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Kompensator für Rohrleitungen Die Erfindung betrifft einen Kompensator
für Rohrleitungen, insbesondere für den Einbau in Kunststoffrohre, bestehend aus
einem zwischen die Anschlußrohre der Rohrleitung eingeschalteten, gegenüber dem
Anschlußrohr abgedichteten muffenartigen RohrverbindungsstÜck, in welchem zumindest
das eine der beiden Anschlußrohre zwecks Längenausgleichs verschiebbar ist.
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Der erfindungsgemäße Kompensator ist vor allem für den Einbau in Kunststoffrohrleitungen
bestimmt, obwohl er gegebenenfalls auch als Dehnungsausgleicher in Leitungen aus
Metall,
wie z.B. Stahl oder Kupfer, oder aus Keramik, Glas oder
sonstigen Werkstoffen Verwendung finden kann. Dabei ist der Kompensator sowohl für
den Einbau in drucklose Leitungen als auch für den Einbau in Druckleitungen bei
mittleren und hohen Drücken und bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen geeignet.
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Kompensatoren zum Ausgleich der sich im Betrieb einstellenden Rohrdelmungen
und Rohr schrumpfungen sind in verschiedenen Ausführungen, z.B. in Form der Wellrohrkompensatoren,
seit langem bekannt. Die bekannten Kompensatoren weisen äedoch sämtlich Mängel auf,
die sie vor allem zur Verwendung in Kunststoffleitungen und insbesondere auch dann
ungeeignet machen, wenn die Leitungen in engen Kanälen oder Gebäudeschlitzen verlegt
werden. In diesem Fall müssen kleinbauende Kompensatoren verwendet werden, die sich
ohne weiteres in den Kanälen bzw. den Schlitzen unterbringen lassen und die dennoch
in der Lage sind, auch größere axiale Rohrdehnungen, die bei den Kunststoffrohren
um ein Mehrfaches größer sind als bei den Metallrohren, auszugleichen.
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Neben den Wellrohrkompensatoren sind auch schon Muffenrohr-Kompensatoren
in verschiedenen Ausführungen bekannt, die aus einem über die Rohrenden schiebbaren
Muffenrohr bestehen, welches stirnseitig eine Eindrehung für die Aufnahme eines
Dichtringes od.dgl. aufweist. Der Dichtring wird mittels eines in der Eindrehung
sitzenden Druckringes
gegen den Rohrmantel angepreßt. Dabei ist
zur Anpressung der Dichtringe an den beiden Anschlußseiten des Muffenrohres jeweils
ein Druckflansch angeordnet, der sich gegen den Druckring abstützt. Die beiden Druckflansche
sind zur Herstellung der Dichtung mittels Ankerschrauben gegeneinander verspannbar.
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Solche Nuffenrohr-Kompensatoren haben sich in der Praxis an sich bewährt.
Allerdings sind auch diese Kompensatoren nicht frei von Nachteilen. Beispielsweise
ist es bei den bekannten Muffenrohr-Eompensatoren schwierig oder sogar unmöglich,
die Dichtringe auszuwechseln, ohne die Rohrleitung zu trennen bzw. den gesamten
Eompensator auszubauen.
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Dies läßt sich aber nur bewerkstelligen, wenn der Kompensator bzw.
dessen Anschlußstutzen mittels einer Flanschverbindung an die Rohrleitung angeschlossen
werden. Werden dagegen die Anschlußstutzen an den Rohrleitungsenden angeschweißt,
was vor allem bei Kunststoffleitungen häufig erwünscht ist, so ist ein Ausbauen
des Muffenrohres zwecks Auswechselns der Dichtringe unmöglich. Da das Naß, um welches
der Kompensator Längenänderungen der Rohrleitungen ausgleichen kann, von der Länge
des Muffenrohres abhängt, müssen bei den bekannten Dehnungsausgleichern für die
verschiedenen Einsatzzwecke Muffenrohre unterschiedlicher Längen verwendet werden.
Dies bedeutet, daß für die verschiedenen Einsatzzwecke Nuffenrohr-Kompensatoren
unterschiedlicher Längenabmessungen zur Verfügung gestellt und auf Vorrat gehalten
werden müssen.
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Der Erfindung liegt vosnehmlich die Aufgabe zugrunde, einen Kompensator
von zweckdienlicher Ausbildung zu schaffen, der ein vergleichsweise einfaches-und
rasches Auswechseln der Dichtelemente auch ohne trennen der Rohrleitungen-und/oder
eine einfache Anpassung an unterschiedliche Dehnungswege zuläßt. Dabei soll sich
der erfindungsgemäße Eompensator vorzugsweise auch durch verhältnismäßig geringe
radiale hbmessungen bei zugleich einfacher und betriebssicherer Bauweise auszeichnen.
Der erfindungsgemäße Lompensator soll insbesondere als sogenannter Monokompensator
ausgebildet sein, der mit der einen der beiden Anschlußleitungen fest und unverschieblich,
vorzugsweise durch Verschweißen, verbunden wird und daher nur an derjenigen Seite
eine besondere Dichtung benötigt, an der die andere Anschlußleitung in das Muffenrohr
verschiebbar hineingreift.
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Gemäß der Erfindung besteht das Rohrverbindungsstück aus mehreren
abgedichteten und voneinander trennbaren Ringteilen.
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Diese mehrteilige Bauweise des die beiden Anschlußrohre bzw. Anschlußstutzen
verbindenden Nuffenrobres bietet die Möglichkeit, je nach der geforderten Dehnungsaufnahme
eine mehr oder weniger große Anzahl. an Ringteilen zu einem Rohrverbindungsstück
der jeweils gewünschten Länge zusammenzustellen und gegebenenfalls auch nachträglich
noch weitere Ringteile einzuschalten, wenn der Lompensator später auf
eine
größere Dehnungsaufnahme eingestellt werden soll. Weiterhin besteht aber auch erfindungsgemäß
die PIöglichkeit, die Dichtringe auf einfache Weise dadurch auszuwechseln, daß im
Einbauzustand des Kompensators zumindest eines der Ringteile aus dem Verband gelöst
wird so daß das die Dichtung tragende Ringteil zum Auswechseln der Dichtung ausgebaut
werden kann. Dies läßt sich wie erwähnt, bewerkstelligen, ohne daß die Anschlußrohre
bzw. die Anschlußstutzen von der Rohrleitung getrennt zu werden brauchen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das
Muffenrohr bzw. das Rohrverbindungsstück aus mindestens drei Ringteilen in eiller
solchen Anordnung, daß zwischen zwei die Enden der Anschlußrohre umgreifenden Endringen
mindestens ein lösbarer Zwischenring angeordnet ist.
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Dabei ist in der Ausführung des Kompensators als Nonokompensator der
eine der beiden Endringe zweckmäßig niit dem auf seiner Seite liegenden Mts chlußrohr.
vorzugsweise durch Verschweißen fest und dicht verbunden. während der andere Endring
gegenüber dem auf seiner Seite liegenden Anschlußrohr verschiebbar ist und die genannte
Dichtung aufweist. Letztere besteht zweckmäßig aus einem oder mehreren Dichtringen.
Es eilpfiehlt sich an dea fest angeordneten Endring eine radial nach innen vorspringende
Schulter od. dgl.
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vorzusehen, gegen die sich die Stirufläche des Anschlußrohres legt.
Diese Schulterabstützung bewirkt eine axiale Ausrichtung des Anschlußrohre-s sowie
einen unbedingt festen Sitz und eizie sichere Abdichtung zwischen dem geI1a#W-ten
Endstück
und dem Ansclilußrohr. Sie bietet die Höglichkeit, das Endstück an zwei Stellen,
d.h. sowohl an der Schulter als auch am Außenmantel des Anschlußrohres anzuschweißen.
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Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die Ringteile
mit ineinanderfassenden axialen Vorsprüngen und Vertiefungen versehen, die zahnartig
ausgebildet sein können oder durch ringförmige Eindrehungen an den Stirnflächen
der Ringteile gebildet werden können. Aufgrund dieser Vorsprünge und Vertiefungen
wird eine sichere formschlüssige Verbindung der Ringteile im zusammengebauten Zustand
und außerdem eine sichere gegenseitige Abdichtung der Ringteile, ähnlich einer Labyrinthdichtung,
erreicht.
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Es empfiehlt sich, zwischen den einander zugewandten Stirnflächen
der Ringteile Dichtelemente, vorzugsweise Flachringe od.dgl., anzuordnen.
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Wesentlich für die Erfindung ist weiterhin die Verwendung einer lösbaren
Spann- oder Verriegelungsvorrichtung od.dgl., mit der die Ringteile in dichter Anlage
gehalten bzw. #gegeneinandergedrückt werden können. Diese Spannvorrich#ung kann
vorzugsweise so ausgebildet sein, daß sie zugleich zur Anpressung des oder der die
Abdichtung am Mantel des Anschlußrohres bewirkenden Dichtringe dient.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung besteht die Spánnvorrichtung aus
Druckflanscho,'n od.dgl., die mittels axialer Alikerschrauben
gegeneinander
verspannbar sind. Dabei weist die Spannvorrichtung zweckmäßig mindestens drei Druckflansche
auf, von denen der eine das eine Anschlußrohr und der andere das andere Anschlußrohr
umschließt und an den Ringteilen bzw. einem sich gegen die Dichtung legenden Druckring
abgestützt ist, während der dritte Druckflansch zwischen diesen äußeren Druckflanschen
auf einem der beiden Endringe angeordnet und an diesem abgestützt ist. Um eine Begrenzung
des Dehnungsmaßes zu erzielen, empfiehlt es sich, einen weiteren Druckring vorzusehen,
der auf dem gegenüber dem Rohrverbindungsstück verschieblichen Anschlußrohr angeordnet
ist und der mit einem Anschlag an diesem Anschlußrohr zusammenwirkt, welcher die
Endbegrenzung für die Relativbewegung des Anschlußrohres gegenüber dem Rohrverbindungsstück
bildet. Die genannten Druckflansche sind axial gegeneinander verschieblich und zweckmäßig
durch mehrere über den Rohrumfang verteilte, sämtliche Druckflansche durchgreifende
Ankerschrauben od. dgl. verbunden.
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Wie erwähnt, wird der erfindungsgemäße Kompensator vorzugsweise als
Monokompensator ausgebildet. In diesem Fall weist nur der eine der beiden Endringe
bzw. äußeren Ringteile in einer stirnseitigen Aussparung mindestens einen Dichtring
auf, der von dem zugeordneten Druckflansch unter Einschaltung des genannten Druckringes
gegen den Mantel des Anschlußrohres anpreßbar ist.
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Es versteht sich, daß die axiale Länge zumindest eines der das Rohrverbindungsstück
bildenden Ringteile so bemessen wird. daß dieser Ringteil nach erfolgtem Lösen der
Verspannung durch den Spalt zwischen den beiden einander zugewandten Stirnenden
der Anschlußrohre radial herausgezogen werden kann, um anschließend das die Rohrdichtung
tragende ringteil zum Auswechseln der Dichtung ausbauen zu können.
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Die axiale Abmessung des oder der Zwischenringe ist zweckmäßig größer
als diejenige des die Dichtung tragenden Ring#-teils. Im übrigen empfiehlt es sich,
die Wandstärke der Ringteile erheblich größer zu wählen als diejenige der Anschlußrohre.
Letztere bestehen zweckmäßig aus kurzen Rohrstutzen, die mit den Leitungsenden,
vorzugsweise durch Verschweißen, gegebenenfalls aber durch Verkleben oder auf andere
Weise, verbunden werden Die das Nuffenrohr bzw. das Rohrverbindungsstück bildenden
Ringteile und vorzugsweise auch die Druokflansche und die Anschlußstutzen werden
vorzugsweise aus Kunststoff ges er tigt, obwohl sie auch aus anderen Werkstoffen
hergestellt werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungse gemäßen
Kompensators dargestelltt Es zeigen; Fig. 1 einen Kompensator gemäß der Erfindung
in Selten ansicht, teilweise im Längsschnitt; Fig. 2 eine geänderte AusSX wungsform
des mehrteiligen
Rohrverbindungsstücks des erfindungsgemäßen Kompensators.
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Mit 10 und 11 sind in Fig. 1 zwei Rohrstutzen bezeichnet, die axial
gegeneinander ausgerichtet sind und mit ihren äußeren Stirnenden 10' und 11' an
den Enden einer Rohrleitung, vorzugsweise einer Kunststoffleitung, angeschlossen
werden. Die Verbindung der Rohrstutzen 10 und 11 mit den Rohrleitungsenden erfolgt
zweckmäßig durch Schweißen.
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Der dargestellte Kompensator weist ein mehrteiliges Muffenrohr bzw.
Rohrverbindungsstück 12 auf, welches die Rohrverbindung zwischen den beiden Anschlußstutzen
10 und 11 herstellt, deren einander zugewandte Stirnenden einen solchen Abstand
voneinander aufweisen, daß Dehnungen und Schrumpfungen der Rohrleitung von dem Kompensator
aufgenommen werden können.
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Gemäß Fig. 1 ist das Rohrverbindungsstück 12 dreiteilig ausgebildet.
Es besteht aus den Ringteilen 13, 14 und 15, deren Wandstärke um ein Nehrfaches
größer ist als diejenige der Anschlußstutzen 10 und 11 und die zweckmäßig ebenfalls
aus Kunststoff gefertigt sind. Der Ringteil 13 ist als Endring an dem Ende des Stutzens
10 befestigt. Er# weist- einen inneren Ringflansch 13' auf gegen den sich der Stutzen
10 mit seiner Stirnfläche 10 legt. Der Ringteil 1v ist an den Stellen a und b mit
dem Anschlußstutzen 10 verschweißt.
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Auf diese Weise wird ein unbedingt dichter Anschluß des
Ringteils
13 an dem Stutzen erzielt. Der den anderen Endring bildende Ringteil 15 ist auf
dem Anschlußstutzen 11 in Axialrichtung verschieblich geführt. Er weist eine stirnseitige
Eindrehung 16 auf, in der zwei nachgiebige Dichtringe 17 und 18 liegen, die sich
gegen den Umfang des Stutzens 11 legen und damit eine Abdichtung zwischen dem Stutzen
und dem Ringteil 15 bewirken. Zwischen den beiden Dichtringen 17 und 18 ist ein
schmaler Druckring 19 angeordnet. In die Eindrehung 16 faßt ein weiterer Druckring
20 ein, der zur Anpressung des Dichtringes 18 und damit auch des Dichtringes 17
gegen den Umfang des Stutzens 11 dient. Die Ringe 19 und 20 sind zweckmäßig ebenfalls
aus Kunststoff gefertigt.
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Zwischen den beiden Endringen 13 und 15 liegt der Zwischenring 14.
Die Ringe 13, 14 und 15 weisen an ihren einander zugewandten Stirnflächen Eindrehungen
21 oder sonstige axiale Vorsprünge und Vertiefungen auf, derart, daß die Ringe formschlüssig
zusammengehalten werden und in ihrem Verband keine Radialbewegungen gegeneinander
ausführen können. Zur Abdichtung der Ringe-an den Stirnflächen sind Flachringe 22
an den durch die Eindrehungen gebildeten radialen Schultern angeordnet. Es ist erkennbar,
daß sich die zu einem Rohrverbindungsstück bzw. einem Muffenrohr ergänzenden Ringteile
13, 14 und 15 mittels einer Spannvorrichtung in axialer Ricbtung so gegeneinander
verspannen lassen, daß die Dichtringe 22 zusammengepreßt und die Ringteile
in
ihrem festen Verband unverrückbar gehalten werden. Die Spannvorrichtung wird weiter
unten noch näher erläutert.
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Auf dem Anschlußrohr oder Rohrstutzen 10 ist ein Druckflansch 25 verschiebbar
geführt, der sich im Montagezustand gegen die rückwärtige Stirnfläche 13" des Ringteils
13 legt. Entsprechend ist auf dem anderen Anschlußrohr 11 ein Druckflansch 24 axial
verschiebbar geführt, der sich gegen den Druckring 20 legt. Ein dritter Druckflansch
25 ist auf dem die Dichtung tragenden Ringteil 15 verschiebbar angeordnet. Dieser
Druckflansch 25 legt sich gegen eine Ringschulter 26 des Ringteils 15. Schließlich
ist noch ein weiterer Druckflansch 27 vorgesehen, der auf dem Anschlußrohr 11 verschiebbar
ist und der mit einem ringförmigen Endanschlag 28 zusammenwirkt, der an dem Rohr
11 außenseitig befestigt ist. Sämtliche Druckflansche bestehen vorzugsweise aus
Kunststoff. Sie sind über mehrere, z.B. vier oder mehr Anterschrauben 29 unterninzader
verbunden. Mit 50 bis 35 sind die auf diesen Ankerschrauben angeordneten Spann-,
Justier- und Gegenmuttern bezeichnet.
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Bs ist erkennbar, daß durch Festziehen der Muttern 32 bzw.
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der äußeren muttern 30 die Druckflansche 23 und 25 sich gegeneinanderziehen
lassen, wodurch auf grund der Abst~utzBng #des Druckflansches 25 an der Ring schulter
26 des Ringteils 15 die Ringteile 15 bis 15 in au aller Richtung unter Anpressung
der Flachdichtungen 22 -gegeneinandergedrückt werden. Entsprechend kann durch Festziehen
der Muttern 33 der
Druckflansch 24 gegen den Druckring 20 gezogen
und damit die Dichtung 17, 18 an dem Anschlußrohr 11 hergestellt werden. Die Muttern
34 und 35 werden so eingestellt, daß der Druckflansch 27 zusammen mit dem Anschlag
28 als Endbegrenzung für die Rohrdehnung wirkt.
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Die Strömungsrichtung, in der das gasförmige oder flüssige Medium
die Leitung durchströmt, ist in Fig. 1 durch den Pfeil 5 angedeutet. Das in dieser
Richtung strömende Medium kann die Dichtung 17, 18 nicht unmittelbar beaufschlagen,
da diese hinter der inneren Stirnkante des Anschlußrohres 11 angeordnet ist. Der
Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Anschlußrohres 11 und dem Innenumfang des
Ringteils 15 ist sehr klein; er beträgt z.B. etwa 1 mm. Es stellt sich daher an
dieser Stelle ein Drosselspalt ein mit der Wirkung, daß der auf die Dichtringe wirkende
Druck verhältnismäßig klein ist. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Abdichtung
zwischen dem Rohrverbindungsstück 12 und dem Anschlußrohr 11 gewährleistet. An der
Verbindungsstelle zwischen dem Anschlußrohr 10 und dem Ringteil 13 kann es zu keiner
Undichtigkeit kommen, obwohl diese Verbindungsstelle in Strömungsrichtung des Mediums
liegt und daher unmittelbar von diesem beaufschlagt wird. Die Verschweißung des
Ringteils 13 an der Innenseite bei b und an der Außenseite bei a stellt aber hier
in jedem Fall eine sichere, Ab#ichtung her.
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Es ist erkennbar, daß bei sich im Betrieb einstellenden
Rohrdehnungen
sich das Anschlußrohr 11 in das Röhrverbindungsstück 12 hineinschiebt , wobei die
Dichtung an den Dichtringen 17 und 18 in jedem Fall aufrechterhalten-wird.
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Bevor bei dieser Längendehnung die vordere Stirnfläche des Anschlußrohres
11 gegen den InnenClansch 13' des Ringteils 13 stößt , gelangt der Druckflansch
27 in Anschlag-gegen den Anschlagring 28. Falls andererseits die Rohrleitung einer
Schrumpfung unterworfen ist, schiebt sich das Anschlußrohr 11 aus dem Rohrverbindungsstück
12 heraus, wobei aber ebenfalls die Dichtung an den Dichtringen 17 und 18 gewahrt
bleibt. Bevor die innere Stirnkante des Anschlußrohres 11 sich über die Dichtringe
17 und-18 nach außen schieben kann, stößt der Anschlagring 28 gegen den Druckflansch
27. Die Druckflansche 24 und 27 stellen daher in Verbindung mit dem Anschlag 28
eine Endbegrenzung für das zulässige Dehnungs- und Schruspfungsmaß der Rohrleitung
dar.
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Um die Dichtelemente 17 und 18 auszuwechseln, werden die Ankerschrauben
29 gelöst. Das Ringteil 15 läßt sich dann zusammen mit den Druckflanschen 24 und
25 so weit nach rechts vers9hieben, ~daß- das mittlere Ringteil 14 in radialer Richtung
aus dem Verband herausgezogen werden kann. Anschließend wird dann das Ringteil 15
so weit nach links geschoben, bis es -sich ebenfalls zur Seite hin herausziehen
läßt. liach erfolgtem Auswechseln der Dichtelemente erfolgt dann der Zusammellbau
der Ringteile sinngemäß i-n umgekehrter Folge, worauf dann die Verspannüng mittels
der Ankerschrauben und der Druckflansche wieder herges-tellt wird.
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Während in Fig. 1 das Rohrverbindungsstück 12 drei Ringteile 13, 14
und 15 um'faßt weist das in Fig. 2 gezeigte Rohrverbindungsstück insgesamt vier
Ringteile 13, 14 und 14a und 15 auf. Die Ringteile 14 und 14a sind von identischer
Ausbildung. Es ist weiteres erkerntbar, daß je nach Anzahl der Ringteile die axiale
Länge des Rohrverbindungsstückes 12 entsprechend dem jeweils geforderten Dehnungs-
oder Schrumpfungsweg eingestellt werden kann.
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Es wäre auch möglich das Rohrverbindungsstück 12 aus nur zwei Ringteilen
herzustellen. In diesem Fall muß allerdings der Kompensator als mit beidseitigem
Einschub arbeitender Bikompensator ausgebildet werden. Dies bedeutet, daß das Ringteil
13 (Fig. 1) entsprechend dem Ringteil 15 mit Dichtelementen 17, 18 versehen und
so angeordnet werden muß, daß es sich auf dem Anschlußrohr 10 axial verschieben
läßt. Um nun die Ringteile auszubauen wird-das eine der beiden Ringteile zurückgeschoben
, so daß das andere Ringteil durch den Spalt zwischen den einander zugewandten Stirnenden
der Anschlußrohre 10 und 11 herausgezogen werden kann. Entsprechend läßt sich anschließend
das andere Ringteil ausbauen.
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Bei dieser zweiteiligen Ausführung ergibt sich aber ein erhöhter Bauaufwand,
da auch an dem Ringteil 13 eine Dichtung vorgesehen werden muß. Außerdem ist# ein
Ausbauen der Ringteile nur möglich, wenn die Enden der Anschlußrohre in einem genügend
weiten Abstand voneinander liegen. Es empfiehlt sich daher auch im Folge eines Biliompensators
das Rohrverbindungsstück 12 aus mehr als nur zwei Ringteilei; zusammenzusetzen.
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Anstelle der-Spann- und Ankerschrauben können zur Verspannung der
Ringteile aber auch andere Spannvorrichtungen, wie z.B. Spannkeile, Spannhebel u.sw.,
verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung einer Spannvorrichtung,
die, wie vorstehend beschrieben, zugleich zur Verspannung der Ringteile und zur
Anpressung der Dichtringe 17, 18 verwendet werden kann und die außerdem die Noglichkeit
bietet eine Endbegrenzung des von dem Kompensator aufgenommenen Dehnungs- und Schrumpfungsmaßes
mit Hilfe der Teile 27 und 28 zu bewirken. Es wäre auch denkbar, den Druckring 20
einstückig mit dem Druckflansch 24 herzustellen.
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Das Naß der Anpressung der Dichtelemente 17, 18 läßt sich mit Hilfe
der Ankerschrauben weitgehend beliebig einstellein. Dies bietet die Möglichkeit,
den'KompenSator auch für höhere Betriebsdrücke zu verwenden.