Beschreibung:

Die Erfindung betrifft abdichtende Vorrichtungen an oder zwischen zwei Rohren, die mit einem gewissen axialen Spiel relativ zueinander aneinander gelagert werden sollen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Rohr-in-Rohr-Anordnung zum Bereitstellen einer solchen abdichtenden Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Abdichtkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Abdichtende Rohr-in-Rohr-Verbindungen werden insbesondere in Elektrolyseanlagen benötigt. Es gibt Elektrolyseanlagen zur Gewinnung von Chlor, Wasserstoff oder Natronlauge. Die jeweiligen Stoffe werden dabei innerhalb von Zellen der Elektrolyseanlagen gewonnen, und müssen für die weitere Verwendung aus den Zellen heraus gefördert werden. Üblicherweise werden dazu Sammelkanäle aus Metall eingesetzt, welche über Standrohre aus Kunststoffen eine Verbindung zur jeweiligen Zelle herstellen.

Bedingt durch enge Platzverhältnisse und Kostendruck muss die Verbindung zwischen Sammelkanälen und Standrohr zum einen eine schnelle und zuverlässige Montage und zum anderen auch eine dichte Verbindung über die gesamte Betriebszeit der Zelle ermöglichen. Hinderlich für eine gute Abdichtung können insbesondere die folgenden Faktoren sein: unterschiedliche Ausdehnungen bei Sammelkanal und Standrohr, insbesondere bei Temperaturen bis knapp 100 °C, größere Fertigungstoleranzen bei Kunststoff im Vergleich zu Metall. Dabei wird insbesondere auch nach einer universellen Verbindung bei unterschiedlichen Geometrien der Standrohre gestrebt.

Um möglichst vielen dieser Anforderungen gerecht werden zu können, wird z.B. ein konischer Stutzen am Sammelkanal vorgesehen, auf welchen das Standrohr geschoben werden kann. Aufgrund einer axialen Vorspannung kann eine gute Dichtigkeit bei einer einfachen Montage erzielt werden. Allerdings hat sich gezeigt, dass diese Art der Kupplung insbesondere bei Temperaturschwankungen Nachteile mit sich bringt. Bei erhöhten Temperaturen dehnt sich das Standrohr aus Kunststoff stärker aus als die metallischen Bauteile der Zelle, so dass sich die axiale Vorspannung erhöht. In manchen Fällen kann dann nicht vermieden werden, dass ab einer kritischen Vorspannung ein Verbiegen des Standrohres erfolgt. Dies bringt das Risiko mit sich, dass es zu unerwünschtem Kontakt zwischen Standrohr und Elektrode kommen, mit der Folge einer Unterversorgung der Elektrode mit Elektrolyten und/oder zu hohem Druck auf die Membrane der Anlage. Damit einher gehende Fehlfunktionen und verkürzte Lebensdauer sollten jedoch vermieden werden.

DE 29 12 549 A1 beschreibt eine gegen aggressive Gase beständige Durchführungsdichtung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für Elektrolyseanlagen bereitzustellen, womit bei Rohren, die mit gewissem axialem Spiel relativ zueinander aneinander gelagert werden sollen, eine Abdichtung mit guter Betriebssicherheit sichergestellt werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Kupplung bereitzustellen, welche auch hinsichtlich thermisch begründeter Relativbewegungen oder bei unterschiedlichen Materialien der Kupplungselemente eine zuverlässige Abdichtung sicherstellen kann, insbesondere mit hoher Betriebssicherheit über eine lange Lebensdauer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abdichtkupplung zwischen wenigstens zwei aneinander lagerbaren/gelagerten Rohren einer Elektrolyseanlage, insbesondere zwischen wenigstens einem mit einer Zelle der Elektrolyseanlage verbundenen Standrohr und wenigstens einem Sammelrohr, wobei die Abdichtkupplung an wenigstens einem Rohrpaar der Rohre an aneinander anliegenden Mantelflächen gebildet ist, wobei die Rohre des (jeweiligen) Rohrpaares relativ zueinander in axialer Richtung ineinander abdichtend an einer Dichtfläche mit unabhängig von einer axialen Relativbewegung oder Relativposition der Rohre größenkonstantem Flächeninhalt losgelagert/loslagerbar sind. Dies liefert eine vergleichsweise exakt vordefinierbare Flächenpressung bzw. Dichtwirkung. Es kann sichergestellt werden, dass sich die Bedingungen und damit die Flächenpressung lokal an der Dichtfläche bei Relativbewegungen nicht mehr oder nicht spürbar ändern. Es kann ein quasi-statischer Abdicht-Zustand sichergestellt werden.

Die axiale Loslagerung ermöglicht eine relative Verschiebung, z.B. bei Temperaturschwankungen aufgrund unterschiedlicher

Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dies ermöglicht, die Spannungen im jeweiligen Rohr zu minimieren. Dabei kann die Dichtwirkung insbesondere durch elastisches Aufweiten des äußeren Rohres (Standrohres) und die damit einher gehende Flächenpressung sichergestellt werden.

Insbesondere kann sichergestellt werden, dass Spannungen im jeweiligen Rohr, speziell auch im Standrohr, bei Relativbewegungen gleich bleiben, sodass ein Knicken des Rohres (z.B. 1 ,2 m Länge) verhindert werden kann. Die (Vorspann-)Kräfte im jeweiligen Rohr können unabhängig von einer jeweiligen relativen Axialposition sichergestellt werden bzw. zumindest annähernd konstant gehalten werden. Die Dichtfläche kann dabei auch bei einer Relativbewegung gleichbleibend groß bleiben. Die Dichtfläche kann auch bei einer Relativbewegung exakt an derselben Axialposition angeordnet bleiben. Beide Effekte wirken sich vorteilhaft auf die Betriebssicherheit und die Auslegung der Dichtung aus. Beispielsweise kann vollständig auf eine Konizität an den Rohren verzichtet werden. Damit kann auch das Risiko minimiert werden, dass bei besonders hohen Spannungen ein Verkeilen oder Knicken erfolgt. Überproportional ansteigende (Vorspann-)Kräfte können vermieden werden. Vielmehr kann eine Verbindung/Kupplung mit unabhängig von den Betriebsbedingungen konstanter axialer Vorspannung auf die Rohre realisiert werden. Die Größe (der Flächeninhalt) der Dichtfläche kann konstant bleiben, und damit auch die Flächenpressung und die wirkenden Anpresskräfte. Die Dichtwirkung kann auf vergleichsweise exakte Weise vordefiniert werden, unabhängig von Lagetoleranzen oder Längendehnungen. Längendehnungen können ohne signifikante Erhöhung axialer Spannungen im jeweiligen Rohr ausgeglichen werden.

Insbesondere kann eine zuverlässige, betriebssichere Kupplung zwischen Sammelkanal einem (collecting Channel) und einem Standrohr (discharge pipe) bei der NaCI- und Wasser-Elektrolyse realisiert werden, unabhängig von thermischen Dehnungen, Standrohrlängentoleranzen oder geometrischen Formen ist. Als Rohre können z.B. Leitungen oder Stutzen zum Fördern von Fluiden zum Einsatz kommen. Als Materialien eignen sich insbesondere Polymere, speziell PTFE, und metallische umgeformte Rohre oder Bleche. Wenigstens eines der Rohre kann als Standrohr in einer Zelle einer Elektrolyseanlage ausgebildet sein. Das Standrohr besteht zweckdienlicher Weise aus Kunststoff bzw. dem Polymer PTFE. Das Standrohr weist z.B. eine Länge im Bereich von 1 bis 1 ,5 m auf.

Als Standrohr kann z.B. ein PTFE-Rohr mit einem Durchmesser im Bereich von 30 mm und einer Länge im Bereich von 1 bis 1 ,5 m vorgesehen sein. Hieraus ergibt sich auch eine gewisse Elastizität bzw. Flexibilität. Je nachdem, wie flexible das Material des Rohres ist, kann das Rohr auch als Schlauch bezeichnet werden. Bei einem zylindrischen, runden Rohr kann die Abdichtkupplung auf besonders einfache Weise realisiert werden. Jedoch können auch abweichende Geometrien realisiert werden.

Wenigstens eines der Rohre kann als Sammelrohr in einer Zelle einer Elektrolyseanlage ausgebildet sein. Das Sammelrohr besteht zweckdienlicher Weise aus einem metallischen Werkstoff bzw. aus Blech. Das eine Rohr, insbesondere Standrohr kann im unteren Teil einer Zelle einer Elektrolyseanlage an einem Flansch befestigt sein. Bei dieser Anordnung der Abdichtkupplung ergibt sich durch Wärmedehnung beim Betrieb der Zelle (ca. 90 °C) eine Relativbewegung zwischen Standrohr (insbesondere aus Kunststoffe) und Zelle (insbesondere aus Metall). Die Abdicht-Wirkung bzw. der Flächendruck der Passung kann erfindungsgemäß durch unterschiedliche Maßnahmen sichergestellt werden, insbesondere durch unterschiedliche Rohrwandstärken, durch unterschiedliche Elastizitätsmodule, durch unterschiedliche Verformungseigenschaften, durch anisotrope Verformungseigenschaften (insbesondere bezüglich Zug- und Druckkräften).

Es hat sich gezeigt, dass möglichst geringe Flächenpressungen vorteilhaft sind für das Ziel, ein Verbiegen oder Abknicken von Rohren zu vermeiden. Nichtsdestotrotz soll ausreichende Dichtwirkung mit guter Betriebssicherheit gewährleistet werden können. Die Abdichtkupplung kann daher hinsichtlich möglichst geringer Flächenpressung optimiert sein, insbesondere derart, dass ein unterer Schwellwert für die Abdichtwirkung eine minimale Flächenpressung vorgibt.

Dabei kann sichergestellt werden, dass während einer Relativbewegung nur eine elastische Verformung des (jeweiligen) Rohres erfolgt. Die Rohre der jeweiligen Rohrpaarung sind derart dimensioniert, dass bei Relativbewegungen eine Verformung ausschließlich im elastischen Bereich erfolgt. Dies kann eine hohe Lebensdauer und hohe Betriebssicherheit sicherstellen. Inwieweit die jeweilige Passung ausgelegt werden muss, lässt sich in Abhängigkeit der gewählte Materialpaarungen anhand von Werkstofftabellen und Spannungs- Dehnungsdiagrammen ermitteln.

Wahlweise kann dem inneren Rohr (insbesondere Sammelrohr) teilweise auch eine plastische Verformung aufgezwungen werden, insbesondere bei der Erstmontage. Dies kann bei bestimmten Materialpaarungen besonders hohe Betriebssicherheit gewährleisten. Dabei kann durch Auswahl der geeigneten Toleranz bzw. des adäquaten Übermaßes sichergestellt werden, dass das äußere Rohr (insbesondere Standrohr) jedenfalls nur im elastischen Bereich verformt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Mantelfläche des inneren Rohres des (jeweiligen) Rohrpaares an wenigstens einer vordefinierten Axialposition eine Radialverdickung nach außen mit Dichtfunktion auf, die an der vordefinierten Axialposition zumindest abschnittsweise die Dichtfläche definiert, wobei die Radialverdickung einen unabhängig von einer axialen Relativbewegung oder Relativposition der Rohre größenkonstanten, gleichbleibenden Flächeninhalt der Dichtfläche definiert. Dies liefert auch einen sehr robusten, einfachen Aufbau. Die Radialverdickung, insbesondere Radialaufweitung kann z.B. im Bereich von 1 bis 3 % des Durchmessers des Rohres liegen. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige, vergleichsweise geringe Verdickung bereits sehr gute Betriebssicherheit liefert, und bei einer Vielzahl von Materialpaarungen realisierbar ist. Können Fertigungstoleranzen nicht besonders exakt eingehalten werden, so ist es sinnvoll, die Radialverdickung eher etwas größer, also im Bereich 2 bis 3 % oder noch größer zu wählen. Es ist nicht auszuschließen, dass für bestimmte Anwendungen Radialverdickungen von bis zu 5 % besonders zweckdienlich sind. Die Radialverdickung kann wahlweise durch Material des inneren Rohres oder auch durch ein davon abweichendes Material oder durch ein daran befestigtes Element bereitgestellt werden. Es ist vorteilhaft, wenn Rohr und Radialverdickung einstückig sind. Dies liefert gute Robustheit, ein exakt vorgebbares Dehnungsverhalten, sowie effektive Abdichtung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die gleichbleibende, größenkonstante Dichtfläche umlaufend, insbesondere vollständig umlaufend. Am äußeren Rohr kann ein geometrisch korrespondierender Dichtflächenabschnitt vorgesehen sein. Hierdurch wird vollumfänglich dieselbe Dichtwirkung sichergestellt, und Biegemomente auf die Rohre können vermieden werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die gleichbleibende, größenkonstante Dichtfläche rotationssymmetrisch. Hierdurch können die wirkenden Kräfte rotationssymmetrisch verteilt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die gleichbleibende, größenkonstante Dichtfläche linienförmig oder weist in axialer Richtung eine Breite kleiner 20 % des Durchmessers des inneren Rohres auf, insbesondere eine vollumfänglich konstante Breite. Hierdurch kann eine effektive Abdichtung erfolgen, insbesondere bei vergleichsweise großen radialen Flächenpresskräften (großer radialer Druck bei vergleichsweise kleinen axialen Kräften) und bei nur vergleichsweise kleinem axialem Reibungswiderstand. Es kann eine möglichst kleinflächige Dichtung bis hin zu einer Linienkontaktdichtung realisiert werden. Dabei kann die Dichtfläche je nach gewählter Materialpaarung derart ausgelegt bzw. dimensioniert werden, dass eine radiale Flächenpressung an der Radialverdickung unabhängig von der relativen Axialposition weitgehend konstant bleibt. Je nach Anwendung kann dabei ein Kompromiss zwischen Dicke und Breite der Radialverdickung gewählt werden. Eine größere Dicke bewirkt höhere Kontaktdrücke, erfordert jedoch größere Axialkräfte für den Längenausgleich. Eine größere Breite kann die Dichtwirkung verbessern, ohne die Kontaktkräfte (Flächenpressung) zu erhöhen, bedingt bei vielen Materialpaarungen jedoch auch größere Axialkräfte, und erfordert auch mehr Bauraum. Ein optimaler Kompromiss kann daher je Anwendungsfall individuell gefunden werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung an der Mantelfläche symmetrisch bezüglich einer Querschnittsebene orthogonal zur Längsachse des inneren Rohres. Hierdurch kann auf besonders effektive Weise eine Abdichtung mit symmetrischer Kraftverteilung bereitgestellt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung an der Mantelfläche durch eine Wandung des Rohres gebildet, insbesondere durch eine plastische Umformung. Hierdurch kann eine hohe Betriebssicherheit und gute Festigkeit realisiert werden. Zudem wird die Anzahl der Komponenten der Abdichtkupplung reduziert, insbesondere auf die minimal mögliche Anzahl von zwei Komponenten, nämlich den beiden Rohren. Separate Dicht-Materialien sind nicht erforderlich. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung durch eine Aufweitung des Rohres gebildet. Auch dies liefert hohe Betriebssicherheit und gute Festigkeit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung in einem Abstand von mindestens 1 mm oder 2 % des Durchmessers des inneren Rohres von einem freien Ende des inneren Rohres angeordnet. Dies vermeidet Randeffekte, insbesondere ungewollte Abweichungen von einer gewünschten Anordnung, und kann gute Festigkeit und enge Toleranzen sicherstellen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung in einem Abstand von maximal 2 mm oder 20 % des Durchmessers des inneren Rohres von einem freien Ende des inneren Rohres angeordnet. Dies liefert nicht zuletzt einen guten Kompromiss zwischen Platzbedarf und Genauigkeit der Anordnung bzw. hinsichtlich möglichst kleiner Fertigungstoleranzen der Radialverdickung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung in radialer Richtung größer als 2 % des Durchmessers des äußeren Rohres. Hierdurch kann auch bei einem vergleichsweise weichen, elastischen, flexiblen äußeren Rohr eine ausreichend hohe Flächenpressung sichergestellt werden. Beispielsweise ist die Radialverdickung in axialer Richtung kleiner als 30 % des Durchmessers des inneren Rohres. Dies liefert auch Vorteile hinsichtlich des Platzbedarfs. Insbesondere weist die Radialverdickung axial vor und hinter der Dichtfläche eine Flanke mit stetiger Kontur auf, insbesondere sich symmetrisch vor und hinter der Dichtfläche verjüngende Flanken.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung in radialer Richtung kleiner als 15 % des Durchmessers des äußeren Rohres. Dies erlaubt auch eine Integration der Radialverdickung in die Rohrwandung, bei diversen Materialien. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialverdickung in axialer Richtung vom äußeren Rohr überlappt, insbesondere um mindestens 15 oder 20 % des Durchmessers des äußeren Rohres. Dies ermöglicht nicht zuletzt eine Entkopplung von Spannungsverhältnissen an einem freien Ende des äußeren Rohres. Ferner kann auch eine gewisse Winkeltoleranz sichergestellt werden. Hierdurch kann auch eine gewisse Lagetoleranz in axialer Richtung sichergestellt werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein freies Ende des äußeren Rohres frei beabstandet von der Mantelfläche des inneren Rohres angeordnet/anordenbar. Dies kann Relativbewegungen begünstigen und dazu beitragen, dass Verspannungen minimiert werden, insbesondere auch Verspannungen aufgrund von winkeliger, nicht 100 % exakt axialer Verlagerung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Rohre des Rohrpaares derart dimensioniert, dass die Abdichtkupplung durch eine kraftschlüssige axialtolerante Rohr-in-Rohr-Anordnung eingerichtet zum Abdichten bei durch elastische Verformung bewirktem Kraftschluss zwischen der Dichtfläche und einem korrespondierenden Dichtflächenabschnitt des äußeren Rohres gebildet ist. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.

Wünschenswert wären möglichst geringe Axialkräfte, da dies das Risiko eines Ausknickens des Rohres minimiert. Die axiale Relativbewegung bedingt oder bewirkt eine elastische Verformung des Rohres, wozu eine gewisse Mindest- Axialkraft überschritten werden muss, abhängig vom Material und der Größenverhältnisse der Rohre. Es wird erwartet, dass für zahlreiche Anwendungen ein möglichst niedriger Reibwert vorteilhaft ist, so dass die aufzubringende Axialkraft im Wesentlichen durch die aufzubringenden Kräfte für elastische Verformung definiert wird. PTFE-Material weist einen vorteilhaft niedrigen Reibwert auf. Die Reibwerte für Gleitreibung und Haftreibung können dabei vorteilhafter Weise beide möglichst niedrig sein, insbesondere um eine Relativbewegung möglichst unabhängig von Haftreibung sicherstellen zu können. Die Abdichtkupplung kann derart ausgelegt sein, dass bei Relativbewegung auftretende Axialkräfte kleiner als ein Knicken des jeweiligen Rohres hervorrufende Knickkräfte sind, insbesondere mit einem individuell auslegbaren Sicherheitsfaktor, z.B. im Bereich von 1 ,5 , 2 oder 2,5 , oder auch deutlich größer.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel besteht ein Rohr des Rohrpaars, insbesondere das innere Rohr, oder zumindest dessen freies Ende aus Metall, und das andere Rohr des Rohrpaars oder zumindest dessen freies Ende besteht aus Kunststoff, insbesondere PTFE. Bei dieser Ausgestaltung kann die Abdichtkupplung beispielsweise in einer Elektrolyseanlage verwendet werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Abdichtkupplung eingerichtet für axiale Relativbewegungen im Bereich von 5 bis 15 mm oder 20 bis 40 % des Durchmessers des inneren Rohres, insbesondere 10 mm oder 30 % des Durchmessers des inneren Rohres. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abdichtkupplung zwischen wenigstens zwei aneinander gelagerten Rohren einer Elektrolyseanlage, insbesondere durch eine zuvor beschriebene Abdichtkupplung, hergestellt durch Kuppeln von zwei Rohren an deren freien Enden an aneinander anliegenden Mantelflächen und durch Loslagern der Rohre relativ zueinander mittels der Kupplung, wobei die Loslagerung und Abdichtung an wenigstens einer vordefinierten Axialposition des inneren Rohres an einer Dichtfläche, insbesondere an einer Radialverdickung nach außen, derart erfolgt, dass unabhängig von einer axialen Relativbewegung oder Relativposition der Rohre die Dichtfläche größenkonstant dimensioniert oder gleichbleibend unverändert angeordnet bleibt, so dass abdichtendes aneinander Anliegen der Mantelflächen bei zumindest annähernd gleichbleibender axialer Vorspannkraft auch bei relativer axialer Verlagerung der Rohre zueinander sichergestellt wird. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Abdichtkupplung eingerichtet oder ausgebildet als selbstsichernde, axial losgelagerte wärmedehnungstolerante Kupplung, insbesondere mit einem Wärmedehn koeffizienten des äußeren Rohres größer als ein Wärmedehnkoeffizient des inneren Rohres. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Radialverdickung auch bei Temperaturdifferenzen eine zumindest annähernd konstante Geometrie aufweisen kann, und sich das äußere Rohr axial verlagern kann, insbesondere leichter mit stärker werdenden Temperaturspannungen. Die Kupplung ist selbstsichernd. Auch bei besonders hohen Temperaturschwankungen wird die Relativbewegung ermöglicht, vorteilhafterweise im dem Grade mit weniger Widerstand, in welchem auch die Festigkeit oder Knickkraft bzw. Knickwiderstandskraft des äußeren Rohres abnimmt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verwendung einer Rohr-in-Rohr-Anordnung zum Bilden einer abdichtenden Kupplung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Abdichtkupplung, zwischen wenigstens einem Rohr aus Metall und wenigstens einem Rohr aus Kunststoff in einer Elektrolyseanlage, insbesondere eines innen überlappenden Sammelrohres aus Metall und eines außen überlappenden Standrohres aus Kunststoff, wobei das innere Rohr mittels wenigstens einer an einer vordefinierten Axialposition am inneren Rohr ausgebildeten Dichtfläche, insbesondere an einer Radialverdickung nach außen, mit unabhängig von einer axialen Relativbewegung gleichbleibendem, größenkonstantem Flächeninhalt an einem geometrisch korrespondierenden Dichtflächenabschnitt des überlappenden äußeren Rohres bei durch elastische Verformung des äußeren Rohres bewirktem Kraftschluss axialtolerant, insbesondere wärmedehnungstolerant abgedichtet wird. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Die Wärmedehnungstoleranz der Kupplung kann dabei beispielsweise in einem Bereich von Raumtemperatur bis über 100 °C, insbesondere bis ca. 150 °C sichergestellt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Elektrolyseanlage mit einer zuvor beschriebenen Abdichtkupplung, insbesondere in Anordnung oder Ausbildung zwischen wenigstens einem Standrohr und wenigstens einem Sammelrohr. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren, sowie aus den Figuren selbst. Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung

Fig. 1A, 1 B jeweils in geschnittener Seitenansicht eine vorbekannte, konische

Rohr-in-Rohr-Anordnung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2A, 2B jeweils in geschnittener Seitenansicht eine Abdichtkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer nicht-konischen Rohr- in-Rohr-Anordnung, Fig. 3 einen Vergleich der Belastungen bei einer vorbekannten Rohr-in-

Rohr-Anordnung gemäß dem Stand der Technik und bei einer Abdichtkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in Abhängigkeit von einem Ausmaß einer axialen Relativbewegung, und

Fig. 4A, 4B in einer Seitenansicht und in einer Schnittansicht gemäß der strichpunktierten Schnittlinie einen Teil einer Elektrolyseanlage mit einer Zelle mit einer darin verbauten Abdichtkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 1A, 1 B zeigen eine Rohr-in-Rohr-Anordnung 5 mit einem inneren Rohr 1 1 und einem äußeren Rohr 13, welche sich in einem Überlappungsbereich 5.1 einander überlappen. Dabei erfolgt eine Abdichtung an einer jeweiligen konischen Mantelfläche der Rohre, an welcher jeweils eine (innere) Dichtfläche mit der axialen Erstreckung z1 1 und eine (äußere) Dichtfläche mit der axialen Erstreckung z13 gebildet ist. In diesem Fall sind die axialen Erstreckungen z1 1 , z13 zumindest annähernd gleich groß/breit/lang. Aus Fig. 1 B geht hervor, dass sich die axialen Erstreckungen z1 1 , z13 bei axialer Relativbewegung (angedeutet durch die dicken Pfeile in z-Richtung) zumindest annähernd in dem Maße vergrößern, in welchem sich der Überlappungsbereich 5.1 vergrößert. Anders ausgedrückt: Mit zunehmender Überlappung wird die Dichtfläche größer, insbesondere proportional. Aufgrund der Konizität steigen die Spannungen in den Rohren dabei stark an, möglicherweise auch überproportional. Ungünstig bzw. nachteilig kann hierbei auch sein, dass an der Schnittstelle unten am freien Ende des inneren Rohres die Dichtigkeit immer schlechter wird, je größer die Überlappung wird. Die Abdichtstelle wird von der eigentlichen Schnittstelle zwischen innerem und äußerem Rohr weg verlagert. Dies kann technisch nachteilige Effekte haben, insbesondere dann, wenn das äußere Rohr mit der Zeit an Elastizität verliert. Auch hat sich gezeigt, dass bei Anordnungen, in welchen die Rohre relativ zueinander verkanten oder sich zumindest in einem kleinen Winkelbereich relativ zueinander ausrichten, eine Abdichtung nicht mit guter Sicherheit sichergestellt werden kann. Dabei können auch hohe Biegespannungen erzeugt werden, was die Betriebssicherheit senkt.

Die Fig. 2A, 2B zeigen eine Abdichtkupplung 10 mit einem inneren (ersten) Rohr 1 1 , insbesondere einem Sammelrohr in einer Zelle einer Elektrolyseanlage, und einem äußeren (zweiten) Rohr 13, insbesondere Standrohr, welche Rohre zusammen eine Rohr-in-Rohr-Anordnung 15 mit einem Überlappungsbereich 15.1 bilden.

Die Abdichtkupplung 10 weist eine Radialverdickung 1 1 .7 auf, welche an einer Rohrwandung 1 1 .2 des inneren Rohres 1 1 ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Radialverdickung 1 1 .7 sowohl an einer inneren Mantelfläche 1 1 .1 als auch an einer äußeren Mantelfläche 1 1 .3 ausgebildet, indem die Rohrwandung 1 1 .2 aufgeweitet wurde, um die Radialverdickung 1 1 .7 zu bilden. Die wirksame Dichtfläche 1 1 .31 wird durch die äußere Mantelfläche 1 1 .3 bereitgestellt. Ein freies Ende 1 1 .5 ist frei radial beabstandet vom äußeren Rohr 13 angeordnet. Die am äußeren Rohr 13 wirksame Dichtfläche bzw. der entsprechende Dichtflächenabschnitt 13.1 1 wird durch dessen innere Mantelfläche 13.1 bereitgestellt. Die äußere Mantelfläche 13.3 übernimmt im Zusammenhang mit der Abdichtung allenfalls eine indirekte Funktion wie z.B. Sicherstellen einer gewünschten Flächenpressung bzw. eines Anpressdruckes von radial außen auf die Radialverdickung 1 1 .7. Ein freies Ende 13.5 ist frei radial beabstandet vom inneren Rohr 1 1 angeordnet. Dies ermöglicht eine gewisse Lage- bzw. Ausrichtungstoleranz. Beide Rohre 1 1 , 13 erstrecken sich streng axial (koaxial) entlang einer Mittenlängsachse M, jedoch liefert die Abdichtkupplung 10 auf eine gewisse Lagetoleranz für eine leicht winkelige Stellung. Dies kann insbesondere hinsichtlich thermischer Dehnungen und thermisch begründeter Relativbewegungen den Vorteil liefern, dass sich die Abdichtkupplung 10 autonom einstellt, ohne dass die Rohre verkanten, bei minimalen Spannungen (Selbstjustage). Die Abdichtkupplung 10 ermöglicht daher auch eine lange Lebensdauer bzw. hohe Betriebssicherheit.

Die Radialverdickung 1 1 .7 weist in radialer Richtung r eine radiale Erstreckung r7 auf, die je nach Anwendungsfall und Materialpaarungen individuell gewählt werden kann. Die radiale Erstreckung r7 bleibt dabei im Betrieb weitgehend konstant. Auch eine/die Axialposition z71 der Radialverdickung bleibt im Betrieb weitgehend konstant. Jedenfalls ist die Axialposition z71 unabhängig von einer axialen Relativbewegung des äußeren Rohres 13 relativ zum inneren Rohr. Gleiches kann für eine/die axiale Erstreckung z72 der Radialverdickung gelten: auch die axiale Erstreckung z72 kann konstant bleiben, mit dem Effekt, dass sich die Verhältnisse an der abdichtenden Schnittstelle nicht verändern, sondern Unabhängigkeit von einer axialen Relativbewegung des äußeren Rohres 13 relativ zum inneren Rohr sichergestellt werden kann. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Betriebssicherheit und Lebensdauer bzw. Beanspruchung der Rohre aus. Mit dem Zeichen u ist die Umfangsrichtung angedeutet. Bei der hier gezeigten Abdichtkupplung 10 kann eine Abdichtung in Umfangsrichtung u vollständig umlaufend sichergestellt werden. Die Fig. 3 verdeutlicht schematisch einige Vorteile der Abdichtkupplung 10. Bei einer axialen Relativbewegung Δζ (Delta z) der Rohre relativ zueinander kann ein Kennwert s für Materialspannung/-beanspruchung im jeweiligen Rohr weitgehend konstant gehalten werden, wohingegen bei einer konischen Rohrin-Rohr-Anordnung 5 gemäß dem Stand der Technik ein proportionaler oder sogar überproportionaler Spannungsanstieg in Kauf genommen werden muss, mit hohem Risiko, dass wenigstens eines der Rohre zu stark beansprucht wird und z.B. abknickt. Jedenfalls wirken sich diese unterschiedlichen Spannungen sehr nachteilig auf die Dichtigkeit aus. Es ist schwierig, ein derart breites Spektrum von Spannungen

Das Ausmaß einer axialen Relativbewegung ist hier mittels des Zeichens Δζ (Delta z) kenntlich gemacht und auf der Abszisse aufgetragen. Die Fig. 4A, 4B zeigen schematisch eine Elektrolyseanlage 1 mit einer oder mehreren Zellen 3, in welcher jeweils wenigstens eine Abdichtkupplung 10 vorgesehen sein kann. Bei dieser Anwendung der Abdichtkupplung 10 kann das äußere Standrohr 13 insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein und das innere Sammelrohr 1 1 ein vergleichsweise kurzer Rohrstutzen insbesondere aus Metall sein. Thermisch begründete Lageänderungen erfolgen dann erfahrungsgemäß vor allem im Standrohr 13.

Zur Funktionsweise der Elektrolyseanlage 1 lässt sich noch Folgendes anmerken: Die Zelle 3 besteht aus zwei Hälften, von denen in Fig. 4B nur eine Hälfte dargestellt ist. Die beiden Hälften werden aufeinander gelegt und dichtend miteinander verschraubt. Ein Auslaufstutzen bzw. ein Auslass aus der Zelle befindet sich unten (Fig. 4B) bzw. links unten (Fig. 4A). In den Auslaufstutzen wird das so genannte Standrohr 13 eingesetzt und an dessen oberen Ende mit dem metallischen Sammelrohr bzw. Stutzen 1 1 verbunden bzw. verkuppelt. Im Betrieb läuft die Zelle 3 voll mit Flüssigkeit, bis oben hin. Der Stutzen 1 1 übernimmt dann die Funktion eines Überlaufes, in der Art eines aus der Zelle oder Elektrolyseanlage abführenden Rohres, und die Flüssigkeit kann über das Standrohr 13 in den Auslass gelangen. Somit ist es wichtig, dass an dieser Kupplung zwischen Stutzen 1 1 und Standrohr 13 Dichtheit sichergestellt werden kann, auch bei vergleichsweise großen Lageänderungen bzw. Spannungsschwankungen. Bezugszeichenliste:

I Elektrolyseanlage

3 Zelle

5 Rohr-in-Rohr-Anordnung

5.1 Überlappungsbereich

10 Abdichtkupplung

I I inneres (erstes) Rohr, insbesondere Sannnnelrohr 1 1 .1 innere Mantelfläche

1 1 .2 Rohrwandung

1 1 .3 äußere Mantelfläche

1 1 .31 Dichtfläche

1 1 .5 freies Ende

1 1 .7 Radialverdickung

13 äußeres (zweites) Rohr, insbesondere Standrohr

13.1 innere Mantelfläche

13.1 1 Dichtfläche bzw. Dichtflächenabschnitt

13.3 äußere Mantelfläche

13.5 freies Ende

15 Rohr-in-Rohr-Anordnung

15.1 Überlappungsbereich

M Mittenlängsachse

r7 radiale Erstreckung der Radialverdickung s Kennwert für Materialspannung/-beanspruchung z71 Axialposition der Radialverdickung

z72 axiale Erstreckung der Radialverdickung z1 1 axiale Erstreckung der (inneren) Dichtfläche z13 axiale Erstreckung der (äußeren) Dichtfläche r radiale Richtung

u Umfangsrichtung

z axiale Richtung