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Dokumentenidentifikation DE69503534T2 11.03.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0668466
Titel Balg zum Verbinden von unter Vakuum betriebenen Rohren oder Geräten
Anmelder Le Carbone Lorraine, Courbevoie, Hauts-de-Seine, FR
Erfinder Totino, Ernest, F-57130 Ruffine, FR;
Mathieu, Alain, F-54121 Vandieres, FR;
Wojtusciszyn, Henri, F-54530 Pagny sur Moselle, FR;
Gouthier, Bernard, F-54470 Thiaucourt, FR
Vertreter Beetz und Kollegen, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69503534
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IE, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 20.02.1995
EP-Aktenzeichen 954200390
EP-Offenlegungsdatum 23.08.1995
EP date of grant 22.07.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1999
IPC-Hauptklasse F16L 51/02

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Bälge, die insbesondere in Anlagen chemischer Verfahrenstechnik dazu verwendet werden, zwei Rohre, ein Rohr und ein Gerät oder zwei Geräte miteinander zu verbinden und die unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen ein mehr oder weniger korrosives Fluid transportieren. Sie betrifft insbesondere Bälge für unter Vakuum betriebene Anlagen.

Bisheriger Stand der Technik

Die derzeit verwendeteten Bälge bestehen in der Regel aus einem Wellrohr, das im Wellental einen äußeren Rundring aufweist und durch Verbindungsflansche an den Rohren befestigt ist. Sie sollen zum einen Wärmedehungen und Montageabweichungen in Längsrichtung absorbieren können, was sich in einer maximalen Beweglichkeit Δx zu beiden Seiten der Ausgangsstellung äußert, und zum anderen Ausrichtungsfehler und seitliche Dehnungen der Rohre, was sich in einer maximalen Beweglichkeit quer zur Balgachse Δy äußert. Der Balg muß flexibel genug sein, um bei plötzlichen Temperatur- oder Druckveränderungen den Bruch zerbrechlicher Geräte, z. B. aus Glas, Email oder Graphit, zu verhindern. Schließlich muß der Balg gegenüber der Korrosion des transportierten Fluids und der Betriebstemperatur beständig sein und bei Betriebsdruck seine Dichtwirkung beibehalten. Um diese Anforderungen zu erfüllen, besteht eine allgemein verbreitete Lösung darin, den Balg aus Polytetrafluorethylen (PTFE) durch Warm- und Druckverformung eines Rohres herzustellen.

Im Hinblick auf den Betrieb unter besonderen Druckbedingungen muß der Balg gegebenenfalls verstärkt werden, um seine Bruchfestigkeit zu verbessern. So wird in der Patentschrift FR 2088677 der Anmelderin ein Balg zum Betrieb unter hohem Druck beschrieben, der neben dem äußeren Rundring eine am Wellenkamm vorgesehene hohle Außenhülle halbrunder Form aufweist, wobei diese beiden Verstärkungen eine gute Druckfestigkeit gewährleisten und der Balg gleichzeitig seine flexiblen Eigenschaften und den Beweglichkeitsbereich beibehalten kann.

Aufgabenstellung

Bälge, die für den Betrieb mit normalem oder hohem Druck vorgesehen sind, sind insbesondere bei großen Durchmessern für den Vakuumbetrieb nicht sehr geeignet und erfüllen auch nicht die geforderten Sicherheitsbedingungen.

Eine erste Lösung besteht darin, die Dicke der Balgmembran zu erhöhen, jedoch wird dadurch, insbesondere bei großen Durchmessern, die Flexibilität verringert und die Beweglichkeit zu stark eingeschränkt. Deshalb schlägt die Anmelderin derartige Bälge für den Vakuumbetrieb nur bis zu einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von maximal 125 mm vor, wobei die maximale Beweglichkeit ± Δx dann 15 mm beträgt.

Eine weitere mögliche Lösung besteht in der Verwendung von Verstärkungsringen, die jedoch diesmal innen im Balg angeordnet sind. Dabei ist darauf zu achten, daß der gewählte Werkstoff gegenüber der Korrosion des transportierten Fluids beständig ist. Andererseits können diese Verstärkungsringe insbesondere bei großen Durchmessern die für die Anpassung an die Temperatur- und Druckschwankungen notwendige Wellenverformung beeinträchtigen. Schließlich lassen sich solche Verstärkungen nicht leicht innen in den Balgwellen anbringen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Bälge zum Verbinden von unter Vakuum betriebenen Rohren großen Durchmessers herzustellen, die die gleiche Flexibilität und die gleiche Beweglichkeit in Längs- und Querrichtung wie die unter normalem Druck betriebenen Bälge aufweisen und dabei gegenüber dem transportierten Fluid eine gute Korrosionsbeständigkeit und die gleiche Sicherheit gewährleisten.

Gegenstand der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Balg zum Verbinden von unter Teilvakuum betriebenen Rohren oder Geräten, bestehend aus einem Wellrohr, welches außenseitig durch im Wellental angeordnete Ringe verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er innen im Wellenkamm Rundversteifungsringe aufweist und daß die Ringe in ihrer Länge regulierbar sind, so daß sie sich der Verformung der Wellen im Betrieb anpassen.

Ein einfaches Mittel zur Herstellung eines längenregulierbaren Ringes zur Anpassung an die Wellenverformung besteht darin, einen offenen Ring vorzusehen, dessen Enden in einem flexiblen Rohr gleiten.

Der Balg kann aus PTFE hergestellt sein. Die Versteifungsringe innen im Wellenkamm können aus schwerem PTFE, aus gegenüber dem transportierten Fluid korrosionsbeständigem Metall oder aus fluorpolymerbeschichtetem Metall sein.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Balg in halber Draufsicht und halber Axialschnittansicht dargestellt.

In Fig. 2 ist in Vorderansicht ein erfindungsgemäßer längenregulierbarer Verstärkungsring gezeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte Balg besteht aus einem Wellrohr (1) mit einer bestimmten Zahl identischer Wellen, in der Regel 3 bis 5, das über Flansche (2) und (3) mit den Rohren oder Geräten verbunden wird.

Der Balg kann aus einem beliebigen flexiblen Werkstoff hergestellt werden, der gegenüber dem bei · Betriebstemperatur transportierten Fluid korrosionsbeständig ist. Er kann insbesondere aus PTFE hergestellt werden, das eine große Reaktionsträgheit aufweist und Temperaturen bis 230ºC standhält, und zwar durch pastöses Strangpressen von Feinpulver zur Herstellung eines Rohres, das anschließend warm und unter Druck verformt wird, um die gewünschte Welligkeit zu erhalten.

Jedes äußere Wellental wird mit einem Rundring (4) verstärkt, der in der Regel aus rostfreiem Stahl besteht. In jedem Wellenkamm ist innen ein Rundring (5) angeordnet. Dieser auf Fig. 2 dargestellte Ring ist leicht offen, wodurch zunächst seine Montage innerhalb der entsprechenden Welle erleichtert wird. Um zu gewährleisten, daß sich der Ring den Verformungen der Welle bedingt durch die Temperatur- und Druckschwankungen anpaßt, daß er sich nicht verzieht und daß seine freien Enden (6) und (7) die Innenfläche des Balges nicht beschädigen, werden die Enden des Ringes in ein flexibles Rohr (8) eingeführt, in dem sie gleiten können.

Da die Ringe (5) innen im Balg liegen, müssen sie der Korrosion des transportierten Fluids standhalten können. Sie können aus Metall gefertigt sein, beispielsweise aus rostfreien oder Edelstählen, aus schwerem Polytetrafluorethylen oder auch aus einem fluorpolymerbeschichteten Metalldraht, was oftmals die wirtschaftlichste Lösung darstellt. In diesem Fall kann man sich natürlich mit einem gewöhnlicheren Metall begnügen (halbweicher Stahl oder gewöhnlicher rostfreier Stahl). Das Fluorpolymer wird so gewählt, daß es wärmeschrumpfend und schweißbar ist, um den Ring und seine Enden wirksam zu schützen; es kann sich z. B. um Perfluoralcoxy (PFA) handeln, das sich sicherer schweißen läßt als PTFE.

Das Rohr (8), in dem die Enden (6) und (7) des Ringes (5) gleiten, muß im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit die gleichen Eigenschaften aufweisen wie der Ring, es muß flexibel genug sein, um sich der Form des Ringes und der Oberfläche des Balges anzupassen und leicht gleiten können, was beispielsweise zur Wahl von PTFE führt. Das Rohr muß lang genug sein, damit die Enden des Ringes während der Verformungen des Balges im Rohrinnenraum bleiben.

Für bestimmte Benutzer, die den gleichen Balg für druckbetriebene und vakuumbetriebene Anlagen verwenden wollen, besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Innenversteifung mit der in der älteren Technik beschriebenen Außenversteifung, d. h. bei Höchstdrücken die im Wellental angeordneten Rundringe (4) mit Versteifungsschalen an den Wellenkämmen zu kombinieren.

Die erfindungsgemäßen Bälge, einschließlich derer für große Durchmesser, können einem Vakuum von bis zu 2 Torr und einer Temperatur von 180ºC standhalten. Die Längen und Dicken der PTFE-Membran sind die gleichen wie bei den Einsätzen unter Druck und unter Vakuum, wobei eine ausreichende Längs- und Seitenbeweglichkeit beibehalten wird.

Beispiel

Es wurde ein 3-welliger Balg aus PTFE mit einer Nennweite von 600 mm, einem Flanschabstand von 175 mm und einer Membrandicke von 3,8 mm hergestellt.

In jede der Wellen wurde ein offener Ring aus rostfreiem Stahldraht AISI 304 mit 10 mm Durchmesser und wärmeschrumpfender PFA-Beschichtung gesetzt. Die Enden des Ringes gleiten in einem Rohr aus PTFE von 60 mm Länge und 1 mm Dicke. Ein solcher Balg kann unter einem Vakuum von 2 Torr bei 180ºC arbeiten und besitzt dabei eine Längsbeweglichkeit Δx von 30 mm und eine Seitenbeweglichkeit Δy von 4 mm.


Anspruch[de]

1. Balg zum Verbinden von unter Teilvakuum betriebenen Rohren oder Geräten, bestehend aus einem Wellrohr (1), welches außenseitig durch im Wellental angeordnete Ringe (4) verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er innen im Wellenkamm Rundversteifungsringe (5) aufweist und daß die Ringe (5) in ihrer Länge regulierbar sind, so daß sie sich der Verformung der Wellen im Betrieb anpassen.

2. Balg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring (5) innen im Wellenkamm offen ist und daß seine Enden (6, 7) in einem flexiblen Rohr (8) gleiten.

3. Balg nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg aus PTFE besteht.

4. Balg nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe (5) innen im Wellenkamm als Metalldraht ausgeführt sind, der mit Fluorpolymer beschichtet ist.

5. Balg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorpolymer wärmeschrumpfend und schweißbar ist.

6. Balg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus PTFE besteht.







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