DE69407777T2

DE69407777T2 - Kuppelstück

Info

Publication number: DE69407777T2
Application number: DE69407777T
Authority: DE
Inventors: Daniel Graham Ball
Original assignee: GRAMOR HOLDINGS Ltd
Current assignee: GRAMOR HOLDINGS Ltd
Priority date: 1993-04-03
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2014-04-06
Also published as: ATE161932T1; WO1994023233A1; EP0693166B1; IN184090B; EP0693166A1; GB9307083D0; AU6384094A; US5863078A; CA2159599A1; DE69407777D1

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung zur Verbindung von angrenzenden Rohrlängen zur Bildung eines Pipeline-Systens.

STAND DER TECHNIK

Eine bekannte Rohrverbindung umfaßt eine Klemmanordnung mit einer Klemme, welche die angrenzenden Enden von angrenzenden Rohrlängen umfaßt. Die Klemme wird auf eine Dichtung aufgespannt, so daß die Verbindung dem in der Pipeline entstehenden Nennhöchstdruck standhalten kann. Bei Niederdrücken können die Rohrlängen durch Reibung in der Rohranordnung zusamengehalten werden oder bei höherem Druck in eine Nut oder eine Kröpfung an jedem Ende der Rohrlängen eingreifen.
Diese Klemmanordnung kann mittels Verschraubungen oder tiber Zentrierklemmen befestigt werden.
Das Problem, das sich bei den bekannten Klemmanordnungen stellt, ist, daß sich die genaue Ausfluchtung der Innenbohrungen der angrenzenden Rohrlängen vorwiegend aufgrund der Elastizität der Dichtung schwierig gestaltet, so daß sich die angrenzenden Rohrlängen z.B. beim Aufspannen der Klemme auf die entsprechende Rohrlänge radial zueinander bewegen.
Ein bekanntes Verfahren zur Umgehung dieses Problems besteht darin, die Rohrlänge mit jeweils einem weiblichen und einem männlichen Ende auszulegen. Die Verbindungen zwischen angrenzenden Rohrlängen werden durch Anschluß des weiblichen Endes einer Rohrlänge an das männliche Ende der nächsten Rohrlänge hergestellt. Damit wird zwar gewährleistet, daß die Rohrlängen zueinander korrekt lokalisiert werden und die Bohrungen der angrenzenden Rohrlängen in Flucht liegen, doch der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Rohrlängen in die Pileline nur in eine vorgegebene Ausrichtung eingepaßt werden können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Wünschenswert ist eine Rohrverbindung, die eine positive und genaue Ausfluchtung der angrenzenden Rohrlängen und damit eine glatte und durchgehende Bohrung aller Rohrlängen sicherstellt, wobei die Enden der angrenzenden Rohrlängen identisch sind.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Rohrverbindung zur Verbindung einer ersten und einer zweiten Rohrlänge vor, wobei die Verbindung eine erste Muffe am Ende der ersten Rohrlänge umfaßt und mit einer daran befestigten Stoßfläche versehen ist, sowie eine zweite Muffe am Ende der zweiten Rohrlänge mit einer Stoßfläche, wobei die erste und die zweite Muffe jeweils so positioniert werden, daß, wenn die angrenzenden Enden der ersten und der zweiten Rohrlänge in Kontakt zueinander gebracht werden, sich die Stoßflächen der ersten und der zweiten Muffe ebenfalls berühren, sowie Mittel zur festen Verbindung der ersten und der zweiten Muffen, die dadurch gekennzeichnet werden, daß die Stoßflächen der ersten und der zweiten Muffen jeweils über radial ausgerichtete Aufnahmeteile verfügen, die bei Berühung der beiden Muffen eine Dichtungsaufnahmevorrichtung definieren, sowie eine Dichtung mit einer im wesentlichen starren ersten Dichtungskomponente und einer elastischen zweiten Dichtungskomponente, wobei die Dichtung innerhalb dieser Dichtungsaufnahmevorrichtung so positioniert ist, daß sie sich teilweise in beide Aufnahmeteile erstreckt und die Stoßflächen der ersten und der zweiten Muffe aßdichtet. Im Einsatz wird die Dichtung in das Aufnahmeteil einer der ersten Muffen gelegt. Aufgrund der Dichtungsgröße erstreckt sich ein Teil der Dichtung über den besagten Aufnahmeteil in der ersten Muffe hinaus. Dieser hervorstehende Teil wird dazu verwendet, die zweite Muffe mit der ersten Muffe auszurichten, indem die zweite Muffe so positioniert wird, daß der verbleibende Dichtungsteil im Dichtungsaufnahmeteil der zweiten Muffe zu liegen kommt. Diese Anordnung bietet daher ein praktisches Verfahren zur positiven Ausfluchtung zweier Rohre, die in Form eines Pipelinesystems verbunden werden sollen.
Jedes Aufnahmeteil enthält vorzugsweise eine in der Stoßfläche der entsprechenden Muffe ausgebildete Nut. Die Dichtung kann dann anfänglich einfach in einer der Nuten eingelegt werden.
Die erste Dichtungskomponente enthält vorteilhafterweise eine im wesentlichen starren Ring, dessen Breite etwas geringer ist als die Gesamtbreite der Nuten in den beiden Muffen und dessen Außendurchmesser so gewwhlt wird, daß der Ring mit Schiebesitz in die Aufnahmevorrichtung eingepaßt werden kann.
Die zweite Dichtungskomponente enthält vorzugsweise einen elastischen Ring mit U-förmigem Querschnitt, dessen Breite etwas größer ist als die Gesamtbreite der Nuten in den beiden Muffen und dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Mindestdurchmesser jeder Nut.
Der elastische Ring wird innerhalb der ersten, starren Dichtungskomponente verankert, so daß die starre Komponente den Ausßenumfang der Dichtung bildet.
Im Einsatz reagiert die U-förmige, elastische Dichtungskomponente auf den Rohrinnendruck, so dafl sich ihre Dichtungsleistung bei steigendem Druck erhöht.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rohrverbindung besteht darin, daß die angrenzenden Rohrlängen gegeneinander gedreht werden können, ohne daß die Verbindung gelöst weden muß.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abbildung 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch Teil einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung;
Abbildung 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Muffe, die Teil der Rohrverbindung nach Abbildung 1 bildet;
Abbildungen 3 und 4 zeigen die Seiten - bzw. Vorderansicht einer Klemme, die Teil der Rohrverbindung nach Abbildung 1 bildet; und Abbildung 5 zeigt eine Vorderansicht unter Beinhaltung eines Querschnitts der Dichtung, die Teil der Rohrverbindung nach Abbildung 1 bildet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine erfindungsgemäße Rohrverbindung im allgemeinen mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnet. Die Rohrverbindung umfaßt eine erste Rohrlänge 4 und eine zweite Rohrlänge 6, von denen in Abbildung 1 jeweils eine Wandung dargestellt wird und an deren Enden ringförmige Muffen 8 bzw. 10 angeschweißt sind. Die Muffen verfügen jeweils über Stoßflächen 12, 14, die so ausgelegt sind, daß sie bei der Verbindung der Rohrlängen 4, 6 gegeneinander flach anliegen.
Die Muffenrückseiten 8, 10 sind nach vorne und nach außen konisch ausgebildet, wobei die Muffen 8,10 durch eine mit 16 allgemein gekennzeichnete Klemme zusammengehalten und mit einer entsprechend konisch geformten Klemmfläche darin versehen werden.
Die Stoßflächen 12, 14 der Muffen 8, 10 verfügen jeweils über eine eingefräßte Nut oder Auskehlung 18, 20, wobei die beiden Nuten 18, 20 zueinander genau radial ausgefluchtet sind, so daß sie eine Dichtungsaufnahmevorrichtung bilden, in welche die allgemein mit 22 bezeichnete Dichtung eingepaßt wird.
Die Dichtung 22 umfaßt insbesondere einen äußeren Metallring 24 aus einem im wesentlichen starren und korrosionsfesten Werkstoff mit allgemeiner L-Form im Querschnitt, an den ein Innenring 26 aus flexiblem Werkstoff aufgeklebt ist, der aus Kunststoff oder Gummi besteht und im Querschnitt über eine umgekehrte U-Form verfügt, wobei der flexible Ring 26 und der Metallring 24 eine unitäre Dichtung bilden. Bei Betrachtung in axialer Verbindungsrichtung ist die Breite des Metallrings 24 typisch 0,13 mm kleiner als die Gesamttiefe der beiden Nuten 18, 20, welche die Dichtungsaufnahmevorrichtung darstellen, während der Durchmesser des Metallrings 24 so ausgelegt ist, daß der Ring mit Schiebesitz in eine der beiden Nuten 18, 20 paßt und teilweise daraus hervorragt.
Bei Betrachtung in aaialer Verbindungsrichtung ist die Breite des flexiblen Rings 26 geringfügig größer als die Gesamttiefe der beiden Nuten 18, 20, während der Innendurchmesser des besagten Rings 26 geringfügig größer ist als der gemeinsame Mindestdurchmesser der Nuten 18, 20.
Um eine dichte Verbindung zwischen den beiden Rohrlängen 4, 6 herzustellen, wird die Dichtung 22 in die Nut 18 in Muffe 8 geschoben, so daß sie in der Nut festsitzt und teilweise darüber hinausragt.
Die andere Muffe 10 wird dann über den hervorstehenden Teil der Dichtung 22 geschoben. Die starre Beschaffenheit des Abschnitts 24 der Dichtung und die radial exakte Ausfluchtung der beiden Nuten 18, 20 gewährleisten, daß die Innenbohrungen der beiden Rohrlängen 4, 6 zueinander exakt ausgefluchtet sind und eine nahtlose Weiterführung ihrer jeweiligen Innenwandungen bilden. Die Stücke der Klemme 16 werden dann über die anstoßenden Muffen 8, 10 gelegt und angezogen, um die beiden Rohrlängen 4, 6 fest miteinander zu verbinden. Bei der Klemme 16 kann es sich um eine Schnellklammer oder um eine Klemme mit Verschraubung handeln.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung umfassen die Muffen 8, 10 parallelseitige Ringflansche, die an den jeweiligen Enden der Rohrlängen 4,6 befestigt werden, wobei besagte Flansche durch nehrere umlaufend in bestimmten Abständen angeordnete Bolzen gesichert werden, die parallal zur Pipelineachse verlaufen und radial nach außen von der Dichtung 22 angeordnet sind.
In allen Ausführungen reagiert die umgekehrte U-förmige Komponente 26 der Dichtung 22 auf den Flüssigkeitsdruck im Innern der Pipeline, wobei der auf die konkave Oberfläche des Rings 26 ausgeübte Druck der Außenandung des Rings 26 gegen die Bodenwandung der beiden Nuten 18, 20 zwingt und so eine Dichtung zwischen den beiden Oberflächen 12, 14 herstellt. Es liegt daher auf der Hand, daß sich die Dichtungsleistung der Dichtung mit steigendem Druck im Innern der Pipeline erhöht.
Eine erfindungsgemäße Verbindung eignet sich für Pipelines, die beispielsweise zur Beförderung von Flüssigkeiten oder Schlämmen unter Hochdruck mit bis zu 350 Bar oder nehr eingesetzt werden. Sie kann jedoch auch bei geringeren Drücken, z.B. 10 Bar, eingesetzt werden. Zwei mit Hilfe der Klemme 16 verbundene Rohrlängen können gegeneinander verdreht werden, ohne daß sie getrennt werden müssen. Es ist lediglich erforderlich, die Klemmwirkung der Klemme 16 zu verringern.

Claims

1. Eine Rohrverbindung zur Verbindung einer ersten und einer zweiten Rohrlänge (4,6), bestehend aus einer ersten Muffe (8), die am Ende der ersten Rohrlänge (4) befestigt ist und dazu über eine Stoßfläche (12) verfügt, eine zweite Muffe (10), die am Ende der zweiten Rohrlänge (6) befestigt ist und dazu über eine Stoßfläche (14) verfügt, wobei die erste und die zweite Muffe (8,10) so positioniert werden, daß, wenn angrenzende Enden der ersten und der zweiten Rohrlänge (4,6) in Kontakt zueinander gebracht werden, die Stoßflächen (12,14) der ersten und der zweiten Muffe (8,10) ebenfalls aneinander zu liegen kommen; die Stoßflächen (12,14) der ersten und der zweiten Muffe (8,10) verfügen jeweils über radial ausgefluchtete Nuten (18,20) die, wenn die Muffen (8,10) zueinander in Kontakt gebracht werden, eine Dichtungsaufnahmevorrichtung und eine Dichtung (22) bilden; eine Dichtung, bestehend aus einer ersten Dichtungskomponenten in Form eines im wesentlichen starren Rings (24), dessen Breite geringfügig kleiner ist als die Gesamttiefe der Nuten (18,20) in den beiden Muffen (8,10), und dessen Außendurchmesser so ausgelegt ist, daß der Ring (24) mit Schiebesitz in eine der beiden Nuten paßt, wobei besagte Dichtung (22) weiterhin eine zweite Dichtungskomponente (26) beinhaltet und die Dichtung (22) so innerhalb der Dichtungsaufnahmevorrichtung plaziert ist, daß sie teilweise in beide Aufnahmeteile (18,20) ragt und eine Dichtung zwischen den anliegenden Flächen (12,14) der ersten und der zweiten Muffe (8,10) bildet; sowie eine Vorrichtung zur gegenseitigen Befestigung der ersten und der zweiten Muffe (8,10), die sich dahingehend auszeichnet, daß die zweite Dichtungskomponente einen elastischen Ring (26) beinhaltet, der im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und dessen konkave Fläche nach innen zeigt, wobei die Breite des elastischen Rings geringfügig größer ist als die Gesamttiefe der Nuten (18,20) in den beiden Muffen (8,10) und sein Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Mindestdurchmesser jeder der beiden Nuten (18,20).

2. Eine Verbindung nach Patentanspruch 1, in den eine Vorrichtung zur festen, gegenseitigen Verbindung der beiden Muffen (8,10) eine Klemme (16) umfaßt, die besagte Muffen (18,20) umgreift.

3. Eine Verbindung nach Patentanspruch 1, in dem eine Vorrichtung zur festen gegenseitigen Verbindung der beiden Muffen (8,10) aus mehreren umlauf end in bestimmten Abständen angeordneten Bolzen besteht, die sich axial zu den Muffen (8,10) durch sie erstrecken.

4. Ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer ersten und einer zweiten Rohrlänge, wobei diese Verbindung eine erste Muffe umfaßt, die an einem Ende der ersten Rohrlänge befestigt ist und mit einer Stoßfläche hierzu versehen ist, sowie eine zweite Muffe, die an einem Ende der zweiten Rohrlänge befestigt ist und mit einer Stoßfläche hierzu versehen ist; die Stoßflächen der ersten und der zweiten Muffe verfügen im mittigen Bereich zu ihrer Länge jeweils über radial ausgefluchtete Nuten mit Kröpfungsöffnungen in axialer Richtung zur Rohrlänge, eine Dichtung, bestehend aus einer ersten Dichtungskomponente in Form eines im wesentlichen starren Rings, dessen Breite geringfügig kleiner ist als die Gesamttiefe der Nuten in den beiden Muffen, und dessen Außendurchmesser so ausgelegt ist, daß der Ring mit Schiebesitz in eine der beiden Nuten paßt, besagte Dichtung verfügt weiterhin über eine zweite Dichtungskomponente in Form eines elastischen Rings, der im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und in dem sich eine Öffnung radial nach innen zur Rohrlänge erstreckt, wobei die Breite des elastischen Rings geringfügig größer ist als die Gesamttiefe der Nuten und sein Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Mindestdurchmesser der Ringkammer; das Verfahren beinhaltet Schritte zur Positionierung der ersten und der zweiten Dichtungskomponente in der Muffennut einer der Rohrlängen solchermaßen, daß die Dichtung leicht aus der Nut ragt und die Muffennut der anderen Rohrlänge so über den herausragenden Teil der Dichtung gelegt wird, daß die besagte andere Rohrlänge in radialer Richtung zur ersten Rohrlänge ausgefluchtet und die erste und zweite Muffe der ausgefluchteten Rohrlängen fest miteinander verbunden wird, so daß eine Dichtung zwischen den Stoßflächen der ersten und der zweiten Muffe entsteht und die Stoßflächen gegeneinander liegen und wodurch die gegenüberliegenden Nuten eine durchgehende Ringkammer mit allgemein rechteckiger Konfiguration bilden.