Mit einer Dichtung ausgerüstete Flanschverbindung Vorliegende Erfindung betrifft die Schaf fung einer mit einer Dichtung ausgerüsteten Flanachverbindung, insbesondere für unter Vakuum stehende Einrichtungen der Wärme technik, wie sie beispielsweise als Destilla- tions- bzw. Rektifikationsapparate bekannt sind, um einfache oder fraktionierte Destilla tionen, in geschlossenen Behältern, sogenann ten Kolonnen, unter stark vermindertem Druck durchführen zu können.
Bei diesen Einrichtungen müssen einerseits sehr weiche, etwa aus Gummi, gummihaltigen Stoffen, Kunststoffen, Kunstharzen oder sonstigen, so wohl nachgiebigen als auch anschmiegsamen Stoffen bestehende, dadurch aber auch durch Wärmeeinwirkung leicht zu beschädigende Dichtungen zur Anwendung kommen, wäh rend anderseits die Durchführung des wärme technischen Verfahrens es notwendigerweise mit sich bringt, dass die Apparaturen und damit die aus diesen 'Stoffen bestehenden Dichtungen nicht. nur hohen Temperaturen, sondern auch starken Unter- oder auch Über drücken ausgesetzt. werden.
Da ein unter der artig widerstrebenden Bedingungen auftre tendes Problem zunächst nicht ohne weiteres lösbar erscheint, war man bisher genötigt, auf aus derartigen nachgiebigen und an schmiegsamen, aber auch durch Wärmeein wirkung leicht zu beschädigenden Stoffen be stehende Dichtungen zu verzichten und Werk stoffe zur Anwendung zu bringen, die den Dichtungszweck nicht voll erfüllten. Konnte man auf die Verwendung von durch Wärme einwirkung leicht zu beschädigenden Dichtun gen nicht verzichten, so war in Kauf zu nehmen, sie nach verhältnismässig kurzer Zeit auswechseln zu müssen, womit sich Be triebsunterbrechungen und erhöhte Betriebs kosten als unvermeidliche Folgen einstellten.
Vorliegende Erfindung geht von der Er kenntnis aus, da.ss die Aufgabe, weiche und nachgiebige sowie anschmiegsame, dadurch aber durch Wärmeeinwirkung leicht zu be schädigende Dichtungen bei hohen thermi schen und mechanischen Beanspruchungen anzuwenden, trotz der genannten Gegensätz- fiehkeiten lösbar ist.
Die erfindungsgemässe. Flansehverbindung, insbesondere für unter Vakuum stehende Ein richtungen der Wärmetechnik, kennzeichnet sich dadurch, dass die Flanschverbindung Flanschteile zur Aufnahme der mechanischen Beanspruchungen und Flanschteile, zwischen denen die Dichtung liegt., aufweist, wobei die letztgenannten Flanschteile mit den die me chanischen Beanspruchungen aufnehmenden Flansehteilen je durch einen zwischen beiden Flanschteilen liegenden Zwischenflanschteil verbunden sind,
und wobei dieser Zwischen- flanachteil einen höheren Wärmeleitwider- stand als die beiden mit ihm verbundenen Flanschteile besitzt. Die Zeichnung gibt zwei Ausführungs möglichkeiten der Erfindung bei einer unter hohem Vakuum arbeitenden Rektifizierungs- kolonne wieder, wobei zu Zwecken der bes seren Veranschaulichung die Flansehv erbin- dung im noch nicht angepressten Zustand ge zeigt ist.
Fig. 1 stellt in schematischer Darstel- lung die Ausführungsform einer Flanschver- bindung dar, bei der jeder der beiden Flan sche aus einem Stück besteht.
Fig.2 zeigt in der gleichen Darstellung eine Ausführungsform, bei der jeder F'lanseh aus drei verschiedenen 'Teilen besteht.
In Fig.1 sind die beiden Kolonnenteile, die mittels einer erfindungsgemäss ausgebil deten Flansehverbindung miteinander zu be festigen sind, mit 1 und 2 bezeichnet. Im Raume 3 herrsche hoher Unterdruck. Gleich zeitig befinde sich hier ein Stoff hoher Tem peratur. Trotzdem soll auf die Verwendung einer durch Wärmeeinwirkung leicht zu be schädigenden Vakuumdichtung nicht verzich tet werden.
Um die sich damit ergebende technische Aufgabe lösen zu können, sind folgende Massnahmen getroffen worden: Die Kolonnenteile 1 und 2 weisen zunächst zwei ringförmige Planschteile :l und 5 auf, die so ausgebildet sind, dass sie die auf die Kolonnenteile 1 und 2- wirkenden mechani schen Beanspruchungen aufnehmen, wenn sie mit genügend hohen Kräften gegeneinander verspannt sind.
Zu diesem Zweck ist. der zwei zangenartig ausgebildete, bei 9 gelenkig ge lagerte Bügelarme ,6 aufweisende Bügel vorge sehen, dessen Arme '6 die Flanschteile 4 und 5 über Ringstücke 7 mittels der kräftigen Schraubenbolzenanker 8 unter Erzeugung ho her Kräfte gegeneinander pressen. Die Ring stücke 7 bestehen zweckmässig aus Asbest, Fiber, Verbindungen beider oder dergleichen, wobei nichtgezeichnete metallische Zwischen stücke zwischen den Teilen 6 und 7 für gleich mässige Druckverteilung Sorge tragen können.
Ausser den Flanschteilen 4, ä sind in grösse rem Abstande von den Kolonnenteilen 1, \? ringförmige Flanschteile 10, 11 grösseren Durchmessers vorgesehen. Der Flanschteil 4 bzw. 5 ist über einen Zwischenflanschtei112 bzw. 13 mit dem Flanschteil 1<B>1</B>0 bzw. 11 zu einem Stück verbunden. Der Flanschteil 10 ist zur Aufnahme einer durch Wärmeeinwir kung leicht. zu beschädigenden ringförmigen Dichtung 16 bestimmt.
Damit diese Dichtung 1G nicht durch die in den Kolonnenteilen 1, 2 bzw. in den Flanschtelen 4, 'S auftre tenden. hohen Temperaturen schädlich beein flusst wird, russ sie durch einen dazwischen geschalteten hohen Wärmeleitwiderstand vor diesen Temperaturen geschützt werden. Hier zu sind die Zwisehenflanschteile 12:, 13 vor gesehen, die. durch ihre Formgebung einen hohen Wärmeleitwiderstand aufweisen.
Dies wird dadurch erreicht, dass in dem ursprüng lich ein einheitliches Ringstück bildenden Ge- sam.tfla.nsch <B>10,</B> 12, 14, 4 bzw. 11, 1'3, <B>115,</B> 5 durch Ausdrehen eine ringförmige Ausneh- mung 14 bzw. 1.5 vorgesehen ist, so dass das so gebildete Zwisehenflanschstück 12 bzw. 13 im Querschnitt sehr dünn ist und es da durch einen beträchtlich höheren Wärmeleit- widerstand als die beiden mit. ihm verbun denen Flanschteile 4 -und<B>10</B> bzw. '5 und 11 aufweist.
Selbstverständlich können auch an dere Herstellungsmassnahmen, wie Aushobeln, Ausräumen, Auswalzen usw., für diese Aus- nehmung in Betracht kommen. Durch die Wahl eines Werkstoffes mit kleiner Wärme leitzahl, wie etwa eines hochlegierten Stahls, für den Gesamtflansch 10, 12, 4 bzw. 11, 13, 5 kann zudem der Wärmeleitwiderstand die ses letzteren erhöht werden.
Dadurch, dass die radiale Länge der Zwischenflanschteile 12:, 13 innerhalb gewisser Grenzen beliebig gross gewählt werden kann, lässt sich ferner der Wärmeleitwiderstand dieser Teile zusätzlich entsprechend vergrössern, so dass die Dich tung 1@6 dem Temperatureinfluss des Raumes 3 mittel- und unmittelbar weitestgehend entzo gen ist, womit es möglich wird, für diese praktisch jeden Stoff verwenden zu können,
der unabhängig von einer leicht eintretenden Beschädigung durch Wärmeeinflüsse die ge wünschte Dichtungswirkung mit grösster Le bensdauer verbürgt. Zur Sicherung der Aus- übung der erforderlichen Dichtungskräfte auf die Flanschteile 10, 11, zwischen welchen die Dichtung 16 liegt, sind die Schrauben bolzen 17 vorgesehen, die auf einem grösse ren Durchmesser als die Dichtung 16 angeord net sind, und die beiden Flanschteile 10, 11 durchsetzen.
Man erkennt, dass im fertig montierten Zustand der Flanschv erbindung die Zwischen- flansehteile 12, 13 von allen äussern Kräften völlig entlastet sind, da sie zur gegenseitigen Anlage deshalb kommen, weil ihre gegenüber liegenden Begrenzungsflächen 18, 19 bündig mit den einander gegenüberliegenden Begren zungsflächen 20 und 21 der Flansehteile 4 und 5 bzw. 22 und 23 der Flansehteile 10 und 1:1 sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entsprechen gleiche Bezugsziffern gleichen Teilen des Ausführungsbeispiels nach Fig.1. Unterschiedlich ist lediglich die Ausbildung der Zwisehenflansehteile 24 und 2'5, die mit den Flansehteilen 4, 5 bzw. 10, 11 nicht mehr aus einem 'Stück bestehen.
Der Zwischen flanschteil 2-l bzw. 25 besteht hier aus einem eine geringere Wärmeleitzahl aufweisenden Werkstoff als derjenige bzw. diejenigen der anschliessenden Flanschteile 4 und 10 bzw. 5 und 11, welche 'Teile nachträglich mit dem Zw ischenflansehteil verschweisst, verlötet oder sonstwie mit ihm verbunden sind.
Zusätzlich zu der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Anordnung der Kühlleitungen 26 und 27 vor gesehen, die in unmittelbarer Nähe der Dich tung 16 so angeordnet sind, dass selbst ein etwaiger geringer, durch die Zwischen flanschteile 24 und 25 noch eintretender Wärmefluss zu keinen Temperaturerhöhungen der Dichtung 16 zu führen vermag. Im Ge genteil, die Kühlwirkung der Leitungen 26, 2'7 kann so eingestellt sein, dass der Dichtung 1,6 jede gewünschte Temperatur, unabhängig von der im Raum 3 herrschenden Temperatur, erteilt werden kann.
Dadurch, dass allein dureb die Formgebung der Zwischenflansch teile 24, 25 nur geringe Wärmemengen zur Dichtung 16 weitergeleitet werden, ist es mög lich, diesen Temperaturzustand auch bei ge- ringer Kühlleistung beliebig lange zu erhal ten. Die Zwischenflansehteile 12, 13 in Fig.1 bzw. 24, 2!5 in Fig.2; können auch mit nicht dargestellten Rippen versehen sein, um die Wärmeabstrahlungsfläche zu vergrössern, so da.ss dann beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die zusätzliche Kühlung durch die Kühlleitungen 26, 27 wegfallen kann.
Flange connection equipped with a seal The present invention relates to the creation of a flange connection equipped with a seal, in particular for thermal technology devices under vacuum, such as those known as distillation or rectification apparatuses for simple or fractional distillation in closed containers, so-called th columns, to perform under greatly reduced pressure.
In these facilities, on the one hand, very soft seals, for example made of rubber, rubber-containing materials, plastics, synthetic resins or other, both flexible and supple materials, but also seals that are easily damaged by the action of heat, must be used, while on the other hand, the implementation of the heat technical process it necessarily entails that the equipment and thus the seals consisting of these 'substances are not. exposed only to high temperatures, but also to severe under or over pressures. will.
Since a problem occurring under the kind of conflicting conditions does not initially appear to be easily solvable, it was previously necessary to dispense with seals consisting of such flexible and pliable materials, but also easily damaged by the effects of heat, and to use materials bring that did not fully fulfill the sealing purpose. If you could not do without the use of seals that could easily be damaged by the effects of heat, you had to accept that they would have to be replaced after a relatively short time, which inevitably resulted in interruptions in operations and increased operating costs.
The present invention is based on the knowledge that the task of using soft, resilient and conformable seals that are easily damaged by the action of heat under high thermal and mechanical loads can be solved in spite of the above-mentioned opposites.
The inventive. A flange connection, especially for thermal engineering devices under vacuum, is characterized in that the flange connection has flange parts for absorbing the mechanical stresses and flange parts between which the seal is located, the latter flange parts with the flange parts that absorb the mechanical stresses each are connected by an intermediate flange part located between the two flange parts,
and this intermediate flange disadvantage has a higher thermal resistance than the two flange parts connected to it. The drawing shows two possible embodiments of the invention with a rectification column operating under high vacuum, the flange connection being shown in the not yet pressed-on state for the sake of better illustration.
1 shows a schematic representation of the embodiment of a flange connection in which each of the two flanges consists of one piece.
2 shows in the same representation an embodiment in which each fan consists of three different parts.
In FIG. 1, the two column parts, which are to be fastened to one another by means of a flange connection according to the invention, are denoted by 1 and 2. In room 3 there is a high negative pressure. At the same time, there is a substance of high temperature here. Nevertheless, the use of a vacuum seal that is easily damaged by the action of heat should not be dispensed with.
In order to be able to solve the resulting technical problem, the following measures have been taken: The column parts 1 and 2 initially have two annular planar parts: 1 and 5, which are designed so that they act on the column parts 1 and 2 mechani cope with stresses when they are braced against one another with sufficiently high forces.
To that end is. the two pincer-like, at 9 articulated ge superimposed bracket arms, 6 having bracket see easily, whose arms' 6 press the flange parts 4 and 5 via ring pieces 7 by means of the strong bolt anchor 8 to generate ho her forces against each other. The ring pieces 7 are expediently made of asbestos, fiber, connections of both or the like, with non-drawn metallic intermediate pieces between the parts 6 and 7 can ensure even pressure distribution.
Except for the flange parts 4, ä are at greater distances from the column parts 1, \? annular flange parts 10, 11 of larger diameter are provided. The flange part 4 or 5 is connected to the flange part 1 1 0 or 11 in one piece via an intermediate flange part 112 or 13. The flange part 10 is easy to receive an effect by Wärmeeinwir. to be damaged annular seal 16 is determined.
So that this seal 1G not by the in the column parts 1, 2 or in the flange 4, 'S auftre border. is adversely affected by high temperatures, so that they are protected from these temperatures by an interposed high thermal resistance. Here too are the Zwisehenflanschteile 12 :, 13 seen before that. have a high thermal resistance due to their shape.
This is achieved by the fact that in the entire area, which originally formed a uniform ring piece, <B> 10, </B> 12, 14, 4 or 11, 1'3, <B> 115, </ B> 5, an annular recess 14 or 1.5 is provided by turning it out, so that the intermediate flange piece 12 or 13 formed in this way is very thin in cross-section and has a considerably higher thermal resistance than the two. him verbun which flange parts 4 and <B> 10 </B> or '5 and 11 has.
Of course, other manufacturing measures, such as planing, clearing, rolling, etc., can also be considered for this recess. By choosing a material with a small heat guide number, such as a high-alloy steel, for the entire flange 10, 12, 4 or 11, 13, 5, the thermal resistance of the latter can also be increased.
Because the radial length of the intermediate flange parts 12 :, 13 can be selected as large as you like within certain limits, the thermal resistance of these parts can also be increased accordingly, so that the seal 1 @ 6 largely directly and indirectly reflects the temperature influence of the room 3 is withdrawn, which makes it possible to use practically any substance for this,
which guarantees the desired sealing effect with a long service life, regardless of damage caused by heat. To ensure that the necessary sealing forces are exerted on the flange parts 10, 11, between which the seal 16 is located, the screw bolts 17 are provided, which are arranged on a larger diameter than the seal 16, and the two flange parts 10, 11 enforce.
It can be seen that in the fully assembled state of the flange connection the intermediate flange parts 12, 13 are completely relieved of all external forces because they come into mutual contact because their opposing boundary surfaces 18, 19 are flush with the opposing boundary surfaces 20 and 21 of flange parts 4 and 5 and 22 and 23 of flange parts 10 and 1: 1, respectively.
In the embodiment according to FIG. 2, the same reference numbers correspond to the same parts of the embodiment according to FIG. The only difference is the design of the intermediate flange parts 24 and 2'5, which no longer consist of one piece with the flange parts 4, 5 or 10, 11.
The intermediate flange part 2-l or 25 here consists of a material having a lower thermal conductivity than that or those of the adjoining flange parts 4 and 10 or 5 and 11, which 'parts are subsequently welded, soldered or otherwise with the intermediate flange part are connected.
In addition to the embodiment of Fig. 1, the arrangement of the cooling lines 26 and 27 is seen in the immediate vicinity of the device 16 are arranged so that even a possible low heat flow through the intermediate flange parts 24 and 25 does not lead to any temperature increases the seal 16 is able to lead. On the contrary, the cooling effect of the lines 26, 2'7 can be set in such a way that the seal 1, 6 can be given any desired temperature, regardless of the temperature prevailing in space 3.
Since only small amounts of heat are passed on to the seal 16 simply by the shape of the intermediate flange parts 24, 25, it is possible, please include, to maintain this temperature state for any length of time even with a low cooling capacity. The intermediate flange parts 12, 13 in FIG and 24, 2! 5 in Figure 2; can also be provided with ribs, not shown, in order to enlarge the heat radiation surface, so that in the exemplary embodiment according to FIG. 2 the additional cooling by the cooling lines 26, 27 can then be omitted.