用于连接管段的装置制造方法及图纸

为连接流过一种高温、高压介质（Ｄ）的管道（４，５）的管段，按照本发明专利技术设有一些牵拉元件（６），它以其牵拉体（６ｃ）沿管道纵向（Ｌ）在管端（２，３）上设置的、沿管道周向相邻的形状元件（７，８）之间延伸，该牵拉体（６ｃ）端部设有的形状部分（６ａ，６ｂ）向牵拉元件（６）两侧横向（Ｑ）伸展，它沿管道周向卡接在形状元件（７或８）的后面。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于连接流过介质的管道管段的装置，它带有一些在其管端周围分布设置的牵拉元件。这里所说的管道尤其可理解成有高温、高压介质流过的、如蒸汽流通的管道。因为将来的电厂所期待的蒸汽参数具有一高于600℃的蒸汽或新汽温度和大于250bar的蒸汽压力，故对管道和管道连接也相应地有很高的要求。在这种蒸汽输送中，蒸汽输送管道的管段之间的连接部位可以焊接，因而不可拆卸或者按法兰连接的方式采取可拆卸的结构。在管道和蒸汽透平的进气阀之间以及在该进气阀和透平机壳之间也设有这种连接。已知的可拆卸连接由于传统材料受温度影响只有很小的残余材料特性参数，因而只能有限地采用，同时焊接连接就可安装性和可拆卸性来说，特别是在检修中具有其缺点。按法兰式的管道螺纹连接方式或按照借助锁紧螺母实现管道螺纹连接的方式，或者按照夹紧连接的方式来实现传统的管道连接，在高的或最高蒸汽状态下，由于各种原因很成问题。法兰形的管道螺纹连接要以一种足够强度的螺栓材料为前提。此外，基于圆形的螺栓横截面，法兰面、亦即管道径向周围可利用位置的有限的一部分，可用来承受拉力作用。此外螺母的圆形支承面需要离开相邻的结构元件有一最小距离，这使得通过管道外径和节圆上相邻螺母之间的最小距离以及通过支承面的外径得出最小的法兰外径。由此造成的管道外壁和螺纹孔中心的距离会产生一个相当大的法兰力矩，这特别是在低的可利用材料特性参数情况下显得极为不利。在借助锁紧螺母进行管道连接时，特别会在从圆柱形区域到轴向贴合部位的过渡处产生应力集中。在温度条件所限定的小的材料特性参数情况下，在对锁紧螺母进行设计时，需要考虑该区域蠕变变形的限度，这就导致在高的蒸汽状态时构件相当大且难以操作。因为法兰在装上锁紧螺母后，必须要焊接在例如所要连接的阀上，这不仅会对通过焊接相应较大的壁厚进行制作造成负面影响，还会对连接的结构长度造成不利影响。此外还会引起高温情况下较大的径向和轴向位置需求。在例如由DE 197 11 580 A1或DE 24 52 770 A1公开的夹紧器连接中，也会产生相当大的径向膨胀，其中一些连接元件以钳牙或夹子形环弓的形式设置在法兰形连接的周围。带有这种连接元件的法兰连接中还存在着强度不足以承受拉力作用的缺点，尤其是该连接元件因为围绕法兰外侧径向环箍而额外地承受拉应力和弯曲载荷。在管道所传送的介质和法兰连接之间，对这种管道连接区域内的针对性冷却也很成问题，因为法兰冷却要求法兰和管道之间具有一个用于冷却介质的附加径向距离。通过这种冷却还会产生热量损失，可导致蒸汽传送中工作性能的损失，还有管道中传送的介质的有效能损耗(Exergieverlust)。因此本专利技术的目的在于，提供一种特别合适的装置，用于连接流过高温、高压介质，特别是流过蒸汽的管道的管段，由此避免上述缺点。这一目的按照本专利技术通过权利要求1所述的特征得以实现。为此设有一些牵拉元件，它们以其牵拉体沿管道纵向在管端上设置的、周向相邻的形状元件之间延伸。各牵拉元件的牵拉体端部设有的形状部分向牵拉元件两侧横向伸展，并沿管道周向且最好是形状相配(formschluessig)地卡接(hintergreifen)或搭接在管端上的形状元件之后。该连接装置具有在所连接的管段周围最好是均匀分布设置的多个牵拉元件，在保证高强度的同时，也保证在管道中传送的介质为高温、高压时与已知的法兰连接相比，连接元件能特别紧凑地设置，特别是与已知的夹紧连接相比，径向膨胀特别小。而且由于作用力转向而减小了应力集中。又由于对称布置，特别是由于拉力和形状元件的对称结构，避免了牵拉元件受弯曲载荷，从而达到一个特别有利的力平衡。通过这个或每个牵拉元件和各管端形状元件的一个合适的造型，可以在形状相配的连接内部将牵拉元件的拉力截面和作用面之间的比例关系调整得特别有利。一种对于牵拉元件和其形状部分以及管段的形状元件的变型结构特别有利，其中形状元件通过在各管端排布的或成型的亦即不连续的径向凸起形成。该径向凸起也可通过在管端成型的一个环形凸缘内开凹槽来制作。在这种变型方案中，在相邻的凸起之间沿管道纵向延伸的各牵拉元件的牵拉体在端部最好设计成成型的形状部分，相宜地可按锤头形设计。该形状部分相对于牵拉元件纵轴按“I”梁的形状成镜像对称，从而在牵拉元件的两侧横向超出其牵拉体，该形状部分沿管道周向卡接在各管段的形状元件背向管口的端部之后。在一种合适的结构中，各管端的管壁厚度向其接触面方向增大，同时牵拉元件的牵拉体在其朝管端的一侧开凹槽亦即设计成束腰的或内凹的。在这两种结构型式中，牵拉元件都具有一个在形状部分之间延伸、具有环弓形横截面的牵拉体。而该横截面还可以是梯形、矩形、腰子形或六角形的。形状元件可选择通过管端管壁内的径向凹槽形成，同时各管端相应地采取厚壁的结构。牵拉元件，其形状部分形状相配地嵌入该凹槽，在该变型方案中，牵拉元件端部适宜地按双锤基脚形状或(透平)枞树形叶片根部的形状来设计，就象透平叶片组通常采取的那样。还可考虑另外的嵌接式连接方式，如锯齿-，钩子-或燕尾槽连接。牵拉元件的各形状部分具有一些相应数量的、外部轮廓与凹槽的轮廓相匹配的分支，沿管道纵向一个接一个地、平行地嵌入凹槽内，同时这些分支又沿管道周向伸出，即沿此方向延伸。这种变型方案的一个特别优选的实施型式是在牵拉元件各端部的枞树枝状头。牵拉元件本身最好是按拉锚的方式预加应力。这样能可靠地防止在压力载荷的作用下管端相互顶起。为了补偿公差并为了补偿工作条件下牵拉元件的伸长，适当地在形状部分和形状元件相互面对的作用面之间，至少是在牵拉元件的一端设置附加件。其中这个或每个附加件制成过大尺寸。还可以选择地或额外地在管端之间设置一弹性密封件。相互面对的作用面还可以设计成互相倾斜，使得附加件在一定程度上被拖入到相互间隔的作用面之间形成的槽内。将形状元件上和/或在形状部分上的作用面设计成倾斜或升高，还另外具有安装时使牵拉元件的形状部分定位的优点。拉锚的张力最好是通过一个液力装置或通过加热拉长获得。为了避免由在形状部分之间延伸的牵拉元件牵拉体上的切口效应引起的应力集中，牵拉元件在其朝管端的贴合面上，不仅在形状部分区域而且沿着牵拉体最好都具有倒圆的表面边缘。相应地，这个或每一形状元件在管端过渡处也具有倒圆的平面拐角，该平面拐角具有一个与牵拉元件相对应的、有一确定的倒圆半径或一半径组合的倒圆。这样一方面避免了在连接内部尖棱边的表面边缘加剧缺口应力集中效应。另一方面通过将表面边缘和拐角以相适合的半径倒圆，使各牵拉元件能够紧紧地贴合在管端外壳上。这个或每个拉锚还可以设有一个确定的径向间隙隔离开管道。这样就避免了从管道内传送的介质、经过管道外壳到拉锚的热传导。基于介质和拉锚之间的热阻(如果拉锚被冷却)只有相当少的热量被传出去。这有利地使管道内的介质只有一个很小的温度下降。本专利技术所达到的优点主要在于通过借助牵拉元件进行管道连接，将这些牵拉元件与管端上相应的形状元件形状相配地连接成连通的管段，从而实现在高度充分地利用表面的同时特别有效地分配管道可利用的周围表面。此外通过有针对性地使连接的径向膨胀和可利用面积的有利分配相适配，牵拉元件及管端产生特别小的变形，因而在连接内部只产生很小的机械应力。通过使牵拉元件嵌入由凸起或由凹槽形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接流过介质（Ｄ）的管道（４，５）管段的装置，它具有一些在其管端（２，３）周围分布设置的牵拉元件（６，６’），其特征在于，各牵拉元件（６，６’）以其牵拉体（６ｃ，６’）沿管道纵向（Ｌ）在管端（２，３）上设置的沿管道周向相邻的形状元件（７，８；７’）之间延伸，该牵拉体（６ｃ，６ｃ’）端部设有的形状部分（６ａ，６ｂ；６ａ’）向牵拉元件（６，６’）两侧横向（Ｑ）伸展，它沿管道周向卡接在形状元件（７或８；７’）背向管端（２，３）的接触面（２３）的端部的后面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德特莱夫哈杰，洛萨肖勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]