CH652185A5 - Closure for the end of a pipeline - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschluss für das Ende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe, beispielsweise Gase, Gasgemische, Staub-Luft-Gemische etc.. Ist eine deflagrativ oder detonativ verlaufende Explosion in einem Rohrleitungssystem nicht auszuschliessen, muss die Rohrleitung in ihrer gesamten Länge den hierbei auftretenden Beanspruchungen üblicherweise sicher widerstehen. Der Rohrendbereich muss einem besonders hohen Druck standhalten, da es in diesem Bereich im Fall einer Detonation zur Addition der anlaufenden Detonationsdruckwelle und der ablaufenden Reflexionswelle kommt. Ist das Rohr so dimensioniert, dass es nur dem Druck der Detonationswelle widerstehen kann, wird das Rohr an der Stelle, wo sich Détonations- und Reflexionswelle überlagern, in der Regel bersten. Rohrenden, beispielsweise Hochdruck-Acetylenleitungen, werden daher üblicherweise verstärkt (s. Lietze, D. Festes Rohrende für detonationsgefährdete Rohrleitungen am Beispiel von Rohrleitungen für Acetylen. Die Berufsgenossenschaft 4,1976, Seiten 139 bis 142).

Nach den technischen Regeln für Acetylenanlagen und Calcium carbidanlagen, speziell nach der TRAC 204 (Technische Regeln und Richtlinien des BMA für Acetylenanlagen und Calciumcarbidlager, Bundesarbeitsblatt 1,1979, Seite 77 bis 83), muss das Rohrende ohne Verringerung des lichten Durchmessers z.B. auf einer Länge verstärkt sein, die mindestens dem 2,5fachen des lichten Rohrdurchmessers di entspricht. Durch die Verstärkung selbst muss sich eine Wanddicke von mindestens dem 0,35fachen des lichten Rohrdurchmessers ergeben, wenn die Wanddicke s der übrigen Rohrleitung der Formel s > 0,16. d; genügt. Durch derartige Verstärkungen, die relativ teuer sind, wird zwar das Bersten der Rohrleitung vermieden, wenn sie richtig bemessen sind, jedoch wird durch sie nicht die Ursache des möglichen Berstens, nämlich der hohe Druckstoss, vermieden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss für das Rohrende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe anzugeben, der bei einer Explosion im Rohrleitungssystem das Bersten des Rohres im Bereich des Rohrendes ohne erhebliche Verstärkung der Rohrwand sicher verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen sich verjüngenden Körper gelöst, der in das Rohr hineinragt und der mit seiner Grundfläche mit einer das Rohrende gasdicht abschliessenden Scheibe verbunden ist.

Durch einen solchen Körper kann eine sich nach einer Detonation ausbreitende Stosswelle am Rohrende folglich nicht mehr stossartig entgegen der Fortpflanzungsrichtung dieser anlaufenden Welle reflektiert werden, wodurch die

Bildung einer eng begrenzten Reflexionsfront vermieden wird. Die Stosswelle wird in einem Bereich reflektiert, dessen Länge im wesentlichen mit der Höhe des sich verjüngenden Körpers übereinstimmt. Der höchste Druck, der sich innerhalb dieses Reflexionsbereiches einstellt, ist weitaus geringer als das Druckmaximum, das sich bei der Überlagerung einer Detonationswelle mit ihrer Reflexionswelle in Rohren mit Verschlüssen ergibt, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung montiert sind. Vorteilhafterweise bewirkt ein erfin-dungsgemässer Verschluss, dass kein Druckmaximum an einer singulären Stelle des Rohres entsteht, sondern ein vergleichsweise niedriger Druck in einem grösseren Rohrbereich. Der Verschluss kann zwar nach wir vor eine grössere Rohrwanddicke als die im übrigen Rohr gegebene Wanddicke besitzen, doch kann die Rohrwanddicke im Vergleich zu konventionellen Rohrabschlüssen wesentlich geringer gewählt werden. In sehr vielen Fällen genügt die Wanddicke gewählter genormter Rohre aus, sofern die Wanddicke des gewählten Normrohres etwas grösser als die rechnerisch erforderliche ist.

Ein besonders preiswert herzustellender und funktionssicherer Verschluss für eine explosionsfähige Stoffe führende Rohrleitung ist nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens gegeben, wenn der sich verjüngende Körper ein gerader Kreiskegel ist. In einem Rohr kreisförmigen Querschnitts wird eine anlaufende Stosswelle bezüglich der durch die Kegelspitze und axial zur Kegelachse verlaufenden Rohrachse in alle Richtungen zur Rohrwand hin gleichmässig reflektiert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Grundfläche des sich verjüngenden Körpers gleich gross wie die lichte Querschnittfläche des Rohres. Eine anlaufende Stosswelle wird hierbei vollständig an der zur Rohrachse und Rohrwand stets schrägen Mantelfläche des Kegels reflektiert.

Die Höhe des kegelförmigen Körpers besitzt nach einer zweckmässigen Ausgestaltung eines erfindungsgemässen Verschlusses wenigstens die doppelte Länge des Innendurchmessers der Rohrleitung. Ein für die Praxis besonders geeigneter Verschluss ist gegeben, wenn die Höhe des Kegels etwa der 2 bis 3fachen Länge des Innendurchmessers der Rohrleitung entspricht.

Zusammenfassend lässt sich folgendes feststellen: Mit einem erfindungsgemässen Verschluss für das Ende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe lässt sich eine zusätzliche Verstärkung des Rohrendes und somit das Anbringen einer irgendwie gearteten Einrichtung zur Verstärkung des Rohrendes weitgehend vermeiden. Ausserdem wird die Wirkung der Druckwelle, die sich aus der Addition von anlaufender Détonations- und ablaufender Reflexionswelle ergibt, gemindert.

Im folgenden soll ein erfindungsgemässer Verschluss anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden, der für eine Hochdruck-Acetylenleitung verwendet werden kann, in der der zulässige Betriebsdruck mehr als 1,5 bar und bis zu 25 bar betragen kann.

Eine Rohrleitung 2 besitze einen Rohrinnendurchmesser di von 25 mm. Nach den einschlägigen Bestimmungen (TRAC 204) muss die Wanddicke s der aus bestimmten Materialien herzustellenden Leitung wenigstens 4 mm betragen. In herkömmlichen Rohrleitungen ist das Rohr am Ende auf einer Länge von mindestens 62,5 mm zu verstärken. In diesem Bereich muss die Verstärkung eine Wanddicke von mindestens 8,75 mm haben.

Die Wanddicke der Verstärkung kann fast um die Hälfte reduziert werden, d.h. auf die Wanddicke der Rohrleitung, wenn erfindungsgemäss ein gerader Kreiskegel 3 mit seiner Grundfläche an der Scheibe 5 befestigt ist und die Höhe des

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Kreiskegels bei dem angegebenen Rohrinnendurchmesser von 25 mm einen Wert von 62,5 mm beträgt. Die Scheibe 5 ihrerseits ist mittels einer Blindkappe 1, die auf das Rohr 2 aufgeschraubt werden kann, gesichert. In diesem Fall ist das Rohr 2 durch die Scheibe 5 und durch die Dichtung 4 gasdicht abgeschlossen. Diese Art der Befestigung ist besonders für Acetylen-Versorgungsanlagen geeignet, da eine Schraubverbindung dem Baukastensystem solcher Anlagen sehr ent3 652185

gegenkommt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Scheibe 5 unmittelbar an das Rohr 2 anzuschweissen, wodurch die Blindkappe 1 und die Dichtung 4 entbehrlich werden. Abschliessend lässt sich feststellen, dass ein erfindungsge-5 mässer Verschluss preiswerter herzustellen und zu montieren ist, als alle anderen bekannten Vorrichtungen und dass vor allem die Ursache des Berstens, der hohe Druckstoss, praktisch vollständig ausgeschaltet werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

652185 PATENTANSPRÜCHE

1. Verschluss für das Ende einer Rohrleitung für explosionsfähige Stoffe, gekennzeichnet durch einen in das Rohr hineinragenden, sich verjüngenden Körper, der mit seiner Grundfläche mit einer das Rohrende gasdicht abschliessenden Scheibe verbunden ist.

2. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Körper ein gerader Kreiskegel ist.

3. Verschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche des sich verjüngenden Körpers gleich gross ist wie die lichte Querschnittsfläche des Rohres.

4. Verschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des sich verjüngenden Körpers wenigstens die doppelte, vorzugsweise die 2 bis 3fache Länge des Innendurchmessers der Rohrleitung besitzt.