel 6, respectievelijk de binnenbuis 1 met hun vrije kanten aanliggen.

15 Aan het andere einde heeft de mof 7 een verder schroefdraadge deelte 1 ij, waarmede de mof op een overeenkomstig schroefdraadgedeelte aan het vrije einde van de binnenbuis 1 is opgeschroefd.

Uit de figuren zal het duidelijk zijn, dat noch de buisnippel 6, noch de mof 7 in radiale richting voorbij de inwendige diameter van de 20 binnenbuis 1 uitsteken en evenmin voorbij de uitwendige diameter van^.de buitenbuis 2. Zij vormen zodoende een plaatsbesparende hoogbelastbare drukdichte en slechts uit metaal bestaande schroefverbinding tussen de met elkaar te verbinden buisleidingen.

Fig. 2 toont in principe dezelfde situatie, waarbij aanvullend 25 een aluminiumfolie 15 is weergegeven, welke kan zijn gelegd op de warmte-• isolatie 3 en de centreerringen **·

Het rechter deel van fig. 2 toont de voorgespannen toestand van de buisleiding, zoals ook in fig. 1. links is echter de niet voorgespannen toestand van de buisleiding weergegeven. Men onderkent zodoende door 30 een vergelijking van het linker deel met het rechter deel van fig. 2, dat voor het aanleggen van de lasnaad 11 de binnenbuis zodanig op een temperatuur wordt verwarmd, dat deze zich over de afstand 16 in axiale richting uitzet. Dan worden de lasnaden gevormd. Deze door verwarming bewerkstelligde voorspanning van de binnenbuizen (stijgbuizen) ligt in 35 het middelste gebied tussen de voorspanning gelijk nul en de tijdens bedrijf te verwachten voorspanning, opdat de nog koude buisleidingen niet aan een ontoelaatbaar hoge voorspanning worden blootgesteld.

Als materiaal voor de binnenbuis, de buitenbuis, de buisnippel en de mof kan de volgende staallegering worden toegepast: 26 CrMo M staal- 8400027 -6- 23648/CV/ts ontzwaveld veredeld voor C 75/2.

De buizen zijn, zoals uit de figuren blijkt, vast met elkaar verbonden, zodat de thermische lengtewijzigingen door de genoemde voorspan-ning van de binnenbuizen worden opgenomen.

5 Proeven hebben getoond, dat de beschreven buisleiding met zijn schroefverbinding een temperatuurverschil tussen binnenbuizen en buitenbuizen van 200 °C kan weerstaan ( temperatuur van de binnenbuis: 300 °C, temperatuur van de buitenbuis : 100 °C).

De buisleiding wordt als volgt samengebouwd.

10 Eerst worden de moffen op de binnenbuis geschroefd. Dan worden de oentreerringen, de isolerende halve schalen en eventueel de aluminium folie opgebracht. Tenslotte wordt de buitenbuis eroverheen geschoven.Dan wordt een van de lasnaden aangebracht. Aansluitend wordt de binnenbuis verwarmd, tot een uitzettingsverschil van ongeveer 1,47 mm per buislengte 15 is ontstaan. Dan wordt de tweede lasnaad aangelegd.

8400027

Claims (5)

1. Losmaakbare dichte schroefverbinding voor gecombineerde buis- leidingstukken voor het transport van verwarmde media's, van welke ieder 5 uit een binnenbuis en een concentrische buitenbuis met een warmteisolatie in de ringvormige ruimte tussen binnen- en buitenbuis bestaat, waarbij telkens de voorgespannen binnenbuis vast met de buitenbuis is verbonden, in het bijzonder voor stoominjecties, geothermische boringen en dergelijke, met het kenmerk, dat de slechts uit metaalstukken bestaande aan-10 sluitverbinding een buisnippel (6) omvat, welke aan een einde radiaal naar buiten terugspringt en daar een inwendige schroefdraad (9) draagt, met welke de buisnippel (6) op een uitwendige schroefdraad (9) van de binnenbuis (1) is geschroefd, dat de buisnippel (6) in het axiale gebied van de inwendige schroefdraad (9) met de buitenbuis (2) is samengelast 15 (11), dat de buisnippel (6) aan het andere einde een uitwendige Schroef draad (12) draagt, met welke de buisnippel op een inwendige schroefdraad (12) van een mof (7) is opgeschroefd, dat de buisnippel (6) in zijn de uitwendige schroefdraad (12) dragende gedeelte een inwendige diameter heeft, welke althans in hoofdzaak gelijk is aan de inwendige diameter 20 van dé binnenbuis (1), dat de mof (7) aan zijn andere einde eveneens een inwendige'schroefdraad (1¾) draagt, met welke de mof op een uitwendige schroefdraad (1¾) van de binnenbuis (1) van de aangrenzende buisleiding is opgeschroefd, dat de mof (7) aan de buitenbuis (2) van de aangrenzende buisleiding is gelast (11), dat aan de met elkaar samengeschroefde schroef-25 draden (9, 12, 1¾) metallieke afdichtingen ziijn gevormd en dat aan de mof (7) tussen de beide gedeelten (12, H, ) met inwendige schroefdraad een ringvormig stuk (13) is aangebracht, waarvan de inwendige diameter althans in hoofdzaak gelijk is aan de inwendige diameter van de binnenbuis (1).

2. Schroefverbinding volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de buisnippel (6) en de mof (7) uit althans in hoofdzaak dezelfde staallege-ring bestaan als de binnenbuis (1).

3. Schroefverbinding volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de buisnippel (6) en de mof (7) aan hun buitenvlakken ringvormige 35 opleggingen (10) voor de buitenbuis (2) hebben. ^ Schroefverbinding volgens één der conclusies 1 tot 3, met het ken merk, dat aan de aan elkaar geschroefde schroefdraaddelen (9, 12, 1¾) dubbele metallieke afdichtingen zijn gevormd.

5, Schroefverbinding volgens één der conclusies 1 tot 4, met het ken- 8400027 « -8- 23648/CV/ts merk, dat de buitenbuis (2) met de buisnippel (6) en de mof (7) in verwarmde toestand van de binnenbuis (1) van de buisnippel (67 en van de mof (7) is samengelast.

6. Schroefverbinding volgens één der conclusies 1 tot 5, met het 5 kenmerk, dat alle schroefdraadgedeelten (9, 12, 1*1) een hoek met de hartlijn van de buisleiding insluiten. Eindhoven, decenber 1983· 8400027