DE10355213A1

DE10355213A1 - Pipe routing hole

Info

Publication number: DE10355213A1
Application number: DE2003155213
Authority: DE
Inventors: Ralf Schanda
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-23
Also published as: FR2862736B1; FR2862736A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Balg zur Abdichtung eines durch die Wand (2) eines thermisch isolierten Gehäuses durchgeführten Bauteils (1), wobei der Balg ein schlauchförmiges Mittelteil (6) umfasst und wobei ein Ende (5) des Balgs mit dem Bauteil (1) und das andere Ende (4) des Balgs mit der Wand (2) des Gehäuses verbindbar ist und wobei zumindest ein Ende (5) des Balgs mit mehreren Lagen eines Glasfasergewebes (9) versehen ist.The invention relates to a bellows for sealing a through the wall (2) of a thermally insulated housing performed component (1), wherein the bellows comprises a tubular central part (6) and wherein one end (5) of the bellows with the component (1) and the other end (4) of the bellows is connectable to the wall (2) of the housing and at least one end (5) of the bellows is provided with a plurality of layers of a glass fiber fabric (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Balg zur Abdichtung eines durch die Wand eines thermisch isolierten Gehäuses einer verfahrenstechnischen Anlage durchgeführten Bauteils, wobei der Balg ein schlauchförmiges Mittelteil umfasst, und wobei ein Ende des Balgs mit dem Bauteil und das andere Ende des Balgs mit der Wand des Gehäuses verbindbar ist.The The invention relates to a bellows for sealing one through the wall a thermally insulated housing a procedural system performed component, wherein the bellows a tubular one Middle part comprises, and wherein one end of the bellows with the component and the other end of the bellows connectable to the wall of the housing is.

Viele verfahrenstechnische Anlagen, wie zum Beispiel Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen, umfassen kalte und warme Anlagenteile, die über Rohrleitungsverbindungen miteinander verbunden sind. Die kalten Module werden dabei in sogenannte Coldboxen eingebracht, um diese thermisch zu isolieren.Lots Process plants, such as cryogenic air separation plants include cold and warm parts of the plant, via piping connections connected to each other. The cold modules are in so-called cold boxes introduced to thermally isolate them.

Zur Verbindung der im Inneren einer Coldbox befindlichen Module mit den warmen Modulen ist es notwendig, Rohrleitungen, Ventile oder andere Bauteile durch den Coldboxmantel durchzuführen. Hierzu wird die Coldbox mit Anschlussstutzen versehen, durch die beispielsweise die Rohrleitungen geführt werden.to Connection of the modules located inside a coldbox with the warm modules it is necessary pipelines, valves or perform other components through the coldbox jacket. This is the coldbox provided with connecting pieces, through which, for example, the pipes be guided.

Beim Anfahren der Anlage, bei dem die kalten Anlagenteile teilweise bis auf kryogene Temperaturen abgekühlt werden, oder auch bei Laständerungen kommt es zu temperaturbedingten Schrumpfungen der kalten Anlagenteile. Werden die durch den Coldboxmantel geführten Bauteile fest mit der Coldbox verbunden, so besteht die Gefahr, dass aufgrund der thermischen Schrumpfung Risse oder andere Beschädigungen an den Bauteilen auftreten. Daher werden beispielsweise Rohrleitungen mit Leitungsschleifen als Schrumpfungsausgleich versehen. Dadurch wird aber die zur Verrohrung nötige Rohrlänge größer und deren Platzbedarf und Komplexität steigt.At the Start-up of the system where the cold parts of the system are partly up cooled to cryogenic temperatures be, or even with load changes it comes to temperature-related shrinkage of cold plant parts. Are guided through the Coldboxmantel components firmly with the Coldbox connected, so there is a risk that due to the thermal Shrinkage cracks or other damage to the components occur. Therefore, for example, pipelines with loops provided as shrinkage compensation. This will, however, the piping necessary Tube length larger and their space requirements and complexity increases.

Zum Teil erfolgt die Abdichtung von Bauteil-, insbesondere Rohrdurchführungen, auch durch einen gasdichten, flexiblen Balg, der zum einen an dem Coldbox-Anschlussstutzen und zum anderen an dem Bauteil gasdicht befestigt wird. Der Balg erlaubt Relativbewegungen zwischen dem Bauteil und dem Anschlussstutzen, durch die temperaturbedingte Längenänderungen des Bauteils zumindest teilweise kompensiert werden können.To the Part is the sealing of component, in particular pipe penetrations, also by a gas-tight, flexible bellows, on the one hand to the cold box connection piece and on the other hand is attached to the component gas-tight. The bellows allows relative movements between the component and the connecting piece, due to the temperature-related changes in length of the component can be at least partially compensated.

Solche bewegliche Durchführungen sind allerdings bisher bei tiefkalten Rohrleitungen noch nicht realisiert worden. Beim Abkühlen der Rohrleitungen auf kryogene Temperaturen können sich nämlich aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Rohrleitungsmaterials und des Balgmaterials Haarrisse im Kontaktbereich des tiefkalten Rohres mit dem Balgmaterial bilden, die zu Undichtigkeiten führen.Such movable bushings However, they have not yet been realized with cryogenic pipelines Service. On cooling The piping to cryogenic temperatures can namely because of the different thermal expansion coefficient of the pipe material and of the bellows material hairline cracks in the contact area of the cryogenic tube with the bellows material that lead to leaks.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen Balg zu entwickeln, der insbesondere auch zur Abdichtung einer durch die Wand eines thermisch isolierten Gehäuses durchgeführten tiefkalten Rohrleitung geeignet ist.task The present invention is therefore to develop a bellows, the in particular also for sealing a through the wall of a thermally insulated housing conducted cryogenic pipeline is suitable.

Diese Aufgabe wird durch einen Balg der eingangs genannten Art gelöst, wobei zumindest ein Ende des Balgs mit mehreren Lagen eines Glasfasergewebes versehen ist.These Task is solved by a bellows of the type mentioned, wherein at least one end of the bellows with multiple layers of a glass fiber fabric is provided.

Der erfindungsgemäße Balg ist, wie üblich, schlauchförmig ausgeführt, wobei ein Ende des Schlauchs mit dem durch die Wand des thermisch isolierten Gehäuses zu führenden Bauteils, insbesondere einer tiefkalten Rohrleitung, und das andere Ende mit der Gehäusewand verbindbar ist. Die Gehäusewand ist in der Regel mit einem Anschlussstutzen versehen, auf den das Balgende geschoben und mit diesem dicht verbunden werden kann.Of the bellows according to the invention is, as usual, tubular, wherein one end of the hose with the through the wall of the thermally insulated housing leading to Component, in particular a cryogenic pipeline, and the other end with the housing wall is connectable. The housing wall is usually provided with a connecting piece on which the Belgende pushed and can be connected to this tight.

Erfindungsgemäß ist der Balg im Kontaktbereich mit dem Bauteil und/oder dem Anschluss an die Coldboxwand mit einem Puffergewebe versehen. Hierzu werden in diesem Kontaktbereich auf das Balgmaterial mehrere Lagen eines Glasfasergewebes aufgebracht. Zwischen den einzelnen Gewebelagen bilden sich kleine Hohlräume, die die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen des Balgmaterials und des Bauteils ausgleichen.According to the invention Bellow in the contact area with the component and / or the connection to the Coldboxwand provided with a buffer fabric. This will be done in this contact area on the bellows material several layers of a glass fiber fabric applied. Between the individual fabric layers form small cavities the different thermal expansions of the bellows material and the component compensate.

Insbesondere wird der Kontaktbereich des Balgs mit dem durch die Wand zu führenden Bauteil mit der erfindungsgemäßen Pufferschicht aus mehreren Glasfasergewebelagen versehen. Es hat sich aber gezeigt, dass es ebenso von Vorteil ist, wenn auch das andere Ende des Balgs im Kontaktbereich mit der Wand des thermisch isolierten Gehäuses beziehungsweise mit einem entsprechenden Anschlussstutzen mit einer solchen Pufferschicht versehen ist.Especially becomes the contact area of the bellows with the leading through the wall Component with the buffer layer according to the invention made of several fiberglass fabric layers. It has been shown that it is equally beneficial, though the other end of the bellows in the contact area with the wall of the thermally insulated housing or with a corresponding connection piece with such a buffer layer is provided.

Das Glasfasergewebe, welches an dem Balgende als Pufferschicht eingesetzt wird, ist vorzugsweise zusätzliche mit Kautschuk beschichtet.The Glass fiber fabric, which is used at the bellows end as a buffer layer is, is preferably additional coated with rubber.

Es hat sich als günstig erwiesen, möglichst drei oder mehr Lagen an Glasfasergewebe in dem Kontaktbereich des Balgendes mit dem Bauteil bzw. der Gehäusewand einzusetzen. Durch die entstehenden Hohlräume in der drei- oder mehrlagigen Gewebeschicht ergibt sich eine weiche Pufferschicht, die die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Bauteils und des Balgmaterials ausgleicht.It has been considered favorable proven, if possible, three or more layers of glass fiber fabric in the contact area of the bladder with the component or the housing wall use. Due to the resulting cavities in the three or more layers Tissue layer results in a soft buffer layer containing the different thermal expansion coefficient of the component and the Belgmaterials compensates.

Das schlauchförmige Mittelteil des Balgs ist bevorzugt aus Aramidgewebe gefertigt, wobei in einer besonders günstigen Ausführung das Aramidgewebe zusätzlich mit Silikon-Kautschuk beschichtet ist. Die Glasfasergewebelagen sind mit dem Balg in der Regel verklebt oder vernäht.The tubular middle part of the bellows is preferably made of aramid fabric, wherein in a particularly favorable embodiment, the aramid fabric is additionally coated with silicone rubber is. The fiberglass fabric layers are usually glued or sewn to the bellows.

Die Erfindung hat sich besonders bei der Durchführung tiefkalter Rohrleitungen durch Coldboxwände von verfahrenstechnischen Anlagen, wie zum Beispiel Tieftemperaturluftzerlegungsanlagen, bewährt. Ferner können durch den Einsatz der Erfindung im Tankbau tiefkalte Übergänge optimiert werden. Die erfindungsgemäße Abdichtung ist auch bei kryogenen Temperaturen gasdicht und kommt daher auch in Vakuumanwendungen zum Einsatz.The Invention has especially in the implementation of cryogenic pipelines through coldbox walls of process plants, such as cryogenic air separation plants, proven. Further can optimized by the use of the invention in tank deep freezing transitions become. The seal according to the invention is also gas-tight at cryogenic temperatures and therefore also comes used in vacuum applications.

Gegenüber den herkömmlichen Dichtungen weist die Erfindung wesentliche Vorteile auf. Die ansonsten üblichen Dehnungsschenkel bei Rohrleitungen, durch die temperaturbedingte Längenänderungen kompensiert werden sollen, können entfallen oder zumindest minimiert werden, was eine deutliche Materialeinsparung mit sich bringt. Die erfindungsgemäße Abdichtung ist gasdicht und verhindert außerdem den Austritt von häufig als Isoliermaterial in der Coldbox eingesetztem Perlite.Compared to the usual Seals, the invention has significant advantages. The otherwise usual Elongation legs in piping, due to the temperature changes in length can be compensated eliminated or at least minimized, resulting in significant material savings brings with it. The seal according to the invention is gas-tight and prevents as well the resignation of frequently used as insulating material in the coldbox Perlite.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt die Figur eine erfindungsgemäße Abdichtung der Durchführung einer tiefkalten Rohrleitung durch eine Coldboxwand.The Invention and further details of the invention are hereinafter explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. in this connection the figure shows a seal according to the invention the implementation of a cryogenic Pipeline through a coldbox wall.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Balg gezeigt, der zur Durchführung einer tiefkalten Rohrleitung 1 durch den Mantel 2 einer Coldbox einer verfahrenstechnischne Anlage dient. Der Coldboxmantel 2 ist mit einem Stutzen 3 versehen, durch den die Rohrleitung 1 geführt wird. Zur Abdichtung der Durchführung wird der erfindungsgemäße Balg eingesetzt.In the figure, a bellows according to the invention is shown, for carrying out a cryogenic pipeline 1 through the coat 2 a coldbox of a procedural system is used. The coldbox coat 2 is with a neck 3 provided by the pipeline 1 to be led. To seal the implementation of the bellows invention is used.

Der Balg ist rotationssymmetrisch aufgebaut und mit seinen beiden Enden 4, 5 mit dem Coldboxstutzen 3 beziehungsweise dem Rohr 1 verbunden. Zwischen den beiden Anschlussteilen 4,5 befindet sich ein schlauchförmiges Balgteil 6, das eine Relativbewegung des Rohres 1 im Verhältnis zum Anschlussstutzen 3 in Richtung der Rotationsachse des Balgs erlaubt.The bellows is rotationally symmetrical and with its two ends 4 . 5 with the coldbox neck 3 or the pipe 1 connected. Between the two connecting parts 4 . 5 there is a tubular bellows part 6 that a relative movement of the tube 1 in relation to the connecting piece 3 allowed in the direction of the axis of rotation of the bellows.

Als Material für den Balg hat sich ein Aramidgewebe bewährt, welches mit Silikonkautschuk beschichtet ist. Insbesondere die Nahtfugen und Stirnkanten des Balgs sind mit Silikonkautschuk bestrichen.When Material for the bellows has proven to be an aramid fabric, which is made with silicone rubber is coated. In particular, the seam joints and front edges of the Bellows are coated with silicone rubber.

Das eine Ende 4 des Balgs wird über den Stutzen 3 geschoben und mit diesem, beispielsweise mittels einer Schlauchschelle 7, dicht verbunden. Im Bereich des Anschlusses des Balgs an den Stutzen 3 wird zwischen das Balgmaterial 4 und den Anschlussstutzen 3 sowie zwischen das Balgmaterial 4 und die Schlauchschelle 7 eine Zwischenlage 8 aus Glasgewebe gelegt.The one end 4 the bellows will go over the neck 3 pushed and with this, for example by means of a hose clamp 7 , tightly connected. In the area of the connection of the bellows to the neck 3 is between the bellows material 4 and the connecting piece 3 as well as between the bellows material 4 and the hose clamp 7 an intermediate layer 8th made of glass fabric.

Das andere Ende 5 des Balgs dient zur Verbindung mit der Rohrleitung 1 und ist mittels einer Schlauchschelle 10 dicht mit der Rohrleitung 1 verbunden, wobei wiederum zwischen Balgende 5 und Schlauchschelle 10 eine Glasgewebeschicht 11 gelegt ist.The other end 5 the bellows is used for connection to the pipeline 1 and is by means of a hose clamp 10 tight with the pipeline 1 connected, again between Balgende 5 and hose clamp 10 a glass fabric layer 11 is laid.

Zur Kompensation thermischer Spannungen ist mit der Innenseite des Balgendes 5 eine Pufferschicht 9 verklebt. Die Pufferschicht 9 besteht aus drei etwa 1 mm dicken Lagen Glasfasergewebe, die jeweils mit einer 0,5 mm dicken Oberflächenbeschichtung aus Kautschuk versehen sind. Die Pufferschicht 9 ist mit dem Balgende 5 verklebt und so groß ausgeführt, dass unabhängig von der Relativposition von Rohrleitung 1 zu Coldboxwand 2 stets sichergestellt ist, dass das Aramidgewebe 6 des Balgs nicht mit der Rohrleitung 1 in Kontakt kommt. Zum Beispiel wird die Pufferschicht 9 in Richtung der Längsachse der Rohrleitung 1 etwa dreimal so lang ausgeführt wie die Glasgewebeschicht 11.To compensate for thermal stresses is with the inside of the bellows 5 a buffer layer 9 bonded. The buffer layer 9 consists of three approximately 1 mm thick layers of glass fiber fabric, each of which is provided with a 0.5 mm thick surface coating made of rubber. The buffer layer 9 is with the bellows end 5 glued and executed so large that regardless of the relative position of piping 1 to coldbox wall 2 It is always ensured that the aramid fabric 6 of the bellows not with the pipeline 1 comes into contact. For example, the buffer layer becomes 9 in the direction of the longitudinal axis of the pipeline 1 about three times as long as the glass fabric layer 11 ,

Bei einer Abkühlung der Rohrleitung 1, beispielsweise bei Durchleitung eines kryogenen Fluids, tritt eine temperaturbedingte Längenänderung beziehungsweise Schrumpfung der Rohrleitung 1 auf. Der Mantel 2 der Coldbox befindet sich dagegen weiterhin auf Umgebungstemperatur. Die thermisch verursachte Schrumpfung der Rohrleitung 1 führt folglich zu einer Relativbewegung der Rohrleitung 1 im Verhältnis zu dem Coldboxstutzen 3.When the pipeline cools down 1 , For example, when passing a cryogenic fluid, occurs a temperature-induced change in length or shrinkage of the pipeline 1 on. The coat 2 the coldbox is still at ambient temperature. The thermally induced shrinkage of the pipeline 1 consequently leads to a relative movement of the pipeline 1 in relation to the coldbox neck 3 ,

Diese Relativbewegung wird durch das elastische schlauchförmige Balgmittelteil 6 aufgenommen. Im Bereich des direkten Kontaktes des Balgs mit der Rohrleitung 1, nämlich am Balgende 5, sind die stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall, dem Material der Rohrleitung 1, und dem Kautschuk-beschichteten Aramidgewebe, aus dem der Balg 4, 5, 6 gefertigt ist, zu berücksichtigen.This relative movement is due to the elastic tubular bellows central part 6 added. In the area of direct contact of the bellows with the pipeline 1 namely on the bellows 5 , are the very different thermal expansion coefficients of metal, the material of the pipeline 1 , and the rubber-coated aramid fabric from which the bellows 4 . 5 . 6 is made to take into account.

Aus diesem Grund ist das Balgende 5 mit der erfindungsgemäßen Pufferschicht 9 versehen. Zwischen den Gewebelagen, aus denen die Pufferschicht 9 aufgebaut ist, bilden sich Hohlräume, die zur thermischen Isolierung des Aramidgewebes von der tiefkalten Rohrleitung 1 beitragen und außerdem die unterschiedlich starke thermische Ausdehnung des Aramidgewebes und der Rohrleitung 1 kompensieren.That's why the bellows end 5 with the buffer layer according to the invention 9 Mistake. Between the fabric layers that make up the buffer layer 9 is constructed, cavities form, which are used to thermally isolate the Aramidgewebes of the cryogenic pipeline 1 contribute and also the different degrees of thermal expansion of Aramidgewebes and the pipeline 1 compensate.

Claims

Bellows for sealing a process through the wall of a thermally insulated housing technical component carried out, wherein the bellows comprises a tubular central part, and wherein one end of the bellows with the component and the other end of the bellows with the wall of the housing is connectable, characterized in that at least one end ( 5 ) of the bellows with multiple layers of a glass fiber fabric ( 9 ) is provided.

Bellows according to claim 1, characterized in that both ends ( 4 . 5 ) of the bellows with multiple layers of a glass fiber fabric ( 9 ) are provided.

Bellows according to one of claims 1 or 2, characterized in that the glass fiber fabric ( 9 ) is coated with rubber.

Bellows according to one of claims 1 to 3, characterized in that the one or more ends ( 4 . 5 ) of the bellows with three or more layers of the glass fiber fabric ( 9 ) are provided.

Bellows according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tubular middle part ( 6 ) is made of aramid fabric.

Bellows according to claim 5, characterized in that the aramid fabric ( 6 ) is coated with silicone rubber.

Use of a bellows according to one of claims 1 to 6 for sealing one through the wall ( 2 ) of a thermally insulated housing, in particular a cold box, performed low-temperature pipeline ( 1 ).