DE1101879B - Entlasteter Axialdehnungs-Ausgleicher fuer Rohrleitungen - Google Patents

Description

• Entlasteter Axialdehnungs -Ausgleicher für Rohrleitungen Die Erfindung bezieht sich auf Axialdehnungs-Ausgleicher, wie sie in Rohrleitungen - insbesondere Dampfleitungen - benötigt werden, um die .durch die Temperaturschwankungen verursachten Längenänderungen der Rohre aufzunehmen.
• Es ist bereits bekannt, einen entlasteten Axialdehnungs-Ausgleicher mit Ausgleichselementen auszustatten, die in ,der Weise temperaturabhängig sind, daß sie bei Erwärmung die Einbaulänge desAusgleichers verringern. Konstruktiv sollte dieses in der Weise verwirklicht werden, daß zwischen den beim Erwärmen sich dehnenden Rohren Kompensationsrohre aus einem Material mit negativem Temperaturkoeffizienten eingebaut sind. Diese Kompensationsrohre verkürzen sich somit bei steigender Temperatur. Es ist verständlich, daß eine solche Konstruktion wenig gebräuchlich ist, denn brauchbare technische Ergebnisse können nur mit ungewöhnlichen und teueren Materialkombinationen erzielt werden. Immerhin aber hat dieser Hinweis auf die Verwendung temperaturabhängiger Ausgleicher einen neuen Weg gewiesen.
• Der für Rohrleitungen bestimmte entlastete Axialdehnungs-Ausgleicher gemäß vorliegender Erfindung greift diesen Gedanken wieder auf. Er ist also in der Weise temperaturabhängig, daß seine Einbaulänge, gemessen zwischen den Anschlußenden der beiden durch ihn miteinander verbundenen Rohre, sich bei Erwärmung verringert, und zwar besteht sein wesentliches Merkmal in Elementen aus Bimetallen, die diese Längenänderung bewirken. , Für die konstruktive Verwirklichung des Erfindungsgedankens werden also nicht Materialien mit negativem Temperaturkoeffizienten benötigt, sondern es kommt nur darauf an, daß die Temperaturkoeffizienten der Werkstoffe unterschiedlich sind. Solche Bimetallausgleicher stellen innerhalb der gesamten Rohrleitung nur verhältnismäßig kurze Zwischenstücke dar.
• Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele dar- q gestellt. Es zeigt Fig. 1 in axialem Längsschnitt eine erste Ausführungsform, Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Rohrachse an der in Fig. 1 gekennzeichneten Stelle, 4 Fig.3 eine andere Ausführungsform, und zwar ebenfalls in einem axialen Längsschnitt, Fig. 4 eines der Bimetallelemente für die Ausführungsform nach Fi:g. 3 für sich allein.
• Der Dehnungsausgleicher nach Fig. 1 und 2 besteht 5 im wesentlichen aus einem Faltenbalg 1, -der in den Zug der Rohrleitung eingeschaltet wird. Dieser Faltenbalg unterscheidet sich gegenüber den bekannten-Ausführungsformen dadurch, daß seine Wandstärke wesentlich stärker ist. Entsprechend einem Merkmal der Erfindung soll dieser Faltenbalg so starr sein, daß er unter der Wirkung der auf ihn mechanisch einwirkendenAxi,alkräfte keine merkbare axiale Verformung erfährt. Bei dem vorgesehenen Betriebsdruck mag die mechanisch hervorgerufene axiale Längenänderung des Balges höchstens in der Größenordnung von etwa 0,1 mm je Falte liegen.
• Die weiteren Konstruktionselemente, durch die der dargestellte Ausgleicher sich außerdem gegenüber den bekannten Ausführungsformen unterscheidet, sind im Querschnitt U-förmige Metallstücke 2, die in die konkaven Balgringflächeneingelegt und mit diesen metallurgisch verbunden sind. Die dadurch geschaffene Verbindung der Werkstoffe von 1 und 2 bildet zusammen ein Bimetallelement. Wichtig ist hierbei, daß der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffes von 2 kleiner ist als derjenige des Werkstoffes von 1. Bei Erwärmung des Ausgleichers nehmen daher unter der Wirkung der unterschiedlichen Temperaturausdehnung der Teile 1 und 2 die einzelnen konkaven Bal;gringflächen je einen kleineren Krümmungsradius an, so daß die gesamte Einbaulänge des Faltenbalges sich verkürzt, während zugleich die Rohre selbst durch die Erwärmung eine Längsdehnung erfahren.
• Es sind also die Anzahl der Falten in bezug auf die Rohrlänge und die Bemessung der Birnetallelemente so aufeinander abzustimmen, daß die Verkürzung des Faltenbalges etwa der Längenzunahme der Rohrleitung- entspricht. Wird der Ausgleicher so bemessen, daß die temperaturbedingte Abnahme seiner Einbaulänge ein wenig mehr beträgt als die ebenfalls temperaturbedingte Längenzunahme des zugeordnetenRohrabschnitts, so wird durch den Ausgleicher nicht nur eine Kompensation, sondern sogar eine Überkompensation erzielt, so daß mit höherer Temperatur, d. h. im Betriebszustand der Rohrleitung, letztere in leichtem Maße auf Zug beansprucht wird. Auf diese Weise ist es also möglich, alle Druck- und Knickspannungen in den Rohrleitungen mit Sicherheit zu vermeiden und die Festpunkte zu entlasten. Unabhängig davon aber, ob die Rohrleitung in warmem, gedehntem Zustand noch unter einer restlichen Druckspannung oder aber schon unter einer Zugspannung steht, ist .der Faltenbalg-Dehnungsausgleicher dank seiner großen Wandstärke in der Lage, solche Kräfte ohne äußere Entlastung oder Hebbegrenzung aufzunehmen.
• Da die unterschiedlichen Ausdehnungen der beiden Werkstoffe von 1 und 2 sich nicht nur in der Schnittebene gemäß Fig. 1 sondern auch senkrecht dazu auswirken, was sehr unerwünscht ist, ist es zweckmäßig, die Metalleinlagen 2 in einzelne kurze Sektoren zu unterteilen, wie es Fig. 2 erkennen läßt.
• An Stelle von Einlagen 2 aus Material mit kleinem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten, die in die konkaven Balgringflächen eingesetzt werden, kann man auch Auflagen mit hohem Koeffizienten verwenden, die dann aber auf die konvexen Balgringflächen aufgebracht werden müssen.
• Um die Strömungswiderstände gering zu halten, kann der Faltenbalg in bekannter Weise durch ein eingesetztes Degenrohr 3 abgedeckt werden.
• Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird .ein dünnwandiger Faltenbalg 4 der sonst üblichen Art benutzt. Dieser stellt eine an sich bekannte abdichtende Verbindung zwischen den beiden Rohrenden 5 und 6 dar, die sich bei Temperaturdehnungen -axial zueinander verschieben. Infolge der dünnwandigen Ausbildung ist ein solcher Faltenbalg nicht in der Lage, dem inneren Überdruck der Rohrleitung, d. h. den auf ihn mechanisch einwirkenden Axialkräften, standzuhalten. Er würde diesen Kräften ohne jeden Widerstand nachgeben, wenn man nicht in üblicher Weise die Rohrenden 5 und 6 je in einem Festpunkt haltern würde, der die genannten Axialkräfte aufnimmt. Um dieses Nachgeben zu vermeiden und auch die Festpunkte bzw. .den dünnwandigen Faltenbalg 4 zu entlasten, sind zwischen den Flansch 7 des Rohrendes 5 und den Flansch 8; der in bekannter Weise über ein äußeres Führungsrohr 9 mit dem anderen Rohrende 6 fest verbunden ist, bombierte Bimetallscheiben 10 eingelegt. Eine solche Scheibe ist in Fi;g. 4 einzeln dargestellt. Diese Scheiben 10 sind so bemessen, daß bei zunehmender Temperatur ihre Höhe a zunimmt. Sobald also die Rohrleitung von innen erwärmt wird und sich dementsprechend ausdehnt, werden durch die Wärmeleitung auch die Bimetallscheiben 10 erwärmt und vergrößern damit ihre in axialer Richtung gemessene Höhe a. Auch hier wieder kann durch entsprechende Wahl der Anzahl dieser Bi-Metallscheiben und ihrer Ausbildung .die Dehnung der axialen Gesamthöhe aller Scheiben 10 so bemessen werden, daß sie ebenso groß ist wie bei der entsprechenden Rohrleitungstemperatur die Dehnung der Rohre. Auch hier ist in .gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nicht nur `eine Kompensation, sondern auch eine Überkompensation möglich. Ebenfalls zur Verminderung des Strömungswiderstandes ist -auch hier in bekannter Weise der Faltenbalg 4 innen durch ein Degenrohr 11 abgedeckt.
• Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist es durchaus möglich, den Faltenbalg 4 in bekannter Weise durch eineStopfbüchsenabdichtung zu ersetzen, beispielsweise am rechten Ende des Rohres 11 oder im Bereich des Flansches B. Eine solche Ausführungsform würde zwar mit den bekannten Stopfbüchsenausgleichern den Nachteil gemeinsam haben, daß eine ständige Wartung erforderlich ist, um Undichtigkeiten zu vermeiden, hätte aber den Vorteil einer temperaturabhängigen Entlastung unter Kompensation bzw. Überkompensation. In der Regel wird die dargestellte Ausführungsform mit Faltenbalg vorzuziehen sein.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Entlasteter Axialdehnungs-Ausgleicher für Rohrleitungen, der in der Weise temperaturabhängig ist, daß seine Einbaulänge, gemessen zwischen den Anschlußenden der beiden durch ihn miteinander verbundenen Rohre, sich bei Erwärmung verringert, gekennzeichnet durch diese Längenänderung bewirkende Elemente aus Bimetallen.
2. 2. Ausgleicher nach Anspruch 1 mit einem im Zuge der Rohrleitung liegenden Faltenbalg, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg ausreichend starr ausgebildet ist, um die auf ihn mechanisch einwirkenden Axialkräfte ohne merkbare Verformung aufzunehmen, und daß Einlagen von derart unterschiedlichem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten mit dem Balgmaterial zu Bimetallelementen vereinigt sind, daß eine Temperaturerhöhung eine thermische Verformung der Balgfalten im Sinne einer Verkürzung der Balglänge erzwingt.
3. 3. Ausgleicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den konkaven Balgringflächen Einlagen metallurgisch verbunden sind, deren Temperatur-Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als derjenige des Balgmaterials.
4. 4. Ausgleicher nach Anspruch 1 mit zwei konzentrisch sich übergreifenden Rohren, wobei die Abdichtung zwischen den beiden Anschlußrohren gegenüber der axialen Längenänderung der Rohrleitung nachgiebig ist und die Enden der beiden einander überlappenden konzentrischen Rohrteile durch Entlastungselemente gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden der beiden überlappenden Rohrteile ein oder mehrere Bimetall-Ausgleichselexnente angeordnet sind, deren Bauhöhe in axialer Richtung mit steigender Temperatur zunimmt.
5. 5. Ausgleicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgleichselemente bombierte Bimetallscheiben dienen, die in axialer Richtung aneinander anschließen und die so angeordnet sind, daß bei steigender Temperatur die axiale Höhe der Scheibensäule zunimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 893 734, 886 685, 694163; schweizerische Patentschrift Nr. 258 088; USA.-Patentschrift Nr. 1968 715.