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Effektive Rohrleitungssysteme sind für das an Bord von Schiffen benötigte Versorgungsangebot unerlässlich. Das gilt auch für Sekundärsysteme wie Bilge- und Ballastsysteme, Meer- und Frischwasserkühlung, Schmieröl, Brandschutz und Deckwäsche.
Bei diesen Systemen ist, soweit die Rohrklasse es zulässt, die Verwendung genuteter mechanischer Verbindungen eine wirksame Rohrverbindungsalternative zum Schweißen beziehungsweise Flanschen und bietet eine Reihe technischer, wirtschaftlicher und praktischer Vorteile. Dazu gehören verbesserte Leistung, schnellere und einfachere Installation und Wartung sowie Gewichtsreduzierung an Bord.
Leistungsprobleme
Bei einer geflanschten Rohrverbindung werden zwei passende Flansche miteinander verschraubt und eine dazwischen unter Druck stehende Dichtung sorgt für die Abdichtung. Die Bolzen und Muttern einer Flanschverbindung absorbieren und gleichen Systemkräfte aus und im Laufe der Zeit können die Bolzen und Muttern sich aufgrund von Stößen, des Systembetriebsdrucks, Erschütterung sowie Wärmeausdehnung und -schrumpfung dehnen und ihre ursprüngliche Dichtigkeit verlieren. Wenn das Drehmoment dieser Bolzen nachlässt, geht die Druckdichtung verloren, was zu Lecken von unterschiedlichem Ausmaß führen kann.
Dichtungen müssen ausgetauscht werden, wenn die Verbindung demontiert wird, da die Dichtung im Laufe der Zeit am Flansch haftet. Bei der Demontage muss die Dichtung von beiden Flanschoberflächen abgekratzt und die Oberflächen vor dem Austausch der Dichtung gereinigt werden, was die wartungsbedingte Ausfallzeit erhöht. Durch die Schraubkräfte in Verbindung mit der Ausdehnung und Schrumpfung im System können Flanschdichtungen außerdem im Laufe der Zeit Druckverformungen erleiden, was ebenfalls eine Leckursache darstellt.
Durch das Design genuteter mechanischer Rohrverbindungen werden diese Leistungsprobleme überwunden. Zuerst wird eine Nut am Rohrende gebildet und die Verbindung durch eine Kupplung gesichert, die eine widerstandsfähige, druckempfindliche Elastomerdichtung enthält. Das Kupplungsgehäuse umschließt die Dichtung völlig, verstärkt die Dichtung und hält sie an ihrer Position fest, wenn die Kupplung in die Rohrnut eingreift und eine formschlüssige Verriegelung herstellt.
Die jüngste Kupplungstechnik ermöglicht die Komplettmontage von Rohren bis zu 600 Millimeter Durchmesser mit nur zwei Muttern und Bolzen zur Gewährleistung einer selbstsichernden Verbindung. Die mechanische Verbindung erzeugt durch die konstruktive Beziehung zwischen dem Rohr, der Dichtung und dem Gehäuse eine dreifache Dichtung, die noch verbessert wird, wenn die Anlage unter Druck gesetzt wird.
Starre und flexible Kupplungen
Erhältlich sowohl in starren und flexiblen Ausführungen, besitzen genutete mechanische Rohrverbindungen die Typenzulassung der Klassifizierungsgesellschaft und können in 30 Systemen anstelle von geschweißten beziehungsweise geflanschten Methoden eingesetzt werden – je nach den von der jeweiligen Zertifizierungsstelle etablierten Installationskriterien. Starre Kupplungen werden etwa in Krümmer und Ventile umgebenden Bereichen verwendet, wo sie leichteren Zugang und Austausch als Flansche bieten. Konstruktionsbedingt bieten starre Kupplungen außerdem axiale und radiale Festigkeit gegenüber geflanschten oder geschweißten Verbindungen.
Flexible Kupplungen sind in Anwendungen vorteilhaft, wo eine relative Bewegung zwischen dem Rohr und der Stützkonstruktion zu erwarten ist, als auch bei Rohrbewegung durch Wärmeausdehnung oder Erschütterung. Faktoren, die im Lauf der Zeit zur Schwächung der Dichtung führen können. Die Verbindung ist dann von einem Leck bedroht. Genutete flexible Kupplungen können Rohrverschiebungen in Form axialer Bewegungen oder Winkelauslenkungen ausgleichen.
Aus diesem Grund eignen sie sich für die Installation langer Rohrstrecken, insbesondere zwischen Blöcken, wo hohe See im Verlauf der Zeit zum Lösen von Flanschen führen kann, was zu Lecks und dem Risiko der Rohrtrennung führt. Sowohl starre als auch flexible Kupplungen bieten außerdem den Vorteil der Lärm- und Erschütterungsdämpfung, was die Notwendigkeit besonderer Lärmminderungsbauteile und kurzlebiger Gummikompensatoren oder dergleichen beseitigt.
Kupplungen sind bei der Dämpfung von Lärm und Erschütterung am wirksamsten.
Deckdurchführung: die geringe Größe genuteter Bauteile machen diese ideal für Arbeiten auf begrenztem Raum.
Die Verwendung mechanischer genuteter Rohrsysteme kann die Installation und Wartung beschleunigen und vereinfachen sowie die Effizienz der Rohrleitungen an Bord erhöhen.
Einfache Installation
Bei der Erstinstallation müssen die Bolzenlöcher eines Flansches exakt ausgerichtet und danach zum Festhalten der Verbindung angezogen werden. Die Bolzenlochmarkierung auf den Ein- und Ausgängen der Ausrüstung muss ebenfalls perfekt mit dem Flansch auf den mit dem Gerät zu verbindenden Rohrleitungen ausgerichtet werden. Da nur eine durch die Anzahl der vorhandenen Löcher in einem Flansch bestimmte Anzahl von festen Positionen zur Verfügung steht, kann ein Verbindungsstück oder Ventil nur soweit gedreht werden, wie von den Bolzenlöchern vorgegeben wird. Darüber hinaus muss das gegenüber liegende Ende des geflanschten Rohres auch mit dem Gegenflansch ausgerichtet werden, was die Schwierigkeit der Montage und das Risiko der Fehlausrichtung weiter erhöht.
Bei genuteten Rohrsystemen gibt es dieses Problem nicht, und sie ermöglichen eine bequemere Installation mit einer kompletten Drehbarkeit der Rohr- und Anschlussbauteile von 360 Grad. Es muss kein Lochbild ausgerichtet werden, und eine Kupplung lässt sich an einer beliebigen Stelle entlang der Verbindung anordnen. Die Kupplung kann um das Rohr gedreht werden, um leichten Zugang zu den Bolzen zu gewähren und dadurch den Zugang zur Ausrüstung zu erleichtern.
Gewichtsreduzierungen durch die Verwendung genuteter Rohrkupplungen anstatt Flanschen sind bei einem breiten Sortiment an Rohrgrößen möglich.
Neben der Beseitigung der Fehlausrichtung während der Installation, macht das Potenzial der Positionierung einer Kupplung um 360 Grad zusammen mit ihrem geringeren Profil im Vergleich zu einem Flansch die Installation genuteter Systeme ideal für beengte Räume. Darüber hinaus kann der Installateur alle Montagebolzen auf jeder Verbindung in dieselbe Richtung weisen lassen, damit die Anlageninspektion und -wartung erleichtert wird.
Flansche haben ungefähr den doppelten Außendurchmesser des Rohrs, an dem sie montiert werden. Genutete Kupplungen sind im Durchschnitt halb so groß. Dieser Größenvorteil macht das genutete System geeignet für Arbeiten, bei denen Platzmangel herrscht, wie bei Deck- und Wanddurchführungen.
Montagegeschwindigkeit
Da Kupplungen weniger Bolzen aufweisen und bis zu 300 Millimeter (12 Zoll) keine Drehmomentanforderungen bestehen, lassen sich genutete Rohrleitungen wesentlich schneller installieren als geflanschte. Anders als Flansche, die an das Rohrende geschweißt werden, ist bei genuteten Ventilmontagen kein Schweißen nötig. Das reduziert die Installationszeit und beseitigt potenzielle Hitzeschädigungen des Ventils.
Bei einem Vergleich – unter Verwendung genuteter Produkte von Victaulic – mit einer unter traditionellen Verbindungsmethoden installierten DIN 150 Ballastleitung wurde die erforderliche Installationszeit um 66 Prozent reduziert (150,47 gegenüber 443,16 Arbeitsstunden). Kupplungen benötigen nur zwei Bolzen für Rohrgrößen bis zu 600 Millimeter (24 Zoll). Im Vergleich würde ein Flansch in diesem Größenbereich mindestens 20 Muttern und Bolzen brauchen.
Darüber hinaus ist bei Flanschen ein zeitraubendes Anziehen mit Sonderschraubschlüsseln notwendig, um zu messen und sicher zu stellen, dass die korrekten Drehmomente eingehalten werden. Bei der genuteten Rohrtechnik werden Kupplungen mit einfachen Handwerkzeugen montiert, und die Verbindung ist korrekt installiert, sobald die Bolzenkissen der Kupplungsgehäuse Metallkontakt herstellen. Eine einfache Sichtkontrolle bestätigt das. Flansche liefern keine sichtbare Bestätigung: die korrekte Montage ist nur durch Befüllen und Druckaufschlag des Systems, Prüfen auf Lecks und Nachziehen der Verbindungen zu gewährleisten.
Wartungsfreundlichkeit
Dieselben Merkmale eines genuteten Systems, die die Installation beschleunigen – weniger Bolzen und keine Drehmomentanforderungen – machen auch die Systemwartung oder den Umbau zu einer schnellen und einfachen Aufgabe. Um zum Beispiel Zugang zu einer Pumpe oder einem Ventil zu erlangen, werden die beiden Bolzen der Kupplung gelöst und die Gehäuse und Dichtung von entnommen. In einem geflanschten System müssen mehrere Bolzen entfernt werden. Dieselbe zeitraubende Bolzenanziehfolge, die bei der Erstinstallation nötig war, wird auch bei der Rückmontage des Flansches erforderlich.
Da Kupplungen nicht nachgezogen werden müssen, entfallen die mit Flanschen verbundenen Wartungsarbeiten. Während ein Flansch auf die Dichtung, Muttern und Bolzen verschiedene Belastungen ausübt, hält eine Kupplung die Dichtung unter präzisem Druck von außerhalb fest. Da Kupplungsdichtungen nicht hohen Druckkräften ausgesetzt sind, müssen sie außerdem nicht regelmäßig erneuert werden.
Zur Dämpfung von Systemlärm und Erschütterung benötigen geflanschte Systeme Gummikompensatoren oder geflochtene flexible Schläuche. Diese Teile können durch übermäßige Ausdehnung versagen und müssen bei normalem Verschleiß alle zehn Jahre erneuert werden. Mechanisch genutete Rohrkupplungen halten über die Lebensdauer des Systems an.
Ihre Fähigkeit, Systemerschütterungen auszugleichen, reduziert das Risiko, dass die Verbindung versagt, ohne dass besondere Produkte mit regelmäßigem Reparatur- und Austauschbedarf erforderlich sind. Die sowohl in flexiblen und starren Kupplungen enthaltene widerstandsfähige Elastomerdichtung ist äußerst haltbar und hält einen beachtlichen Betriebsdruck und wechselnden Lasten stand.
Gewichtsreduzierung
Ventilbaugruppen werden typischerweise mit Flanschbauteilen konstruiert. Diese Verbindungsmethode kann jedoch einem Rohrsystem ein unnötiges Gewicht hinzufügen. Ein Beispiel: Eine 150 Millimeter geflanschte Ventilbaugruppe – die aus einer Anschluss-Drosselklappe mit Flanschen, geschweißten Stutzen und acht Bolzen und Muttern auf jeder Seite der Klappe besteht – wiegt etwa 39 Kilogramm. Eine 150 Millimeter Ventilbaugruppe, die eine Drosselklappe mit genutetem Ende, ein Rohr mit genutetem Ende und zwei starre Kupplungen zur Bauteilverbindung nutzt, wiegt 16 Kilogramm. Das ist eine 58-prozentige Gewichtsreduzierung gegenüber der geflanschten Baugruppe.
Die wirtschaftlichen Vorteile der genuteten Technik für Schiffseigentümer sind klar: weniger Gewicht bedeutet mehr Fracht oder Passagiere und weniger Kraftstoffverbrauch. Die Handhabung der Rohrsysteme an Bord wird dadurch ebenfalls erleichtert. jl
Autor: Didier Vassal, Victaulic
Fazit
Der Trend geht zum Nuten
Der zunehmende Trend zur Verwendung genuteter Technik wird durch Lieferanten von Ausrüstungsgegenständen wie Wärmeaustauschern, Boxkühlern und Kälteanlagen, sowie Ventil- und Kompressorherstellern unterstützt, von denen viele mittlerweile ihre Produkte mit genuteten Endverbindungen liefern. Das Angebot an Versorgungsleistungen, bei denen genutete Rohrkupplungen verwendet werden können, nimmt ständig zu. Auf erfolgreichen Anwendungen in Wasseranlagen aufbauend, setzt Victaulic seine lange Geschichte der Innovation durch die Entwicklung brandfester Dichtungen und Einholung der Typenzulassung für deren Verwendung bei der Kraftstoffversorgung von Schiffen fort.
