CH669651A5

CH669651A5 -

Info

Publication number: CH669651A5
Application number: CH854/86A
Authority: CH
Inventors: Hans Paul Maier; Nikolay Vlaykowski
Original assignee: Agintec Ag
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1989-03-31
Also published as: CN86101364A; CN1005357B; DE3508287A1; JPS61274193A; US4836583A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Rohranschluss mit einem anschlussseitigen Flansch, der Verbindungsmittel zum Anschluss eines rohrseitigen Flansches aufweist.

Armaturengehäuse werden meist mit integrierten Normflanschen gegossen, wobei diese Flansche bis zu 50% des Gesamtgewichtes einer Armatur ausmachen können.

Armaturen mit einem lediglich angegossenen glatten Stutzen erfordern aufwendige Rohranschlüsse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Armaturen oder Maschinen einen leicht montierbaren, hochbelastbaren Rohranschluss zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Anschlussseitig ist ein freier Rohrstutzen vorgesehen ;

b) auf das stumpf angeschlossene Rohrende sind der rohrseitige Flansch, ein Klemmelement und ein Kammerteil lose aufgeschoben, die durch die genannten Verbindungsmittel gegeneinander verspannbar sind;

c) eine Dichtung umschliesst den Verbindungsstoss zwischen Rohrstutzen und Rohrende und ragt mit ihren beiden axialen Enden in je eine Dichtungskammer;

d) der rohrseitige Flansch und das Kammerteil bilden zwischen sich eine Klemmkammer, in die das Klemmelement eintaucht;

e) das Klemmelement stützt sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand auf dem Rohrende ab, wird hinsichtlich eines radial aussenliegenden Klemmrandes von einer Klemmfläche der Klemmkammer übergriffen und ragt in axialer Richtung so aus der Klemmkammer heraus, dass eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrösserung des Aussendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt.

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Der vorstehend erwähnte maschinenseitige Flansch kann auch ein Gehäuseabschnitt od. dgl. sein.

Der neue Rohranschluss lässt sich auf glatten, lediglich entgrateten Rohrenden montieren, wobei als einzige Montagehilfe passende Schlüssel für die Verbindungsmittel benötigt werden. Es entfällt also ein Anschweissen, Anlöten oder Anschrauben der Flansche. Der neue Rohranschluss lässt sich nicht nur leicht montieren, sondern ebenso leicht auch demontieren und kann mit Ausnahme der Dichtung mit allen übrigen Einzelteilen mehrfach verwendet werden. Da bei der Montage die Einzelteile lediglich aufgesteckt und über z. B. Schraubverbindungen gegeneinander verspannt werden müssen, können alle in explosionsgeschützter Umgebung vorgeschriebenen Schutzmassnahmen entfallen. Der Rohranschluss baut verhältnismässig klein und führt gegenüber herkömmlichen Flanschverbindungen zu Gewichteinsparungen von über 40%.

Für eine spezielle Ausführungsform ist es vorteilhaft,

wenn sich das rohrseitige Kammerteil an dem anschlussseitigen Flansch abstützt, der ortsfest ist und der eine Dichtungskammer für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung aufweist, wobei diese Dichtungskammer zugleich den Rohrstutzen bildet. Die eine Dichtungskammer wird also in den anschlussseitig vorhandenen Flansch bzw. Gehäuseabschnitt integriert, wobei die Dichtungskammern vorzugsweise konisch ausgebildet sind.

Es ist vorteilhaft, wenn die ringförmige Anlagefläche zwischen Kammerteil und anschlussseitigem Flansch ballig ausgebildet ist. Dadurch kann das anzuschliessende Rohrende unter einem Winkel zum maschinenseitigen Rohrstutzen stehen.

Es ist aber auch möglich, ohne einen in die Armatur oder Machine integrierten, ortsfesten Flansch auszukommen. In diesem Fall sind auch auf dem anschlussseitigen Rohrstutzen ein Kammerteil und ein Klemmelement lose aufgeschoben. Die die Dichtung beaufschlagende Abdichtkraft wird durch die die beiden Flansche gegeneinander verspannende Ver-schraubung aufgebracht, wenn die beiden Kammerteile in axialer Richtung unmittelbar von den beiden Flanschen oder aber über die Klemmelemente beaufschlagt werden. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die beiden Kammerteile durch eine eigene Verschraubung gegeneinander verspannbar sind. Wesentlich ist die Trennung der beiden Funktionen «Abdichtung» und «Kraftschlüssigkeit».

Die Dichtung kann eine Elastometer-Formdichtung sein, in die ein harter oder plastischer Innenring eingebettet ist, der unmittelbar auf dem Verbindungsstoss aufliegt. Durch die konusförmige Ausbildung der Dichtungskammern wird beim Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile auf die Dichtung ein Druck in axialer und radialer Richtung ausgeübt.

Wenn sich die beiden Kammerteile aneinander abstützen ist es zweckmässig, dass sie im Anlagebereich radial formschlüssig ineinandergreifen. Jedoch können sich die beiden Kammerteile auch über einen Zwischenring aneinander abstützen, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile anliegt. Hierdurch ist ein Winkelversatz zwischen dem anschlussseitigen Rohrstutzen und dem anzuschliessenden Rohrende möglich. Ausserdem kann der Zwischenring aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff bestehen, so dass bei Verwendung isolierter Schraubbolzen ein nicht leitender Rohranschluss hergestellt werden kann.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Klemmelement aus zumindest einer leicht konisch ausgebildeten Scheibe besteht, und dass die angenähert parallel zum Verbindungsstoss verlaufende Wandung der Klemmkammer der Konizität der genannten Scheibe angepasst ist. Hierdurch lassen

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sich bei gleicher Dimensionierung höhere, auf die miteinander zu verbindenden Rohrstutzen einwirkende Zugkräfte übertragen bzw. bei gleichgrosser Belastung die Flansche dünner dimensionieren. Dies ist insbesondere bedeutsam bei Aluminiumverbindungen oder Rohranschlüssen auf dem Kunststoffsektor. Die konische Ausbildung der Klemmelemente bzw. ihre Winkelanstellung wirkt sich auch dann vorteilhaft aus, wenn die miteinander zu verbindenden Rohrstutzen nicht exakt fluchten. Der zwischen den beiden Rohrachsen gebildete Winkel kann so gross werden, bis das Klemmelement in seiner belasteten Position auf seiner einen Seite mit der zugeordneten Rohrachse einen Winkel von genau 90% einschliesst, wobei dann die andere Hälfte des Klemmelementes einen Winkel < 90° mit der Rohrachse einschliesst.

Zur besseren Zentrierung ist es zweckmässig, wenn das Kammerteil stirnseitig in eine entsprechende Ausnehmung des Flansches eingreift. Diese Ausnehmung ist zur leichteren Montage mit einer Anfasung versehen und beträgt nur wenige Millimeter. Bei dieser Lösung ist es dann vorteilhaft, wenn die angenähert parallel zum Verbindungsstoss verlaufende Wandung der genannten Ausnehmung der Konzität der genannten Scheibe angepasst ist.

Der ringförmige Teil des scheibenförmigen Klemmelementes kann im Querschnitt ein bogenförmiges Profil aufweisen, das zu der Ebene des Klemmelementes unter einem spitzen Winkel geneigt ist.

Der rohrseitige Flansch kann auch als Muffe ausgebildet sein, die mit einem Innengewinde auf ein Aussengewinde des anschlussseitigen Flansches geschraubt ist. In diesem Fall bestehen also die genannten Verbindungsmittel zwischen den beiden Flanschen aus einer Schraubenverbindung 20,21.

Das Verbindungsmittel zum Anschluss des rohrseitigen Flansches am anschlussseitigen Flansch kann aber auch aus einer geteilten Schale bestehen, die die beiden Flansche klemmend hintergreift. Dabei kann die geteilte Schale axiale Bund-Ansätze aufweisen. Ferner kann der rohrseitige Flansch auf seiner dem Kammerteil abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz aufweisen, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund der Schale anliegt.

In einer abgewandelten Ausführungsform kann das Verbindungsmittel zum Anschluss des rohrseitigen Flansches am anschlussseitigen Flansch aus einem Rohrstück bestehen, das mit einem Innengewinde auf die beiden jeweils mit einem Aussengewinde versehenen Flansche geschraubt ist. Dabei kann ein gleichlaufendes Innengewinde oder aber ein geteiltes, gegenlaufendes Innengewinde Verwendung finden, wobei dann die beiden Aussengewinde der Flansche einmal links und einmal rechts laufend sind.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 im Längsschnitt einen Rohranschluss mit einem ortsfesten anschlussseitigen Flansch;

Figur 2 in einer Darstellung gemäss Figur 1 eine Ausführungsform für einen glatten anschlussseitigen Rohrstutzen;

Figur 3 in vergrössertem Massstab einen Schnitt gemäss den Figuren 1 und 2 durch zwei sich aneinander abstützende Kammerteile;

Figur 4 in Draufsicht ein Kammerteil in einer abgewandelten Ausführungsform;

Figur 5 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in Figur 4;

Figur 6 einen Schnitt gemäss den Figuren 1 und 2 durch einen Flansch und

Fig. 7-9 in einer Darstellung gemäss Fig. 1 Alternativlösungen für Flanschverbindungsmittel.

Zur Herstellung eines Rohranschlusses gemäss Figur 1 werden auf ein stumpf mit einem freien Rohrstutzen 1 zu

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verbindenden Rohrende 2 ein Flansch 3, ein Klemmelement 4 sowie ein Kammerteil 5 aufgeschoben. Das Kammerteil 5 weist eine zum Flansch 3 hin offene, kreisringförmige Klemmkammer 7 auf, in die das Klemmelement 4 eingeschoben wird, das aus einer konisch oder konvex ausgebildeten Scheibe besteht, die sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand 4a auf dem Rohrende 2 abstützt und hinsichtlich ihres radial aussenliegenden Klemmrandes 4b von einer ringförmigen Klemmfläche 7 a der Klemmkammer 7 übergriffen wird (siehe Figur 3). In entlastetem Zustand ragt das Klemmelement 4 über die Stirnfläche des Kammerteils 5 hinaus. Die Ausbildung der Klemmelemente 4 ist dabei so gewählt, dass eine die Klemmelemente in axialer Richtung gegen die Rückseite der Klemmkammer 7 drückende Kraft zu einer Vergrösserung des Aussendurchmessers und gleichzeitig zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelements führt.

Das Kammerteil 5 ist mit einer jeweils zum Verbindungsstoss 8 hin offenen Dichtungskammer 9 versehen (siehe Figuren 3 und 5), die konusförmig ausgebildet ist, sich also in Richtung auf den benachbarten Flansch 3 verjüngt.

Der Verbindungsstoss 8 wird von einer Dichtung 6 umschlossen, die als Elastomer-Formdichtung ausgebildet ist, in die ein Innenring 10 eingebettet ist. Die Aussenkontur der Dichtung 6 entspricht etwa der der beiden Dichtungskammern 9,9', weist jedoch ein Übermass auf, so dass ein Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile 5,5' die Dichtung mit einem Druck beaufschlagt, der axial und radial nach innen gerichtet ist.

Die Verspannung erfolgt über z. B. vier gleichmässig am Flanschumfang verteilt angeordnete Schraubbolzen 11, die durch die Flansche 3 hindurchgesteckt sind (Figur 2) bzw. als stehende Schraubbolzen in den anschlussseitigen Flansch 3' (Figur 1) eingeschraubt sind.

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 1 stützt sich das rohrseitige Kammerteil 5 an dem anschlussseitigen Flansch 3' ab, der auch durch einen Gehäuseabschnitt gebildet sein kann, ortsfest ist und die eine Dichtungskammer 9' für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung 6 aufweist, wobei diese Dichtungskammer 9' zugleich den Rohrstutzen 1 bildet. Die ringförmige Anlagefläche 13 zwischen Kammerteil 5 und maschinenseitigem Flansch 3 ' ist ballig ausgebildet.

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 sind auch auf den anschlussseitigen Rohrstutzen 1 ein Flansch 3', ein Klemmelement 4' und ein Kammerteil 5' lose aufgeschoben.

Die beiden Kammerteile 5,5' stützen sich über einen Zwischenring 17 aneinander ab, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche 17a gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile 5,5' anliegt.

Bei den in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen stützen sich die beiden Kammerteile 5,5' aneinander ab und greifen radial formschlüssig ineinander, wobei dieser radiale Formschluss bei der Ausführungsform gemäss Figur 3 aus einer Nut/Feder 14 und bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 4 und 5 aus Zapfen 15 besteht, die in Ausnehmungen 16 eingreifen.

Gemäss Figur 3 besteht das Klemmelement 4 aus zumindest einer leicht konisch bzw. konvex ausgebildeten Scheibe. Die angenähert parallel zum Verbindungsstoss 8 verlaufende Wandung 7b bzw. 7b' der Klemmkammer 7 bzw. 7' schliesst - in Anpassung an die Konizität der genannten Scheibe - mit der Rohrachse 18 einen Winkel a < 90° ein.

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 6 ist im Flansch 3 bzw. 3' eine Ausnehmung 19 vorgesehen, in die das zugeordnete Kammerteil 5 bzw. 5' stirnseitig eingreift. Die Ausnehmung 19 weist eine Anfasung auf, um das Einführen und Zentrieren des Kammerteiles zu erleichtern. Die angenähert parallel zum Verbindungsstoss 8 verlaufende Wandung 19a dieser Ausnehmung 19 ist ebenfalls der Konizität des Klemmelementes 4 bzw. 4' angepasst und schliesst daher mit der Rohrachse 18 einen Winkel a < 90° ein.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen abgewandelte Ausführungsformen für die Verbindungsmittel zum Anschluss des rohrseitigen Flansches am anschlussseitigen Flansch:

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 7 ist der rohrseitige Flansch 3 als Muffe ausgebildet, die mit einem Innengewinde 20 auf ein Aussengewinde 21 des anschlussseitigen Flansches 3' geschraubt ist.

Bei der angewandelten Ausführungsform gemäss Figur 8 besteht das genannte Verbindungsmittel aus einer geteilten Schale 22, die die beiden Flansche 3,3' klemmend hintergreift. Dabei weist der rohrseitige Flansch 3 auf seiner dem Kammerteil 5 abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz 3a auf, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund 22a der Schale 22 anliegt. Die geteilte Schale 22 ist mit axialen Bund-Ansätzen versehen.

Bei der in Figur 9 dargestellten Lösung findet ein Rohrstück 23 Verwendung, das mit einem Innengewinde 24 auf die beiden jeweils mit einem Aussengewinde 21 bzw. 25 versehenen Flansche 3', 3 geschraubt ist.

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1. Rohranschluss mit einem anschlussseitigen Flansch (3'), der Verbindungsmittel (11 ; 20,21 ; 22; 23) zum Anschluss eines rohrseitigen Flansches (3) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Anschlussseitig ist ein freier Rohrstutzen (1) vorgesehen;

b) auf das stumpf angeschlossene Rohrende (2) sind der rohrseitige Flansch (3), ein Klemmelement (4) und ein Klammerteil (5) lose aufgeschoben, die durch die genannten Verbindungsmittel (11 ; 20,21 ; 22 ; 23) gegeneinander verspannbar sind;

c) eine Dichtung (6) umschliesst den Verbindungsstoss (8) zwischen Rohrstutzen (1) und Rohrende (2) und ragt mit ihren beiden axialen Enden in je eine Dichtungskammer (9,

2. Rohranschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das rohrseitige Kammerteil (5) an dem anschlussseitigen Flansch (3') abstützt, der ortsfest ist und die eine Dichtungskammer (9') für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung (6) aufweist, wobei diese Dichtungskammer (9') zugleich den Rohrstutzen (1) bildet (Fig. 1).

3. Rohranschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anlagefläche (13) zwischen Kammerteil (5) und anschlussseitigem Flansch (3') ballig ausgebildet ist.

4. Rohranschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch auf den anschlussseitigen Rohrstutzen (1) ein Flansch (3'), ein Klemmelement (4') und ein Kammerteil (5') lose aufgeschoben sind (Fig. 2).

5. Rohranschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammerteile (5,5') sich aneinander abstützen und radial formschlüssig (14; 15,16) ineinandergreifen (Fig. 3-5).

6. Rohranschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Kammerteile (5,5') über einen Zwischenring (17) aneinander abstützen, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche (17a) gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile (5,5') anliegt (Fig. 2).

7. Rohranschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (4,4') aus zumindest einer leicht konisch ausgebildeten Scheibe besteht, und dass die angenähert parallel zum Verbindungsstoss (8) verlaufende Wandung (7b, 7b') der Klemmkammer (7,7') der Konizität der genannten Scheibe angepasst ist (Fig. 3).

8. Rohranschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammerteil (5,5') stirnseitig in eine entsprechende Ausnehmung (19) des Flansches (3) eingreift (Fig. 6).

9. Rohranschluss nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die angenähert parallel zum Verbindungsstoss (8) verlaufende Wandung (19a) der genannten Ausnehmung (19) der Konizität der genannten Scheibe angepasst ist.

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d) der rohrseitige Flansch (3) und das Kammerteil (5) bilden zwischen sich eine Klemmkammer (7), in die das Klemmelement (4) eintaucht;

e) das Klemmelement (4) stützt sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand (4a) auf dem Rohrende (2) ab, wird hinsichtlich eines radial aussenliegenden Klemmrandes (4b) von einer Klemmfläche (7a) der Klemmkammer (7) übergriffen und ragt in axialer Richtung so aus der Klemmkammer (7) heraus, dass eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrösserung des Aussen-durchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelements führt.

10. Rohranschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6)

eine Elastomer-Formdichtung ist, in die ein harter oder plastischer Innenring (10) eingebettet ist, der unmittelbar auf dem Verbindungsstoss (8) aufliegt.

11. Rohranschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskammer (9,9') konisch ausgebildet ist.

12. Rohranschluss nach einem der Ansprüche 1,2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrseitige Flansch (3) als Muffe ausgebildet ist, die mit einem Innengewinde (20) auf ein Aussengewinde (21) des anschlussseitigen Flansches (3 ' ) geschraubt ist (Fig. 7).

13. Rohranschluss nach einem der Ansprüche 1,2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel zum Anschluss des rohrseitigen Flansches (3) am anschlussseitigen Flansch (3') aus einer geteilten Schale (22) besteht, die die beiden Flansche (3,3') klemmend hintergreift (Fig. 8).

14. Rohranschluss nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrseitige Flansch (3) auf seiner dem Kammerteil (5) abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz (3a) aufweist, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund (22a) der Schale (22) anliegt.

15. Rohranschluss nach einem der Ansprüche 1,2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel zum Anschluss des rohrseitigen Flansches (3) am anschlussseitigen Flansch (3') aus einem Rohrstück (23) besteht, das mit einem Innengewinde (24) auf die beiden jeweils mit einem Aussengewinde (21,25) versehenen Flansche (3', 3) geschraubt ist (Fig. 9).