DE102004041435A1

DE102004041435A1 - Adapter for screwing onto rotationally symmetrical flange has inside diameter for fitting over connecting construction larger than inside diameter of flange, and seal is installed between connecting construction and flange

Info

Publication number: DE102004041435A1
Application number: DE200410041435
Authority: DE
Inventors: Alfred Schlemenat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-02

Abstract

The adapter (1) for screwing onto a flange (2) lies on the flange by one end face (3) and clamped to it by screws (4). The inside diameter of the adapter for fitting over a connecting construction is larger than the inside diameter of the flange. The connecting construction on its open end has a contact face (6) which similarly lies on the flange, and a seal (7) is installed in force contact between the connecting construction and flange in the contact region. The connecting construction has a radially projecting locating face (8) upon which the connecting construction is clamped between the adapter and flange with mechanical and positive locking.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter zum axialen Anschrauben an einen rotationssymmetrischen Flansch. Zwischen dem Flansch und dem Adapter wird eine Anschlußkonstruktion, an der beispielsweise eine weiterführende Rohrleitung angeschlossen ist, kraft- und formschlüssig verspannt. Die Abdichtung erfolgt durch eine im Kraftnebenschluß angeordnete Dichtung. Sie führt besonders an den Verbindungen, die mit hohen Temperaturen und gleichzeitig niedrigen Drücken belastet sind, zur Beseitigung von Dichtproblemen.The The invention relates to an adapter for axial screwing to a rotationally symmetrical flange. Between the flange and the adapter is a connecting construction, where, for example, a secondary pipeline is connected, positive and positive braced. The seal is made by a force shunt arranged Poetry. she leads especially on compounds that are high in temperature and low at the same time To press are loaded, to eliminate sealing problems.

Flansche zum Verbinden von rotationssymmetrischen Bauteilen sind dem Fachmann bekannt. Sie sind weitgehend international genormt und kommen in allen Industriebereichen zum Einsatz. Die Dimensionierung erfolgt entsprechend der aufzunehmenden Belastung nach Vorgabe der anzuwendenden Regelwerke. Bedingt durch die Flanschgeometrie und die sich im Betrieb einstellenden Stülpverformungen sind die Dichtungen nahezu ausschließlich im Krafthauptschluß angeordnet.flanges for connecting rotationally symmetrical components are those skilled in the art known. They are largely international standardized and come in all industrial sectors are used. The dimensioning takes place according to the load to be absorbed according to the specification of the applicable Regulations. Due to the flange geometry and in operation adjusting Stülpverformungen the seals are arranged almost exclusively in the power main.

Bei Verbindungen, die mit hohen Temperaturen und gleichzeitig niedrigen Drücken belastet werden, führt diese Dichtungsanordnung jedoch dazu, dass nicht die Betriebsbelastungen für die Dimensionierung ausschlaggebend, sondern die Kräfte, die zum Vorverformen der Dichtung erforderlich sind. Diese sind im Gegensatz zu einer im Kraftnebenschluß angeordneten Dichtung jedoch relativ hoch. Auf das Dichtverhalten dieser mit hohen Temperaturen belasteten Verbindungen wirken sich die während der gesamten Betriebszeit nahezu vollständig im verspannten System verbleibenden Kräfte jedoch nachteilig aus.at Compounds that are high in temperature and low at the same time To press be charged leads However, this seal arrangement that not the operating loads for the Dimensioning, but the forces that are used to pre-deform the Seal are required. These are in contrast to an im Force shunt arranged Seal, however, relatively high. On the sealing behavior of this with high temperature contaminated compounds affect the during the total operating time almost completely in the braced system remaining forces but disadvantageous.

Da extrem hohe Temperaturen eine Reduzierung der Festigkeitswerte zur Folge haben, werden diese Kräfte ab einer gewissen Temperatur von den tragenden Bauteilen nicht mehr schadlos aufgenommen. Die auftretenden relativ großen Stülpverformungen führen zu einer Herabsetzung der für den Betrieb notwendigen Dichtflächenpressung. Demzufolge stellen sich Undichtigkeiten ein, die nicht selten zu einem Anlagenstillstand, zu Produktionsausfall, Folgeschäden und Umweltbelastungen führen.There Extremely high temperatures reduce the strength values Follow, these forces will from a certain temperature of the load-bearing components no longer taken harmless. The occurring relatively large Stülpverformungen to lead to a reduction of for the operation necessary sealing surface pressure. As a result, leaks occur that are not uncommon a plant shutdown, production loss, consequential damage and Lead to environmental pollution.

Eine Änderung der Dichtungsanordnung aus dem Krafthaupt- in den Kraftnebenschluß ist an den bekannten Flanschverbindungen ohne weitere Maßnahmen nicht möglich, da die Flansche in ihrem Bestreben sich schräg zu stellen zwar entlastet, die Schrauben jedoch infolge ungünstiger Veränderung ihres Hebelarms erheblich stärker belastet werden.A change the seal assembly from the main force into the force shunt is on the known flange without further action not possible, as the flanges relieve themselves in their endeavor to bias themselves, However, the screws due unfavorable Change of her Lever arm considerably stronger be charged.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung zum dauerhaften Verspannen und sicheren Abdichten sowohl von bestehenden als auch für neu herzustellende Flanschverbindungen zu schaffen, die mit hohen Temperaturen und gleichzeitig niedrigen Drücken belastet werden.task The invention is a connection arrangement for permanent Bracing and secure sealing both existing and for new to create manufactured flange joints with high temperatures and at the same time low pressures be charged.

Die Lösung der Aufgabe ist Gegenstand der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2.The solution the object is the subject of the characterizing features of claims 1 and Second

Hauptmerkmal der Erfindung ist die Abdichtung der zu verbindenden Bauteile mit einer im Kraftnebenschluß liegenden Dichtung, da die aufzubringenden Kräfte zum Vorverformen dieser Dichtung nur einen Bruchteil der Kräfte erfordern, die bei einer im Krafthauptschluß angeordneten Dichtung erforderlich sind.main feature The invention is the sealing of the components to be connected with one in force secondary Seal, because the applied forces for pre-forming this Require only a fraction of the force required for a seal in the seal Power main arranged Seal are required.

Diese Dichtungsanordnung wird dadurch erreicht, dass an der Stirnfläche eines bekannten Flansches ein Adapter mit seiner Stirnfläche axial vorgesetzt und durch Schrauben mit diesem verspannt wird. Die Anordnung der Schrauben erfolgt in den vorhandenen Bohrungen des Flansches, zwischen den metallisch aneinander liegenden Stirnflächen ist keine Dichtung angeordnet.These Sealing arrangement is achieved in that on the end face of a known flange an adapter with its end face axially pre-set and clamped by screws with this. The order the screws are made in the existing holes of the flange, between the metallic abutting faces is none Seal arranged.

Der Adapter übergreift eine Anschlußkonstruktion. Diese liegt an dem offenen Ende ebenfalls an der Stirnfläche des Flansches an, während gegenüberliegend beispielsweise eine weiterführende Rohrleitung angeschlossen ist. Die Innenkontur des Adapters ist so gestaltet, dass sowohl zur Montage der Schrauben als auch zur Anordnung einer im Kraftnebenschluß liegenden Dichtung zwischen den Stirnflächen des Flansches und der Anschlußkonstruktion ein ausreichender Platz vorhanden ist. Die Anschlußkonstruktion weist einen Bund mit einer radial vorspringenden Anlagefläche auf. An dieser erfolgt die kraft- und formschlüssige Verspannung zwischen dem Flansch und dem Adapter.Of the Adapter overlaps a connection construction. This is at the open end also at the end face of the Flange on while opposite for example, a continuing pipeline connected. The inner contour of the adapter is designed that both for mounting the screws and the arrangement of a in force secondary Seal between the faces the flange and the connection construction there is enough space. The connection construction has a collar with a radially projecting contact surface. At this the non-positive and positive clamping between the flange and the adapter.

Die Verspannung erfolgt durch die Verbindungsanordnung nach der EP 0 775 863 oder der EP 1 010 931 . Bei beiden Ausführungen führt ein optimaler Kraftfluß durch die verspannten Bauteile zu einer kompakten Bauart sowie zu einem relativ geringen Einbauraum. Die geringe radiale Erstreckung bewirkt somit, dass der sich bei hohen Temperaturen einstellende, entsprechend geringe radiale Temperaturgradient zu den angestrebten relativ geringen Stülpverformungen und somit zu optimalen Dichtheitsvoraussetzungen für die Anordnung einer im Kraftnebenschluß liegenden Dichtung führt. Zudem erfolgt bei der kraft- und formschlüssigen Verspannung die Übertragung der Belastungen nicht über Schrauben, so dass eine negative Veränderung des verspannten Zustandes infolge Schraubenrelaxation und Materialermüdung unabhängig von der Betriebszeit ausgeschlossen ist.The tension is performed by the connection arrangement according to EP 0 775 863 or the EP 1 010 931 , In both versions, an optimal power flow through the strained components leads to a compact design and a relatively small installation space. The small radial extent thus causes the adjusting at high temperatures, correspondingly low radial temperature gradient leads to the desired relatively low Stülpverformungen and thus to optimum tightness requirements for the arrangement of a lying in the force shunt gasket. In addition, in the non-positive and positive clamping the transmission of the loads is not done by screws, so that a negative change of the strained state due to screw relaxation and fatigue is excluded regardless of the operating time.

Um grundlegende Aussagen über Größenordnungen der sich in den Bauteilen einstellenden Verformungen und Spannungen unter Annahme realistischer Belastungen zu erhalten, wurden mittels Spannungsanalysen Untersuchungen für einen 36'' Rohrleitungsanschluß an einem Maschinengehäuse durchgeführt, der mit einer Betriebstemperatur von t = 750°C und einem Betriebsdruck von p = 2.5 bar belastet ist. Der direkte Vergleich zeigt die Höhe der aufzuwendenden Kraft zum Vorverformen der Dichtung. Diese beträgt bei einer Dichtungsanordnung im Kraftnebenschluß nur rd. 20 % von der Kraft, die bei einer Anordnung der Dichtung im Krafthauptschluß erforderlich wäre.To get basic statements about sizes In order to obtain the deformations and stresses occurring in the components assuming realistic loads, stress analyzes were carried out for a 36 "pipe connection to a machine housing which had an operating temperature of t = 750 ° C. and an operating pressure of p = 2.5 bar is charged. The direct comparison shows the amount of force required to pre-deform the seal. This is at a seal arrangement in the force shunt only approx. 20% of the force that would be required with an arrangement of the seal in the power main.

Der Einfluß der Dichtungsanordnung kommt jedoch erst bei Betrachtung der erforderlichen Gesamtschraubenkraft für den stationären Betriebszustand voll zum Ausdruck, da diese nur rd. 5 % der Kraft beträgt, die für das Vorverformen einer im Krafthauptschluß liegenden Dichtung erforderlich ist.Of the Influence of However, sealing arrangement comes only when considering the required Total screw force for the stationary one Operating condition fully expressed, since these only approx. 5% of the force is, the for the pre-forming a lying in the power main seal required is.

Auf den Erfindungsgegenstand bezogen zeigen die Differenzen der Kräfte nicht nur den Faktor, mit dem die Sicherheiten der gesamten Verbindung heraufsetzt werden, sie zeigen zugleich die eigentliche Ursache der häufigen Problemsituationen an den bekannten Verbindungen.On related to the subject matter of the differences of the forces do not show just the factor that increases the security of the entire connection they also show the actual cause of the frequent problem situations on the known compounds.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer schematisch dargestellten Zeichnung beschrieben.One embodiment The invention will be described with reference to a schematically illustrated drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Die schematische Schnittdarstellung eines an einem Maschinengehäuse angeschraubten Adapters. Die Anschlußkonstruktion ist kraft- und formschlüssig zwischen dem Flansch und dem Adapter mit der Verbindungsanordnung nach der EP 0 775 863 bzw. der EP 1 010 931 verspannt. 1 The schematic sectional view of a bolted to a machine housing adapter. The connecting structure is frictionally and positively between the flange and the adapter with the connection arrangement according to the EP 0 775 863 or the EP 1 010 931 braced.

1: An einem Maschinengehäuse liegt ein Adapter 1 mit seiner Stirnfläche 3 an der Stirnfläche von einem Flansch 2 an und ist mit Schrauben 4 axial verspannt. Eine Dichtung ist zwischen den Stirnflächen nicht angeordnet. Der Adapter übergreift eine Anschlußkonstruktion 5, die an ihrem offenen Ende mit einer Kontaktfläche 6 ebenfalls an der Stirnfläche des Flansches 2 anliegt. Zwischen dem Flansch und der Anschlußkonstruktion 5 ist eine im Kraftnebenschluß wirkende Dichtung 7 angeordnet. Die Anschlußkonstruktion 5 weist an einem radial vorspringenden Bund eine Anlagefläche 8 auf. An dieser ist die Anschlußkonstruktion 5 zwischen dem Adapter 1 und dem Flansch 2 kraft- und formschlüssig mit einem Verbindungssystem 9 nach der EP 0 775 863 bzw. der EP 1 010 931 verspannt. 1 : An adapter is located on a machine housing 1 with his face 3 at the end face of a flange 2 on and is with screws 4 axially braced. A seal is not arranged between the end faces. The adapter engages over a connecting construction 5 , which at its open end with a contact surface 6 also on the end face of the flange 2 is applied. Between the flange and the connection construction 5 is a seal acting in the force shunt 7 arranged. The connection construction 5 has a bearing surface on a radially projecting collar 8th on. At this is the connecting construction 5 between the adapter 1 and the flange 2 positive and positive with a connection system 9 after EP 0 775 863 or the EP 1 010 931 braced.

11: Adapteradapter
22: Flanschflange
33: Stirnfläche am Adapter 1 Face on the adapter 1
44: Schraubenscrew
55: Anschlußkonstruktionport construction
66: Kontaktfläche an der Anschlußkonstruktion 5 Contact surface on the connecting structure 5
77: Dichtungpoetry
88th: radial vorspringende Anlagefläche an der Anschlußkonstruktion 5 radially projecting contact surface on the connecting structure 5
99: Verbindungssystem nach der EP 0 775 863 bzw. EP 1 010 931 Connection system after the EP 0 775 863 respectively. EP 1 010 931

Claims

Adapter ( 1 ) for screwing to a rotationally symmetrical flange ( 2 ) for eliminating sealing problems, characterized in that the adapter ( 1 ) with an end face ( 3 ) on the flange ( 2 ) and by means of screws ( 4 ) is braced with this, that the inner diameter of the adapter ( 1 ) for reaching over a connecting structure ( 5 ) is made larger than the inner diameter of the flange ( 2 ) that the connecting structure ( 5 ) at its open end a contact surface ( 6 ), which also on the flange ( 2 ) is applied, that between the connecting structure ( 5 ) and the flange ( 2 ) in the area of the contact surface ( 6 ) a seal acting in the force shunt ( 7 ) and that the connecting structure ( 5 ) a radially projecting contact surface ( 8th ), at which the connecting structure ( 5 ) between the adapter ( 1 ) and the flange ( 2 ) is clamped positive and positive.

Adapter for eliminating sealing problems according to claim 1, characterized in that the connecting construction ( 5 ) between the adapter ( 1 ) and the flange ( 2 ) positively and positively with a connection system ( 9 ) after EP 0 775 863 or the EP 1 010 931 is tense.