DE1956809U

DE1956809U - Wellrohrkompensator fuer rohrleitungen.

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Publication number: DE1956809U
Application number: DE1965H0052602
Authority: DE
Original assignee: MAX HEITZ MASCHINEN und APPBAU
Current assignee: MAX HEITZ MASCHINEN und APPBAU
Priority date: 1965-07-14
Filing date: 1965-07-14
Publication date: 1967-03-09

Description

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ü I i j M M /i h * - Karlsruhe. I Wellrohrkompensator für * °' °' .rw U U J df J Rohrleitungen. H. 7. 65. H'52 602.

Rohrleitung! (T. iO; Z. 1)

Dipl.-Ing, Gerd Beckmann Lüdenscheid/w., 3· Jan. I967

Patent- und Zivilingenieur Röntgenweg 1

Mein Zeichen; V.-O68/65 D

Betreff; Gebrauchsmusteranmeldung H 52 6O2/47f Gbm, Anmelder: Max Heitz, Morsch bei Karlsruhe

Wellrohrkompensator für Rohrleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine nach Aufbau und Wirkung bekannte Kompensationseinrichtung für Rohrleitungen. Derartige Installationselemente sind erforderlich, um die in Rohrleitungsnetzen durch Temperaturschwankungen verursachten Längenänderungen auszugleichen oder die infolge mechanischer Einwirkungen auftretenden Beanspruchungen und Störmomente aufzufangen.

Solche Längenänderungen entstehen beispielsweise bei Leitungen für heiße Flüssigkeiten, sie treten jedoch ebenfalls bei freiliegenden Kaltwasserleitungen infolge erheblicher Temperaturänderungen und mechanischer Einwirkungen auf. Da die Nachgiebigkeit derartiger Leitungen dabei nur soweit beansprucht werden darf, als es die Festigkeit des Materials innerhalb der Elastizitätsgrenze erlaubt und geringfügige Änderungen in der Regel durch Dichtungen, Muffenverbindungen u.dgl. kompensiert werden, sind bei Warmwasser- oder Dampfleitungen sowie anläßlich besonderer Ursachen, bei Vielehen die LängenänaöXüiigen ein größeres Maß annehmen, besondere Vorkehrungen zur Aufnahme dieser Reakticnc-kraf te erforderlich. Zu diesem Zweck werden

47f, 15/10. 1956 809. Max Heitz. Maschinen- und Apparatebau, Mörsefa bei ·. ij 3 S Karlsruhe. S Wellrohrkompensator für ·*»·*·»»* Rohrleitungen. 14.7.65. f Γ 52 602 (T. 10; Z. 1)

in diese Rohrleitungszüge sogenannte Ausgleichs- oder Dehnungseinsätze eingeschaltet, vor Lon ;r. der sog. Wellrohrkompensator seiner simivoilen Ausführung nach weite Verbreitung gefunden hat. Ein derartiger "Kompensator" wird nämlich einfacherweise durch ein dünnwandiges Metallrohrstück gebildet, das in sich mit tiefen, parallel gewellten Falten versehen ist. Diese Dehnungswellen sind leicht verformbar und nehmen ihrer großen Eigenfederung in Richtung der Längsachse zufolge dementsprechend größere Dehnungen sowie Verkürzungen elastisch auf. Darüber hinaus verhindern sie eine Übertragung der von Pumpen, Kompressoren u.dgl. hervorgerufenen Vibrationen im Zuge des Rohrleitungsstranges und dienen somit gleichermaßen einer Schwingungsund Geräuschdämpfung.

Derartige FaltenDälge sind jedoch hinreichend empfindlich gegen äußere Einwirkungen mechanischer Art und neigen auf der anderen Seite bei Innenbelastung ujid größeren Balglängen zu seitlichem Ausknicken. In Anbetracht dessen sind diese Dehnungskompensatoren zum Schutz des elastischen Wellrohrteils zumeist mit einer Ummantelung versehen, die in Form eines starren Metallzylinders an den Rohrleitungsanschlüssen des Faltenbalges gehaltert und erforderlichermaßen axial beweglich geführt ist, um die in Richtung der Rohrachse wirkenden Kräfte nicht an der Wirkung auf das Wellrohr zu hindern. Zum anderen wirkt diese Ummantelung bei größeren Balglängen der Gefahr seitlichen Ausknickens entgegen und dient somit gewissermaßen auch einer zentrischen Führung des Faltenbalges.

Diese strenge Axialführung hat auf der anderen Seite den Nachteil, daß ein derartig geschützter Kompensator seine Biegungsbeweglichkeit einbüßt und demzufolge mehr oder weniger zu einer Art Dehnungsstopfbuchse derangiert wird.

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Rohrleitungen. 14. 7. 65. H 52 602.

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Da es aber in der Praxis häufig unerläßlich ist, daß die geschützte Kompensatorausführung annähernd die gleiche Biegungsbeweglichkeit aufweist, wie das bloße Wellrohr, das - zwar nur in beschränktem Maße - sowohl Längen als auch Winkeländerungen auszugleichen vermag, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, den normalen Wellrohrkompensator mit einem äußeren Schutzmantel zu armieren, ohne sämtliche Freiheitsgrade in der Funktion des Faltenbalges wesentlich zu beeinträchtigen.

Die gebräuchlichen Ausführungen dieser Dehnungseinsätze verlieren nämlich der gleichlaufend zu Führungszwecken ausgewerteten Ummantelung zufolge in jeder Weise ihre Biegungsbeweglichkeit und erlauben nur noch eine Bewegung des Faltenbalges in axialer

Um demgegenüber einem notwendigerweise mit einer äußeren Ummantelung versehenen Kompensator zum Ausgleich der Längenänderungen von Rohrleitungen außer seiner kennzeichnenden Elastizität in axialer Richtung und. der ihm eigenen Führungseigenschaften vorteilhafterweise noch eine hinreichende Biegungsbeweglichkeit zu belassen, besteht der erfinderische Schritt in der Maßnahme, den an seinen beiden Enden mit zylindrischen Anschlußstutzen versehenen Faltenbalg nach außen hin in geringem Abstand mit einer Schutzrohr-Ummantelung zu umgeben, die mittels ihrer konisch verjüngten Enden einen der Stutzenteile in festem Treibsitz und den anderen Stutzenteil in engem Gleitsitz umgreift.

Auf diese Weise erreicht man in bezug auf das eine Ende das Dehnungseinsatzes, daß zwischen dem betreffenden Anschlußrohrstutzen und dem aufgezogenen Hüllrohr eine praktisch starre mechanische Verbindung besteht.

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Karlsruhe. | Wellrohrkompensator für Rohrleitungen. 14.7.65. H 52 602. (T. 10; Z. 1)

Am entgegengesetzten Ende des Dehnungseinsatzes umgreift das Hüllrohr den ;

anderen Anschlußrohrstutzen jedoch nur in Form eines Bewegungssitzes, so

daß sich der zwischen den beiden Anschlußrohrstutzen gelegene Faltenbalg ;

in dieser Richtung hin- und herzuverschieben vermag. Darüber hinaus aber '·

beläßt die nur linienförmige Berührung zwischen dem Hüllrohr und dem von ;_:

diesem beweglich umgriffenen Anschlußrohrstutzen dem letzteren eine be- ;

grenzte Y/inkelbeweglichkeit. Eine derartige Möglichkeit kommt besonders

dem Ausgleich anlagetechnisch bedingt von- der Axialrichtung abweichender ι

Dehnungen sowie andersgelagerter Reaktionskräfte zustatten, die gelegent- i

lieh der Montage oder im Betriebszustand einer Anlage ohne weiteres auf- {

i treten können. i

In zweckmäßiger Verwirklichung dieses Srfindungsgedankens ist der dement- I

sprechend fixierend in Treibsitz zu erfassende Rohrstutzenteil aus seiner j

Normalform heraus abgeleitet vom Außendurchmesser her zu seiner eigent- j

liehen Verbindungsstelle mit dem Faltenbalg hin mehrfach stufenförmig ab- |

fallend kalibriert. Eine derartige Maßnahme hat den Vorteil, das im Zuge | der Herstellung des Gesamtteils über den bereits mit seinen beiden Anschlußrohrstutzen versehenen Balgkörper geschobene Mantelrohr auf dieser

■i Seite zunächst auf den Außenumfang der untersten Stufe verformen zu können, " | um es alsdann in axialer Richtung nach außen hin auf die nächstfolgende 1 Stufe bis an den Übergang zum Endquerschnitt aufziehen oder pressen zu \

können und somit auf einfache Weise eine in mechanischer Beziehung unveränderlich starre Verbindung zwischen beiden Teilen herbeizuführen, zumal sich auf diesen Schritt die unterschiedliche Materialbeschaffenheit von (Stahl-)Umantelung und (Kupfer-)Anschlußrohrstutzen förderlich auszuwirken vermag.

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Im Gegensatz dazu verfügt der am entgegengesetzten Ende des Dehnungseinsatzes mit engem Gleitsitz zu umgreifende Rohrstutzenteil in Richtung zum Balgkerper hin nur über eine einzige Einschnürung oder Abstufung auf den äußeren Querschnitt der Verbindungsstelle, die sich nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten dem Verformungsvorgang des Ummantelungsendes zur Bildung des erforderlichen Gleitquerschnitts als dienlich erweist. Des weiteren ist der solchermaßen bewegungsschlüssig umgriffene Rohrstutzenteil in Relation zur ungespannten Einbaulänge der Gesamtanordnung nach beiden Seiten hin mit mehreren, gleichmäßig über seinen Außenumfang verteilten Begrenzungsnocken bzw. je einer vollends umlaufenden Aufbördelung versehen. Durch eine derartige Vorkehrung wird die effektive Hubbeweglichkeit, d.h. die gegebene Verkürzung oder Streckung des F_altenbalges, mit Bildung eines Anschlages für die am anderen Ende starr mit dem Anschlußstutzen verbundene Ummantelung innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten, deren Bereich den vorgesehenen Betriebsbedingungen entspricht.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die konische Verengung oder Anschrägun^, der äußeren Schutzrohr-Ummantelung erst im Zuge dar Herstellung des Dehnungseinsatzes und vollzieht sich nacn einem der üblichen Verformungsverfahren, z.B. durch üinualzen oder einen entsprecnenden Preßvorgang, dessen Durchführung die stufenförmige Kalibrierung der beiden Anschlußrohrstutzen zustatten kommt.

In Weiterbildung dessen kann der erfindungsgemäße Dehnungseinsatz in bekannter Weise im Inneren des Faltenbalges mit einem Leit- oder Führungsrohr versehen sein, das sich im Rahmen der vorbeschriebenen Ausbildung zweckmäßigerweise als Fortsatz des von Seiten der Schuf.zrohr-Ummantelurie- in

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festem Treibsitz erfaßten Rohrstutzenteils darstellt und seinen Abmessungen }

nach dem Innendurchmesser und dem Maximalhub des Faltenbalges angepaßt i

ist. Ein derartiges Führungsrohr erweist sich zudem sowohl einer Verringe- ; rung des StrömungswiderStandes für das den Dehnungseinsatz passierende

Medium als auch einer Verhinderung von Schmutzablagerungen in den Falten

des Balgkörpers als nützlich. j

Insgesamt betrachtet stellt die erfindungsgemäße Ausbildung damit ein ebenso häufig wie vielseitig verwendbares Konstruktionselement des Apparatebaues, insbesondere in Bereichen der Wärme- und Kältetechnik sowie für den
Reglerbau, dar, das sich durch einen außerordentlich geringen Aufwand in
materialmäßiger und fertigungstechnischer Beziehung sowie bezüglich der

Zusammenstellung unterschiedlicher Baugrößen durch eine wenig aufwendige

Lagerhaltung auszeichnet. ■

Der anliegenden Zeichnung gemäß ist in Figur 1 die erfindungsgemäße Aus- ■; bildung eines normalen ^Compensators zum Ausgleich von Längenänderung-en in . \ Rohrleitungsnetzen und in Figur 2 die eines solchen mit innerem Leitrohr ;

dargestellt, - und zwar jeweils zur Hälfte im Aufriß und zur Hälfte im |

Längsschnitt. j

Dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Zeichnung gemäß ist das charakte- \ ristische Element eines solchen Dehnungseinsatzes, der sog. Faltenbalg 1, | als nahtloses dünnwandiges Metallrohr aus einer geeigneten Speziallegierung |

;l oder (rostfreiem) Stahl auf mechanischem und/oder hydraulischem Wege mit 4

ir mehreren in sich zurückläufenden Parallelwellen versehen und weist zufolge '* dieser Formgebung einen geringen Eigenwiderstand und eine große Elastizität

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in Richtung seiner Längsachse auf. Die beiden inden dieses diuck- und vakuumdienten Faltenbalges 1 sind mittels Hartverlötungen mit je einem zylindrischen Änschlußstück, beispielsweise aus Kupferrohr, verbunden, die sich ihrerseits von der Verbindungsstelle mit dem Faltenbalg 1 an in einer bzw. in mehreren Abstufungen auf den endgültigen Außendurchmesser des AnschlußrohrStücks erweitern. Die zu mechanischem Schutz und zu Führungszwecken wie auch gegen äußere Temperatureinwirkungen vorgesehene Ummantelung stellt sich als ein den gesamten Faltenbalg 1 in geringem Abstand umhüllender (stahl-)Zylinder 2 dar, dessen beiden ^nden im Zuge ■der Herstellung des Dehnungseinsatzes aus der Normalform heraus eine konische Verengung zuteil wird. Diese erfolgt zunächst auf Seiten des in festem Treibsitz zu erfassenden Rohrstutzenteils 3, und zwar auf den Aüßendurchmesser an der Verbindungsstelle mit dem Faltenbalg 1, worauf das so verengte Schutzrohr 2 unter Druckanwendung oder Schlag in ^xialrichtung nach außen hin auf die folgende Stufe 5 des Rohrstutzens 3 getrieben wird und mit demselben vor der nächsten Abstufung auf den Endquerschnitt eine feste und starre Verbindung eingeht. Der Rohrstutzenteil 4 am entgegengesetzten Ende der Anordnung wird von der dortselbst erfolgenden Verjüngung des Schutzrohres 2 mit engem Gleitsitz umgriffen und ist zur Begrenzung dieser Bewegung in beiden Richtungen entweder mit mehreren, gleichmäßig über seinen Außenumfang verteilt gelegenen Begrenzungsnocken 6 oder aber wie nicht besonders dargestellt - mit je einer umlaufenden Aufbördelung versehen, die für das konisch verengt auslaufende Ende der Schutzrohr-Ummantelung 2 einen ausreichenden Hubbegrenzungsanschlag darstellen.

Dementsprechend gelangt in Fig. 2 der Zeichnung die erfindungsgemäße Ausbildung eines im linieren mit einem zylindrischen Leitrohr 7 ausgerüsteten

5 Schutzansprüche,
2 Figuren

-. - gii

Elementes zur Dehnungsaufnahrae im Zuge von Ronrleitungen zur Darstellung. -i

Aus dieser Darstellung ist ohne weiteres ersichtlich, daß einem dieses -i

Verbindungsglied zwischen zwei Leitungssträngen, vorzugsweise in Pfeil- J

richtung, durchströmenden Medium ein wesentlich geringerer Strcinungswider- j

stand entgegengesetzt wird, da die zu Stauungen und Wirbelbildung bei- \

tragenden Balgwellen ohne Beeinträchtigung ihrer Ausgleichsfunktion durch ] die glatte Durchlauffläche des dem Anschlußrohrstutzen 3 angeformten Leit-

rohrfortsatzes 7 abgedeckt werden, überdies wird vermittels eines solchen j

Leitrohres7 einer funktionsbeeinträchtigenden Ablagerung von Fremdbestand- j

teilen und einer Verschmutzung der Balgwellen durch Schwebstoffe weitgehend i

begegnet. Des weiteren dient ein derartiges Leitrohr 7 einer inneren Fun- ;

rung des Metallbelages. In diesem Zusammenhang kann sogar, sofern ein ■

solcher Kompensator mit Außendruck belastet werden soll, die dadurch be- j

dingte Verkürzung des Faltenbalges 1 durch einen der AuSenvorkehrung 6 j

in Fig. 1 entsprechenden Anschlag 8 für das innere Ende des Leitrohres 7 ;

an der Innenwandung des Anschlußrohrstutzens 4 begrenzt werden. Im übrigen j

entspricht die Ausführung nach Aufbau und Wirkung der Darstellung in Fig. 1 .|

Claims

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1. Ummantelter Wellrohreinsatz zum Ausgleich von Wärmedehnungen und Vibra- | tionen in Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein an seinen bei- | den Enden mit zylindrischen Anschlußstutzen versehener Faltenbalg (l) -\ nach außen hin in geringem Abstand von einer Führungs- und Schutzrohr- 1 Ummantelung (2) umgeben ist, die mittels ihrer konisch verjüngten Enden j einen der Stutzenteile (3) in festem Treibsitz und den anderen Stutzen- )

teil (4) in engem Gleitsitz umgreift. J₁

2. Ummantelter Wellrohreinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, \ daß der in Treibsitz zu erfassende Rohrstutzenteil (3) von seinem An- \

schlußdurchmesser zur Verbindungsstelle mit dem Faltenbalg (l) hin 1

stufenförmig abfallende Einschnürungen (5) aufweist. \

3. Ummantelter Wellrohreinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der mit Gleitsitz zu umgreifende Rohrstutzenteil (4) an den Grenzon des
zulässigen Dehnungsbereiches mit mehreren, gleichmäßig über seinen äußeren Umfang verteilten Begrenzungsnocken (6) bzw. je einer umlaufenden
Aufbördelung versehen ist.

4. Ummantelter Wellrohreinsatz nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der äußeren Schutzrohr-Ümmantelung (2) des Faltenbalges (l)
die konische Verengung ihrer beiden Enden erst im Zuge des Herstellungsvorganges, beispielsweise durch Einwalzen oder Frofildrücken, zuteil wird.

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5. üjninantelter Wellrohreinsatz nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von Seiten der Schutzrohr-Unmantelung (2) in Treibsitz zu erfassende Rohrstutzenteil (3) mit einem dem Innendurchmesser und Maximalhub des Faltenbalges (l) angepaßten Leitrohr-Fortsatz (7) versehen ist.