Schutzhülsen

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Schutzrohre sind röhrenförmige Gehäuse, in denen Temperatursensoren in industriellen Prozessen installiert werden. Sie bestehen aus einem aus massivem Stangenmaterial gebohrten und bearbeiteten Rohr, das an einem Ende geschlossen und im Prozessstrom montiert ist. Sensoren wie Thermoelemente und RTDs werden durch das offene Ende des Schutzrohrs eingeführt und an der Spitze des geschlossenen Endes platziert. Das offene Ende befindet sich üblicherweise außerhalb der Prozessleitung. Die Wärme des Prozessmediums wird auf die Wände des Schutzrohrs und dann auf den Sensor übertragen, sodass sich das Schutzrohr vor dem Sensor erwärmt. Durch diese Erhöhung der thermischen Masse verlangsamt sich die Reaktion des Sensors. Konstruktion und Spezifikationen des Schutzrohrs unterliegen einem internationalen Standard der ASME (American Society for Mechanical Engineers) namens PTC 19.3 TW.

Was ist PTC 19.3TW?

PTC steht für Performance Test Codes. Dabei handelt es sich um standardisierte, experimentelle Test- und Berechnungsreihen, die durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit eines Produkts zu bestimmen. PTC 19.3 TW ist ein Standard für die mechanische Konstruktion von Schutzrohren. Dieser Standard simuliert verschiedene mögliche Szenarien, denen ein Schutzrohr ausgesetzt ist, und beschreibt basierend auf diesen Anwendungen mögliche Schutzrohrkonstruktionen, die die Anforderungen fehlerfrei erfüllen. Aktuell wird die Version PTC 19.3 TW 2016 verwendet, eine überarbeitete Version von PTC 19.3 TW.

Arten von Schutzrohren:

• Basierend auf dem Shank-Design

  • Schutzrohr mit geradem Schaft: Diese Schutzrohre haben einen durchgehend konstanten Schaftdurchmesser. Sie verfügen über eine hohe mechanische Festigkeit, da die Massivstruktur des Stangenmaterials nicht beeinträchtigt wird. Sie verfügen über ein gutes Ansprechverhalten, das jedoch immer noch geringer ist als bei den anderen Typen.
    
  • Konisches Schutzrohr: Diese Schutzrohre haben einen gleichmäßig verjüngten Schaftdurchmesser von der Wurzel bis zur Spitze, wodurch der Durchmesser an der Spitze am geringsten ist. Die geringere thermische Masse an der Spitze sorgt für eine schnellere Reaktion als beim geraden Schaft.
    
  • Schutzrohr mit Stufenschaft: Diese Schutzrohre haben ein abgestuftes Design mit zwei Durchmessern zwischen Wurzel und Spitze, wobei der Spitzendurchmesser kleiner ist. Sie bieten die schnellste Reaktion aller Typen. Allerdings weisen sie die geringste mechanische Festigkeit auf, da durch die zusätzliche Stufe die Anzahl der Ausfallstellen zunimmt.
    

• Auf der Grundlage der Montage

  • Thermowell mit Gewinde: Bei diesem Schutzrohrtyp sind oberhalb der Wurzel Außengewinde vorgesehen, die direkt mit den Innengewinden am Prozessanschluss montiert werden.
    
  • Schutzrohr mit Flansch: Bei diesem Schutzrohrtyp ist oberhalb der Schutzrohrwurzel ein Flansch angeschweißt oder eingearbeitet. Dieser Flansch verfügt über Befestigungslöcher oder Gewinde, mit denen das Schutzrohr am Prozess befestigt wird.
    
  • Schutzrohr mit Einsteckschweißung: Die Montage dieses Schutzrohrtyps erfolgt über einen Schweißkragen, der sowohl auf das Schutzrohr als auch auf den Prozessanschluss aufgeschweißt wird.
    
  • Geschweißtes Schutzrohr: Bei dieser Ausführung wird das Schutzrohr direkt auf den Prozessanschluss geschweißt.
    
  • Überlappverbindung (Van Stone) Thermowell: Dieser Schutzrohrtyp wird speziell in Rohrabstandshaltern verwendet, bei denen am Prozessanschluss bereits ein Montageflansch vorhanden ist. Am Schutzrohr ist ein kleiner Kragen eingearbeitet, mit dem das Schutzrohr auf dem Flansch platziert wird. Anschließend wird von oben ein Gegenflansch angeschraubt, um das Schutzrohr fest zu befestigen.
    

• Spezial-Schutzrohre

  • Schutzrohre mit Geschwindigkeitsmanschetten: Bei der Montage eines Schutzrohrs durch einen Rohrabstandshalter verlängert sich die Einstecklänge aufgrund des aus dem Rohr herausragenden Nippels, wodurch das Schutzrohr nicht mehr den üblichen Anforderungen entspricht. Um die freitragende Länge zu verkürzen, werden am Schutzrohr Manschetten angebracht, die eng am Rohrabstandshalter anliegen. Dadurch wird die freitragende Länge verkürzt und die Stabilität des Schutzrohrs im Strömungskanal erhöht. Je nach Länge des Abstandshalters sind manchmal mehrere Manschetten erforderlich.
    
  • Schutzrohre mit spiralförmigen Stegen: In manchen Fällen können spiralförmige Stege am Einsteckende in das Schutzrohr eingearbeitet werden. Diese spiralförmigen Stege verhindern die Wirbelbildung hinter dem Schutzrohr und verringern so die durch Wirbelablösung verursachten Spannungen. Diese Konstruktionsart findet sich üblicherweise bei langen Kaminen aufgrund der dort herrschenden hohen Luftgeschwindigkeiten. Ein ähnliches Konzept lässt sich auch bei Schutzrohren umsetzen.
    

Maßangaben gemäß ASME PTC 19.3 TW 2016:

Für gerade und konische Schutzrohre:

Für Stufenschaft-Schutzrohre