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Rohrverbindungen bei Reinstwasseranlagen

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18.09.2008 Unter Rohrverbindungen versteht man lösbare Verbindungen, mit denen sowohl Rohrleitungsabschnitte miteinander verbunden, aber auch Komponenten, wie beispielsweise Ventile, Pumpen, Messgeräte usw., in Rohrleitungen eingebaut werden. Rohrverbindungen sind ein kritisches Thema im Anlagenbau, denn sie müssen Teile mit definierten Kräften sicher zusammenhalten und hermetisch abdichten.

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Entscheider-Facts


  • Alle aseptischen Rohrverbindungen müssen eine absolut totraumfreie sowie spaltfreie Ausführung und die an alle Komponenten gestellten Anforderungen bezüglich Werkstoff- und Oberflächenqualität aufweisen.
  • Verschraubungen sind zwar einfach zu handhaben, zeigen aber Probleme mit dem Heiß-/Kaltverhalten.
  • Die Clampverbindung hat zwar nicht die Problematik des Heiß-/Kaltverhaltens der Verschraubung, stellt aber durchaus ein Sicherheitsproblem dar, da sie ohne Werkzeug gelöst werden kann.
  • Die sicherste Verbindung ist der Flansch.
  • Im Hinblick auf präventive Instandhaltung sollten lösbare Verbindungen dort eingesetzt werden, wo nötig, und vermieden werden, wo möglich.

Als Bauformen gibt es Verschraubungen, Flanschverbindungen und Clampverbindungen. Verschraubungen sind einfach zu handhaben, haben jedoch ein Problem mit ihrem Heiß-/Kaltverhalten. Durch wechselnde Temperatur können sich Verschraubungen lösen; sie sollten dann nicht eingesetzt werden. Wenn Verschraubungen eingesetzt werden, sollten diese mit O-Ring-Dichtung ausgeführt sein, zum Beispiel nach DIN 11864 Teil 1. Auf Milchrohrverschraubungen nach DIN 11851 sollte verzichtet werden, da diese Profildichtungen und keinen metallischen Anschlag haben.

Aseptische Ausführung und hoheProduktqualität

Der Flansch ist im Grunde die sicherste Verbindung der drei hier vorgestellten Verbindungen. Die Clampverbindung – auch Klemmverbindung – hat zwar nicht die Problematik des Heiß-/Kaltverhaltens der Verschraubung, stellt aber durchaus ein Sicherheitsproblem dar, da sie ohne Werkzeug gelöst werden kann.

Aseptische Verbindungen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

  • absolut totraumfreie und spaltfreie Ausführung durch die Verwendung von O-Ring-Dichtungen, Minimieren der Hinterwanderungsmöglichkeiten und Gewährleisten vollständiger Restentleerbarkeit – oft ein Problem bei Profildichtungen;
  • metallischer Anschlag: Beim Festziehen der Verbindung werden die beiden Stutzen metallisch aufeinander gepresst; hierdurch wird gewährleistet, dass der sich in seiner speziell ausgeformten Nut befindliche O-Ring nur in der für ihn vordefinierten Form verpresst werden kann und somit definiert in den Produktraum gedrückt wird und nicht durch ein übermäßiges Anzugsmoment beschädigt wird.

Selbstverständlich müssen auch bei den Rohrverbindungen die an alle Komponenten gestellten Kriterien bezüglich Werkstoff- und Oberflächenqualität eingehalten werden. Trotz der aseptischen Ausführung und der hohen Produktqualität von heute eingesetzten Rohrverbindungen stellen diese durch Öffnung der Rohrleitung ein Restrisiko bezüglich Kontaminierung mit Partikeln und Keimen für ein Reinstwassersystem dar. Diese Verbindungen sollten auch einer auf das System abgestimmten präventiven Wartung, zum Beispiel einem Dichtungswechsel, unterzogen werden. Daher sollten lösbare Verbindungen, welcher Ausführung auch immer, dort eingesetzt werden, wo nötig, und vermieden werden, wo möglich.

Rohre und Rohrformteile

Rohrleitungen dienen zur Verbindung der einzelnen Komponenten und Geräte einer Reinstwasseranlage. In ihnen wird das Reinstwasser befördert.

Ihrer Funktion entsprechend gibt es Rohrleitungen aus unterschiedlichen Werkstoffen und in verschiedenen Abmessungen mit diversen Wanddicken. Im Reinstwasserbereich werden ausschließlich Komponenten aus austenitischem Edelstahl oder PVDF eingesetzt. Um bei den sich aus der Kombination von Werkstoff, Nennweite, Wanddicke und Oberfläche fast endlos ergebenden Möglichkeiten den Überblick nicht zu verlieren, sind die Rohrleitungen in verschiedenen Normen beschrieben und spezifiziert.
Rohrformteile dienen dazu, innerhalb eines Rohrleitungsverlaufes entweder eine Richtungsänderung, eine Strömungsaufteilung oder eine Nennweitenänderung herbeizuführen. Sie werden in aller Regel direkt in die Rohrleitung eingeschweißt. Da in Reinstwasserlagerungs- und Verteilsystemen nach Möglichkeit orbital geschweißt werden soll, werden hierfür besondere, orbitale Rohrformteile benötigt, die verlängerte Schweißenden besitzen, so dass die Schweißzange des Orbitalschweißgerätes den zum Schweißen benötigten Platz hat.
Die kurzen Rohrformteile sollten nur an den Stellen eingesetzt werden, wo ein orbitales Rohrformstück aus Platzgründen nicht eingesetzt werden kann. Dies ist zum Beispiel bei der Einbindung von Entnahmestellen der Fall, wenn diese aus einem T-Stück mit angeschweißtem Membranventil besteht. Hier muss hinsichtlich Totraumfreiheit die 6xd- bzw. 3xd-Regel berücksichtigt werden.
T-Stücke dienen zur Strömungsaufteilung. Sie stehen in orbitaler und in kurzer Ausführung zur Verfügung. Hat der Abzweig eine kleinere Nennweite als der Hauptdurchgang, so spricht man von einem Reduzier-T-Stück. Als Sonderbauform des T-Stücks gibt es auch das Kreuzstück, bei dem sich an beiden Seiten des Hauptdurchgangs Abgänge befinden.
Das Y-Stück und das Hosenstück sind strömungsoptimierte Rohrformteile und dienen zur Strömungsteilung (Y-Stück) sowie zur Strömungsvereinigung. Bei diesen Rohrformteilen entstehen aufgrund ihrer Bauform bei großen Volumenströmen geringere Druckverluste als bei T-Stücken.

Auf korrektes Schweißen achten

Bögen dienen zur Richtungsänderung innerhalb des Rohrleitungsverlaufes. Der Standardwinkel der Bögen ist 90°. Richtungswechsel sollten grundsätzlich unter 90° erfolgen. Ist dies nicht möglich, so sind auch 30°-, 45°- oder 60°-Winkel erhältlich. Alle weiteren eventuell auftretenden Winkel müssen aus einem 90°- oder 45°-Winkel geschnitten werden. Bögen werden aus Rohrmaterial gebogen. Hierzu dienen spezielle Biegevorrichtungen bzw. Biegemaschinen, die eine korrekte Bogengeometrie gewährleisten sollen. Der Bogen wird mit einer Maschine auf 90° gebogen, wobei der Bogen durch ein inneres Stützwerkzeug vor der Faltung des Rohres bewahrt wird. Danach wird der Bogen einem hydrostatischen Druck von bis zu 3000bar ausgesetzt, um dem Bogen seine endgültige Form zu geben. Trotzdem ist bei Bögen, insbesondere bei kurzen Bögen, auf die korrekte Rundheit der Schweißenden zu achten, damit ein korrektes Einschweißen ermöglicht werden kann.

Darüber hinaus sollten Bögen, die in Reinstwassersystemen eingesetzt werden, nach der Kaltverformung geschliffen werden, auch wenn das Vormaterial die Bedingungen Ra<0,8µm erfüllt hat, da das Rohr beim Biegeprozess im Außenbereich gestreckt und im Innenbereich gestaucht wird. Die Oberflächenrauigkeit kann durch die Umformung um das Vierfache oder mehr ansteigen.
Bei orbitalen Bögen nach DIN 11852 ist die Länge der Anschweißenden genormt. Wichtig jedoch ist, dass nicht alle am Markt erhältlichen Orbitalbögen diese Maße korrekt einhalten. Die Länge der Anschweißenden sollte auf jeden Fall berücksichtigt werden, wenn Anlagenteile nach vorgegebenen Isometrien vorgefertigt werden, damit es nicht zu Maßabweichungen kommt.

Reduzierungen dienen zur Nennweitenänderung. Es gibt sie in zwei grundlegenden Bauformen: konzentrisch und exzentrisch. Da sich beim Einsatz einer konzentrischen Reduzierung in einer horizontal verlaufenden Leitung trotz zulässigem Gefälle ein Sack bildet, in dem Wasser stehen bleiben kann, sind diese nur in Steig- und Fallleitungen einzusetzen. In horizontal verlaufenden Leitungen werden daher exzentrische Reduzierungen mit der geraden Seite nach unten eingebaut. Beide Bauformen stehen in kurzer oder orbitaler Ausführung zur Verfügung.

Heftausgabe: September-Oktober 2008
Martin Essmann , geschäftsführender Gesellschafter Planttech Engineering

Über den Autor

Martin Essmann , geschäftsführender Gesellschafter Planttech Engineering

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