-
Die
Erfindung betrifft eine Leitungsdurchführung an einem Behälter zum
Hindurchführen
von elektrischen Leitungen oder Fluidleitungen, die aus dem Behälter herausgeführt werden
müssen.
-
Häufig ist
es erforderlich, in einem Behälter an
einem Messobjekt Messungen durchzuführen, die außerhalb
des Behälters
zeitgleich verfügbar
sein müssen.
Beispiele für
solche Untersuchungen sind Brennkammerversuche, bei denen beispielsweise Betriebsbedingungen
einer realen Gasturbine auf einem Prüfstand simuliert werden. Solche
Betriebsbedingungen umfassen u.a. hohe Temperaturen und Drücke. Derartige
Druckbehälter
werden auch als Rig bezeichnet. Am Testobjekt werden an diversen Stellen
Leitungen für
die Temperatur- bzw. die Druckmessungen angebracht. Diese Leitungen
sind an eine außerhalb
des Behälters
befindliche Messwerterfassung angeschlossen und müssen aus
dem Rig nach draußen
geführt
werden. Die Leitungsdurchführung
muss die Dichtigkeit des Rigs gewährleisten. Die Messleitungen
dürfen
nicht beschädigt
werden. Die Leitungsdurchführung
muss so flexibel sein, dass ein Einbau und Ausbau des Testobjekts
ohne Beschädigung
oder Abriss der Leitungen erfolgen kann.
-
Bekannt
sind Leitungsdurchführungen
unter Verwendung von Teflonscheiben mit Hochtemperatursilikonabdichtung,
Leitungsdurchführungen
mit einem Rohrstück
mit ausgehärteter
Kunstharzfüllung sowie
Verschraubungen mit Stern und weichem Material (Speckstein). Schwierigkeiten
entstehen dadurch, dass die Materialien bei hohen Temperaturen weich
werden und ihre Form ändern.
Das führt
zu Leckagen, die wiederum noch höhere
Erwärmungen verursachen.
Zudem benötigen
einige Dichtungsmaterialien eine sehr lange Trocknungszeit. Weiterhin begeben
sich Schwierigkeiten, wenn eine Messleitung ausgetauscht werden
muss oder eine neue hinzukommt. Dabei muss oft die gesamte Füllung gebrochen
werden. Das Risiko, andere Leitungen zu beschädigen, ist hoch. Außerdem ist
nach einem Öffnen
der Leitungsdurchführung
häufig
der Einsatz neuer Dichtungsmaterialien erforderlich.
-
In
US 2002/0104673 A1 ist eine Leitungsdurchführung an einem Druckbehälter beschrieben. Diese
weist einen von außen
an eine Öffnung
des Behälters
ansetzbaren Halter mit einem Durchgangskanal auf. Der Halter enthält an seinem
behälterseitigen
Ende eine Hülse,
die nur von der dem Behälterinneren
zugewandten Seite aus in den Durchgangskanal einschiebbar ist. Diese
Hülse ist
mit Dichtungen gegen den Halter abgedichtet. Sie hält in dem Halter
aufgrund des im Behälter
herrschenden Überdrucks.
Wenn im Behälter
allerdings auch hohe Temperaturen herrschen, wirken diese auf die
Dichtung, die dadurch undicht werden kann.
-
DE 34 12 786 C2 beschreibt
eine Leitungsdurchführung,
bei der ein Metallgehäuse
mit einem Flansch an einem Behälter
befestigt ist. Das Metallgehäuse
enthält
elektrische Leitungen, die in Gießharz vergossen sind.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitungsdurchführung für einen
Behälter
zu schaffen, die zerstörungsfrei
demontierbar ist und ohne irgendein Vergussmaterial auskommt.
-
Die
Leitungsdurchführung
der vorliegenden Erfindung ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Erfindungsgemäß ist ein
Halter vorgesehen, der von außen
an eine Öffnung
des Behälters
ansetzbar ist und einen Durchgangskanal aufweist. In den Durchgangskanal
kann eine den Durchgangskanal ausfüllende Hülse eingesetzt werden, die
nur von der dem Behälterinneren
zugewandten Seite aus in den Durchgangskanal einschiebbar ist. Eine
Klemmvorrichtung legt die Hülse
an dem Halter fest. Durch die Hülse
verläuft
ein Rohr, das am behälterseitigen Ende
der Hülse
befestigt ist und eine Dichtvorrichtung zum Abdichten gegen eine
durch das Rohr geführte
Leitung aufweist.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Leitungsdurchführung kann
die Klemmvorrichtung gelöst
werden, um die Hülse
mit dem darin befestigten mindestens einen Rohr zum Behälterinneren
hin zu demontieren. Das Rohr ist mit der Hülse fest verbunden, beispielsweise
verlötet
oder verschweißt,
so dass es zusammen mit der Hülse
herausnehmbar ist. Durch das Rohr hindurch verläuft die Leitung. Das Rohr ist über das äußere Ende
der Hülse
hinaus verlängert,
so dass die Dichtvorrichtung, die die Leitung gegen das Rohr abdichtet,
außerhalb
des Behälters
leicht zugänglich
ist. Diese Dichtung ist vorzugsweise als Klemmvorrichtung ausgebildet.
Es besteht somit die Möglichkeit,
dass die Dichtvorrichtung gelöst
wird, um die Leitung in Längsrichtung
zu verschieben. Vorzugsweise sind mehrere Rohre in der Hülse angeordnet,
wobei jedes der Rohre eine separate Leitung aufnehmen kann. Auf
diese Weise entsteht eine Vielfach-Leitungsdurchführung, bei
der zahlreiche Leitungen aus dem Behälter herausgeführt werden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Halter ein Flanschteil mit einer Durchgangsbohrung und ein in der
Durchgangsbohrung befestigtes Buchsenteil aufweist, wobei das Buchsenteil
den Durchgangskanal bildet. Ein derartiger Halter kann ein Normflansch sein,
der mit einem Behälterflansch
in üblicher
Weise verbunden wird. In die Zentralbohrung des Flanschteils ist
das Buchsenteil, das ebenfalls aus Metall besteht, eingesetzt. Die
Verbindung kann geschweißt sein,
um die erforderliche Dichtheit zu gewährleisten.
-
Gemäß einer
speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Buchsenteil einen am behälterseitigen
Ende des Flanschteils abgestützten Ringkragen
aufweist. Auf diese Weise wird die erforderliche Druckfestigkeit
erhöht
und es wird verhindert, dass das Buchsenteil durch den Behälterinnendruck
sich relativ zu dem Flanschteil verschiebt.
-
Die
Klemmvorrichtung kann eine Überwurfmutter
aufweisen, die auf das Buchsenteil aufgeschraubt ist und einen Dichtungsring
radial gegen die Hülse
drückt.
Auf diese Weise geschieht die Druckabdichtung der Hülse an dem
behälternahen Ende.
Der Dichtungsring besteht vorzugsweise aus einem Weichmetall.
-
Die
Hülse kann
einen Ringkragen aufweisen, dessen Durchmesser größer ist
als derjenige des Durchgangskanals des Halters. Dadurch ist sichergestellt,
dass selbst bei einem Versagen der Klemmvorrichtung die Hülse nicht
aus der Leitungsdurchführung
herausgedrückt
wird.
-
Vorzugsweise
weist die Hülse
am behälterseitigen
Ende eine Wand aus Vollmaterial mit Löchern auf, die jeweils von
einem Rohr ausgefüllt
sind. Die Wand aus Vollmaterial bildet ein undeformierbares Widerlager
für die
Klemmvorrichtung. Sie bildet außerdem
eine Aufnahme für
die behälterseitigen Enden
der Rohre, die durch diese Wand hindurchgehen und abdichtend, z.B.
durch Schweißung,
mit der Wand verbunden sind.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
erläutert.
-
In
der Zeichnung ist ein Längsschnitt
der Leitungsdurchführung
an einem Behälter
dargestellt.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
ist ein Behälter 10 vorgesehen,
der druckfest ist und hohen Temperaturen standhält. Der Behälter 10 weist einen
Rohranschluss 11 mit einem Befestigungsflansch 12 auf. Im
Behälter 10 befindet
sich das Testobjekt 13, an dem Messungen durchgeführt werden.
Messergebnisse werden über
Leitungen 14, von denen hier nur eine dargestellt ist,
an eine Signalauswertung 15, beispielsweise einen PC, übertragen.
An dem behälterseitigen
Ende der Leitung 14 befindet sich eine Messsonde 16,
beispielsweise ein Temperatursensor oder ein Drucksensor. Das behälterferne
Ende der Leitung 14 ist mit einem Stecker 17 mit
der Signalauswertung 15 verbunden.
-
An
dem Befestigungsflansch 12 ist die Leitungsdurchführung angebracht.
Diese weist einen Halter 20 auf, der abdichtend mit dem
Befestigungsflansch 12 verbunden ist. Der Halter 20 besteht
aus einem Flanschteil 21 und einem Buchsenteil 22,
das in eine Mittelbohrung des Flanschteils 21 eingesteckt ist.
Das Buchsenteil 22 ist durch eine druckdichte Schweißnaht 23 mit
dem Flanschteil 21 verschweißt. Das Buchsenteil 22 ist
mit einem Sechskant 24 versehen, der größer ist als die Bohrung des
Flanschteils 21, so dass das Buchsenteil sich vom Behälterinneren
her an dem Flanschteil 21 abstützt. Der Sechskant 24 ist
etwa in der Mitte der Länge
des Buchsenteils angeordnet, so dass ein rohrförmiger Abschnitt des Buchsenteils 22 sich
zur Behältermitte hin
erstreckt.
-
Das
Buchsenteil 22 enthält
den Durchgangskanal 25, durch den die Hülse 26 hindurchgeht.
Die Hülse 26 besteht
aus einem rohrförmigen
zylindrischen Körper,
der am behälterseitigen
Ende eine dicke Wand 27 aus Vollmaterial hat. An diesem
Ende befindet sich ferner ein radial abstehender Ringkragen 28,
der so groß ist,
dass er nicht durch den Durchgangskanal 25 hindurchpasst.
-
In
der Wand 27 sind Rohre 30 befestigt, von denen
in der Zeichnung aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nur eines dargestellt ist. Jedes Rohr 30 ist mit seinem
behälterseitigen
Ende in eine passende Bohrung der Wand 27 eingesetzt und
mit der Wand verschweißt.
Von der Wand 27 aus erstreckt sich das Rohr 30 durch
das hohle Innere der Hülse 26.
Das Rohr ragt aus dem behälterfernen
Ende der Hülse 26 heraus
und trägt
an seinem Ende eine Dichtvorrichtung 31 aus einer einen
Dichtring enthaltenden Verschraubung. Die Verschraubung kann festgezogen werden,
um den Durchgang der Leitung 14 abzudichten. Da die Dichtvorrichtung 31 im
Abstand vom Behälter 10 angeordnet
ist, ist sie keinen größeren thermischen
Belastungen ausgesetzt, so dass ihre Dichtheit nicht thermisch beeinträchtigt wird.
Die Dichtvorrichtung 31 ist zugleich eine Klemmvorrichtung
zur Fixierung der Leitung 14. Sie kann gelöst werden,
um die Leitung 14 in Längsrichtung
zu verschieben.
-
Das
behälterseitige
Ende der Hülse 26 ist
mit einer Klemmvorrichtung 33 an dem Buchsenteil 22 fixiert.
Diese Klemmvorrichtung 33 weist eine Überwurfmutter 34 auf,
die mit einem Innengewinde 35 auf ein Außengewinde
des Buchsenteils 22 aufgeschraubt ist. Die Überwurfmutter 34 weist
eine Stirnwand 37 auf mit einer Bohrung, durch die die
Hülse 26 hindurchragt.
Der Durchmesser des Ringkragens 28 ist größer als
derjenige der Bohrung der Stirnwand 37. Zwischen dem Ende
des Buchsenteils 22 und der Stirnwand 37 der Überwurfmutter 34 befindet
sich in einer ringförmigen
Ausnehmung am Ende der Hülse 26 eine
ringförmige
Dichtung 36 aus Metall, beispielsweise Kupfer. Beim Festziehen
der Überwurfmutter 34 bewirkt
die Dichtung 36 ein Abdichten des Durchgangskanals 25.
Die Dichtung 36 erlaubt den Ausbau der Hülse 26 nur
zum Behälterinneren
hin. Sie besteht aus zwei Ringen. Der eine Ring klemmt an der Hülse 26 und
bildet einen Schneidring. Der andere Ring hat eine konische Form,
so dass er den Schneidring gegen die Hülse drückt, wenn die Überwurfmutter 34 angezogen
wird.
-
Die
Aufgabe der Leitungsdurchführung
besteht darin, den Druck im Behälter 10 gegen
Leckage zu sichern. Jede Leitung 14 wird einzeln an ihrer
entsprechenden Dichtvorrichtung 31 verschraubt und abgedichtet.
-
Der
Behälter 10 weist
eine (nicht dargestellte) Zugangsöffnung auf, durch die hindurch
die Hülse 26 mit
der Überwurfmutter 34 eingebracht
und von innen an dem vormontierten Halter 20 befestigt
wird. Dabei enthält
die Hülse 26 in
ihren Rohren 30 bereits die Leitungen 14. Nach
dem Festziehen der Klemmvorrichtung 33 und der Dichtvorrichtung 31 wird
der Stecker 17 mit der Signalauswertung 15 verbunden. Zum
Ausbau der Leitungsdurchführung
wird die Leitung 14 am Stecker 17 getrennt. Nach
dem Lösen
der Klemmvorrichtung 33 wird die Hülse 26 mit allen Leitungen
in den Behälter 10 geschoben
und durch die Zugangsöffnung
herausgenommen.
-
Die
beschriebene Leitungsdurchführung kann
an jeder Stelle verwendet werden, wo Messungen wie Druck, Temperatur,
Spannung usw. innerhalb eines Druckbehälters erfolgen sollen, insbesondere
bei Brennkammertests, Verbrennungsversuchen sowie Bemessungen im
Hochdruckbereich.