DE1018681B

DE1018681B - Flanschverbindung fuer Rohre

Info

Publication number: DE1018681B
Application number: DEST7249A
Authority: DE
Original assignee: ROEHRENWERK CASTROP GmbH
Current assignee: ROEHRENWERK CASTROP GmbH
Priority date: 1953-11-03
Filing date: 1953-11-03
Publication date: 1957-10-31

Description

DEUTSCHES

Die Gestaltung und Bemessung von Flanschen für Rohrleitungen und Behälter ist bis in die neueste Zeit Gegenstand eingehender Erörterung der Fachkreise in Wissenschaft und Wirtschaft. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, daß Flanschverbindungen bei üblicher Formgebung durch den Werkstoffaufwand für die Flansche Kosten bedingen, die bei Rohrverbindungen, Apparaten oder Armaturen entscheidend ins Gewicht fallen und bei hohen Drücken und Temperaturen bis zu 60 % der Kosten betragen können.

Die Erfindung geht davon aus, daß die großen Abmessungen der bisher üblichen Flanschverbindung in erster Linie darauf beruhen, daß von den Flanschen ein erhebliches Biegungsmoment aufgenommen werden muß. Dieses Biegungsmoment ergibt sich aus der durch die Schrauben ausgeübten Anpressungskraft, die bei den bisher üblichen Verbindungen an dem Hebelarm von Mitte Schraube bis Mitte Dichtungsfläche wirksam ist. Dieses Biegungsmoment bedingt nicht nur Abmessungen und Gewicht der Flansche, sondern auch der Schrauben. Insbesondere bei hochbeanspruchten Leitungen wurde ferner zur Verstärkung der höchstbeanspruchten Stelle ein sorgfältig ausgerundeter Übergang am Ansatz zwischen Flansch und Rohrwand erforderlich, der das Gewicht erhöhte und die Herstellung verteuerte. Trotzdem sah man das Biegungsmoment als vorteilhaft an, weil die elastische Verwölbung der Flansche eine federnde Anpressung der Dichtung zur Folge hatte, die insbesondere bei heißgehenden Rohrleitungen mit wechselnden Temperaturverhältnissen zwischen Rohrwand, Flansch und Schrauben beim Anfahren und Abstellen der Rohrleitung sich vorteilhaft auswirken sollte.

Bekannt sind ferner Flanschverbindungen, bei denen Blattflansche an die Rohrenden ohne Übergang durch Schweißen angeschlossen sind, und es sind auch Flanschverbindungen bekannt, bei welchen die einander zugekehrten Flächen der Flansche außerhalb der Durchgangslöcher für die Schrauben zur Anlage kommen.

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung für Rohre, die zur Leitung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten oder Gasen dienen, und besteht in der Kombination folgender, an sich bekannter baulicher Maßnahmen:

a) Die Flansche weisen die Form ebener Scheibenringe mit Durchgangslöchern für Schrauben auf und sind an die zu verbindenden zylindrischen Rohre angeschweißt.

b) Bei Herstellung der Verbindung werden die ebenen Stirnflächen der Flansche satt anliegend verschraubt.

c) Der Teilkreisdurchmesser für die Verbindungsschrauben liegt so nahe wie möglich an der Rohrwand.

Flanschverbindung für Rohre

Anmelder:

Röhrenwerk Castrop G.m.b.H.,
Castrop-Rauxel, Wartburgstr. 177

d) Die Flansche weisen in der Nähe ihres Innenrandes Ausnehmungen auf, welche zur Aufnahme einer die satte Anlage der Flanschstirnflächen nicht beeinträchtigenden Dichtung dienen.

Bei einer Flanschverbindung nach der Erfindung wird die Biegebeanspruchung in den Flanschen, insbesondere an ihrem Innenrand, durch die einer starren Einspannung gleichkommende Verschraubung auf einen Bruchteil der für bisherige hochbeanspruchte Flanschverbindungen maßgebenden Biegebeanspruchung vermindert. Durch diese Verminderung der Biegebeanspruchung wird die übliche Verstärkung des Flansches an seinem Innenrand entbehrlich, und der Schraubenteilkreis kann in seinem Durchmesser verringert werden. Nach Wegfall der verstärkenden Ausrundungen lassen sich die Schraubenbolzen und ihre Muttern so dicht an die Rohrleitung legen, daß nur noch für den Angriff des Schlüssels an diesen Muttern Raum bleibt. Breite und Dicke der Flansche werden nach der Erfindung gegenüber herkömmlichen Ausführungen wesentlich verringert, und je nach den herrschenden Betriebsbedingungen und Beanspruchun ■ gen der Flanschverbindung kann bei einer nach dem Vorschlag gemäß der Erfindung ausgestalteten Flanschverbindung eine Gewichtsverminderung von 25 bis 60% gegenüber bisher üblichen Ausführungen erzielt werden. Durch die einfache Ausbildung werden ferner beim Gegenstand der Erfindung gegenüber den bisher üblichen Verbindungen mit verstärkenden Übergängen zwischen Rohrwand und Flansch weitere Vorteile durch verringerte Herstellungskosten erzielt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Abb. 1 bis 3 drei bisher übliche Flanschverbindungen im Längsschnitt, während in

Abb. 4 eine Flanschverbindung nach der Erfindung ebenfalls im Schnitt dargestellt ist.

709'75»/227

Den vier Rohrverbindungen sind gleiche Beanspruchungen und Betriebsbedingungen zugrunde gelegt. In sämtlichen Darstellungen sind jeweils mit 1 die Rohrwand, mit 2 die Flansche, mit 3 die Dichtung und mit 4 etwaige Übergänge zwischen Rohrwand 1 und Flansch 2 bezeichnet. In Abb. 1 ist eine bisher übliche Stahlgußflanschverbindung nach DIN" veranschaulicht. Man erkennt eindeutig die besonderen Verstärkungen 4 zwischen Rohrwand 1 und Flansch 2 sowie die große Entfernung des Teilkreisdurchmessers für die Schrauben von der Rohrwand 1.

In Abb. 2 ist eine Flanschverbindtmg mit Vorschweißflanschen nach DIN dargestellt, bei der die Flansche mittels der Rundnaht 5 an die Rohrwand 1 angeschlossen sind. Hier sind ebenfalls Verstärkungen 4 zwischen Rohrwand 1 und Flansch 2 vorhanden. Der Teilkreisdurchmesser für die Schrauben liegt von der Rohrwand weit entfernt, und die Flansche 2 liegen nur innerhalb des Teilkreises an der Dichtung 3 gegeneinander an.

In der Abb. 3 ist eine Flanschverbindung veranschaulicht, bei der die Flansche 2 als Blattflansche mittels der äußeren Schweißnähte 5 und der inneren Schweißnähte 6 an die Enden der Rohre 1 angeschweißt sind. Die Flansche liegen ebenfalls nur innerhalb der Teilkreisdurchmesser an der Dichtung 3 gegeneinander an, und der Teilkreisdurchmesser befindet sich in einer großen Entfernung von der Rohrwand 1.

Bei dem in Abb. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung weisen die Flansche 2 die Form ebener Scheibenringe auf und sind an die zu verbindenden Rohre 1 mit den äußeren Schweißnähten 5 und den inneren Schweißnähten 6 angeschweißt. Die ebenen Stirnflächen der Flansche 2 sind satt anliegend verschraubt, der Teilkreisdurchmesser für die Verbindungsschrauben liegt hierbei so nahe wie möglich an der Rohrwand, und zwar in einem Abstand, wie er gerade für den Schlüsselangriff an den Muttern 7 erforderlich ist.

Die Flansche 2 weisen in der Nähe ihres Innenrandes Ausnehmungen auf, welche zur Aufnahme einer die satte Anlage der Flanschstirnflächen nicht beeinträchtigenden Dichtung 3 dienen. Je nach dem Medium und den Betriebsverhältnissen ist die Dichtung 3 als Weichdichtung oder Hartdichtung ausgebildet. Der Teilkreisdurchmesser der Bohrungen der Schraubenbolzen liegt also bei einer Flanschverbindung nach der Erfindung sehr nahe an der Rohrwand.

Erreicht wird dies durch die in der Nähe des Innenraiides der Flansche in Ausnehmungen eingelegte Dichtung, die auch bei hohem Innendruck in der Lage ist, die Dichtheit der Flanschverbindung zu gewährleisten, ferner durch die satte Anlage der Flanschstirnflächen, die durch die Dichtung nicht beeinträchtigt wird und eine Verwölbung der Flansche vermeidet, damit unmittelbares Anschweißen der Flansche an die Rohrwand ohne verstärkenden Übergang und

ίο ohne Überdimensionierung gestattet.

Durch die Zusammenfassung der im einzelnen bekannten Maßnahmen und durch die funktioneile Verschmelzung der Wirkungen dieser Maßnahmen entsteht eine Flanschverbindung, die bei gleichen Beanspruchungsverhältnissen und unter gleichen Betriebsbedingungen wesentlich leichter gehalten werden kann, so daß eine entscheidende Senkung des Aufwandes erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Flanschverbindung für Rohre, die zur Leitung von unter Druck stehenden Flüssigkeiten oder Gasen dienen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter baulicher Maßnahmen:

a) Die Flansche weisen die Form ebener Scheibenringe mit Durchgangslöchern für Schrauben auf und sind an die zu verbindenden zylindrischen Rohre angeschweißt.

b) Bei Herstellung der Verbindung werden die ebenen Stirnflächen der Flansche satt anliegend verschraubt.

c) Der Teilkreisdurchmesser für die Verbindungsschrauben liegt so nahe wie möglich an der Rohrwand.

d) Die Flansche weisen in der Nähe ihres Innenrandes Ausnehmungen auf, welche zur Aufnahme einer die satte Anlage der Flanschstirnflächen nicht beeinträchtigenden Dichtung dienen.

Jn Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 64 013, 492 923, 670, 499 090, 647 885;

britische Patentschriften Nr. 577 700, 588 987;
Stahlrohrhandbuch (4. Auflage), S. 226;
Zeitschrift »Konstruktion«, Bd. 5 (1953), S. 24.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen