DE102009044798A1 - Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohrenden aus spröden Werkstoffen sowie Rohrende - Google Patents

Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohrenden aus spröden Werkstoffen sowie Rohrende Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitungskupplung (10) für die Verbindung von Rohrenden (12, 14) aus spröden Werkstoffen wie z. B. Glas, wobei die sich gegenüber stehenden Rohrenden (12, 14) jeweils einen radial umlaufenden Bundflansch (16, 18) aufweisen, wobei jedes Rohrende (12, 14) in radialem Abstand von einem Flanschring (28, 30) umgeben ist, wobei zwischen jedem der Flanschringe (28, 30) und einer radialen Schulterfläche (32, 34) jedes Bundflansches (16, 18) eine elastisch verformbare Einlage (36, 38) angeordnet ist und wobei die Flanschringe (28, 30) mittels Spannelementen (40) gegeneinander verspannbar sind, wobei die elastisch verformbaren Einlagen (36, 38) in axialer und radialer Richtung belastet werden. Um die Montage zu vereinfachen und um eine exakte und definierte Krafteinleitung zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Schulterflächen (32, 34) der Bundflansche (16, 18) eine die Einlage (36, 38) aufnehmende und zentrierende Ringnut (50, 52) aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohrenden aus spröden Werkstoffen wie z. B. Glas, wobei die sich gegenüber stehenden Rohrenden jeweils einen radial umlaufenden Bundflansch aufweisen, wobei jedes Rohrende in radialem Abstand von einem Flanschring umgeben ist, wobei zwischen jedem der Flanschringe und einer radialen Schulterfläche jedes Bundflansches eine elastisch verformbare Einlage angeordnet ist und wobei die Flanschringe mittels Spannelementen gegeneinander verspannbar sind, wobei die elastisch verformbaren Einlagen in axialer und radialer Richtung belastet werden, sowie auf ein Rohrende aus sprödem Werkstoff umfassend einen radial umlaufenden Bundflansch mit einer vorzugsweise planen Dichtfläche sowie einer radialen Schulterfläche.
  • Eine Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohrenden aus spröden Werkstoffen ist in der EP-A-180 656 beschrieben. Dabei sind die sich gegenüber stehenden Rohrenden an ihrer Außenseite konisch nach außen erweitert und jedes Rohrende wird von einem ringförmigen Flansch im radialen Abstand umgeben. Zwischen jedem Flansch und dem jeweiligen Rohrende ist eine elastisch verformbare Einlage angeordnet, die den Flansch auf dem Rohrende hält. Die Innenseiten der Flansche sind entsprechend der Form der Rohrenden konisch ausgeführt. Die Flansche werden miteinander elastisch verspannt, wobei sie die Einlagen zwischen den Rohrenden und den Flanschen elastisch zusammendrücken. Die Außenseite der Rohrenden und die Innenseite der Flansche ist durch eine oder mehrere rundum laufende stufenförmige Ausnehmungen aufgeraut und die Einlagen stehen mit der aufgerauten Oberfläche der Rohrenden und der Flansche reibungsschlüssig in Eingriff.
  • Durch die stufenförmigen Ausnehmungen wird ein weiteres Nachrücken der Einlagen und/oder der Flansche in Aufzugsrichtung verhindert, nachdem sie einmal ihre Endposition erreicht haben. Die Ausnehmungen können kegelstumpfförmige Flächen aufweisen, die das Lösen der Flansche und der Einlagen durch Zurückschieben erleichtern. Die in EP-A-180 656 verwendete Flanschform kann als Schulterkonus bezeichnet werden.
  • Neben der in EP-A-180 656 eingesetzten Flanschform sind andere Flanschformen bekannt, wie beispielsweise Bundflansch. Ein solcher ist in der FR-A-2 345 656 in 2 dargestellt.
  • Die Dichtflächen der Rohrenden können als plane Dichtfläche oder als Kugel-Pfanne-Dichtfläche ausgebildet sein.
  • Bei den oben genannten Flanschformen wird eine definierte, zentrierte Krafteinleitung von den Flanschringen über die Einlagen in eine sich zwischen den Rohrenden bildende Stoßfuge nur bei Flanschformen mit Konus erreicht, und zwar durch die zwangsweise Fixierung der Einlage. Bei anderen Flanschformen, wie beispielsweise Bundflanschen, besonders wenn sie sowohl für den Einsatz mit plan ausgeführter Dichtfläche als auch für den Einsatz mit Kugel/Pfanne-Dichtfläche verwendet werden, weisen diese den Nachteil auf, dass sich die Losflansche bzw. Flanschringe lageabhängig auf einer Rückseite bzw. Schulterfläche des Bundflansches bewegen.
  • Dadurch wird die Krafteinleitung je nach Auswinkelung ungünstiger, wobei die Auswinkelung meist bis zu 3° betragen darf. Eine präzise und definierte Krafteinleitung setzt dabei aber eine definierte unverschiebbare Lage des Losflansches (Flanschringes) voraus, die jedoch bei bisherigen Bundflansch-Ausführungen eine sehr präzise, auch von Fachmonteuren schwer erreichbare Sorgfalt erfordert.
  • Die Kombination eines Bundflansches insbesondere mit planer Dichtfläche bietet die Möglichkeit, die Krafteinleitung auch auf der Losflanschseite, d. h. auf der Schulterfläche des Bundflansches, deutlich zu verbessern, um zu einem optimal konstruierten Rohrende zu gelangen. Dies gilt neben Standardanwendungen (GMP = Good Manufacturing Practise) und den damit verbundenen Ansprüchen an die Dichtungen als auch bei TA-Luft-Anforderungen (TA-Luft = Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft).
  • Die im Bundflansch auftretenden Tangentialspannungen steigen an, je weiter eine zwischen den Rohrenden angeordnete Dichtung nach außen gelegt wird oder durch die Montage, beispielsweise bei Kugel-/Pfannen-Verbindungen. Dies ist weitgehend unabhängig davon, ob die Belastungen durch inneren Über- oder Unterdruck verstärkt werden. Nahezu gleichartig steigen prinzipiell auch die auftretenden Axialspannungen.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Rohrleitungskupplung sowie ein Rohrende der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Montage vereinfacht und eine exakte und definierte Krafteinleitung erreicht wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine der Schulterflächen der Bundflansche eine die Einlage aufnehmende und zentrierende Ringnut aufweist. Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine exakt definierte Krafteinleitung durch eine Zentrierung des Losflansches bzw. Flanschringes – analog einer Dichtungszentrierung – zu erreichen, die bei bislang bekannten Bundflanschen nicht möglich ist.
  • Die rotationssymmetrische und montageunabhängige Zentrierung zur Spannungsminimierung soll auf der Rückseite des Bundflansches in Form einer eigenständigen, selbstzentrierenden Ringnut sichergestellt werden.
  • Durch die vorgeschlagene Maßnahme werden die im spröden Werkstoff des Rohrendes auftretenden Spannungen auch bei hohen zulässigen Drucken wie beispielsweise 6 bar minimiert.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Zubehörteile wie Flanschringe, Beilagen und Dichtungen sowohl bei planen Dichtflächen als auch bei Kugel-/Pfanne-Dichtflächen können unverändert weiterverwendet werden, so dass die Austauschbarkeit mit vorhandenen Bundflanschteilen gewährleistet ist.
  • Da die technische Realisierung überwiegend an dem Glasteil der Bundflansche erfolgt, ist der zusätzliche Änderungsaufwand an der Bundflanschschulterfläche mit relativ geringen Mitteln zu erreichen. Andere zusätzliche Änderungen sind auch bei Zubehörteilen nicht erforderlich.
  • Vorzugsweise ist die Ringnut im Querschnitt oval, rund oder rechteckig ausgebildet. Eine Querschnittsform der Ringnut kann an Querschnittsformen der Einlagen angepasst sein. In bevorzugter Ausführungsform weist die Ringnut eine Tiefe T im Bereich von 0,5 mm ≤ T ≤ 10 mm auf, wobei die Einlagen einen Durchmesser D im Bereich von 3 mm ≤ D ≤ 15 mm aufweisen können.
  • Zur einfachen und kostengünstigen Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrenden ist vorgesehen, dass die Ringnut bereits bei der Herstellung des Rohrendes eingeformt wird.
  • Die Bundschulterfläche ist vorzugsweise als Kegelstumpffläche ausgebildet und ist gegenüber einer von der Stirnfläche des Rohrendes aufgespannten Ebene in einem Winkel α geneigt, der im Bereich von 15° ≤ α ≤ 80°, vorzugsweise α = 65° bis 75° liegen kann.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Bundschulterfläche zur Aufnahme der im Querschnitt vorzugsweise runden Einlage bogenförmig ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise ist der Bundflansch als Plan-Flansch mit kleiner Dichtfläche ausgebildet, wobei die stirnseitig eine umlaufende Ringnut zur Aufnahme einer Ringdichtung aufweisen kann. Alternativ kann der Bundflansch auch eine Kugel-Pfanne-Dichtfläche aufweisen.
  • Unabhängig davon bezieht sich die Erfindung auch auf ein Rohrleitungsende aus sprödem Material wie Glas, umfassend einen radial umlaufenden Bundflansch mit einer vorzugsweise planen Dichtfläche sowie einer radialen Schulterfläche, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schulterfläche des Bundflansches eine eine Einlage aufnehmende und zentrierende Ringnut aufweist.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Rohrleitungskupplung, teilweise im Querschnitt und
  • 2 einen Querschnitt des Bundflansches als Einzelheit.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Rohrleitungskupplung 10, die hälftig im axialen Querschnitt dargestellt ist.
  • Die Rohrleitungskupplung 10 in Form einer sogenannten Losflanschkupplung umfasst zwei Rohrenden 12, 14 aus einem spröden Werkstoff wie Glas, die endseitig jeweils einen radial umlaufenden Bundflansch 16, 18 aufeisen, die mittels planer Dichtflächen 20, 22 an einer Stoßfuge 24 einander zugewandt sind, wobei zwischen den planen Dichtflächen 20, 22 ein Dichtungsring 26 angeordnet ist.
  • Jedes Rohrende 12, 14 ist in radialem Abstand von einem Flanschring 28, 30 umgeben, wobei zwischen jedem der Flanschringe 28, 30 und einer radialen Schulterfläche 32, 34 jedes Bundflansches 16, 18 eine elastisch verformbare Einalge 36, 38 angeordnet ist. Die Flanschringe 28, 30 weisen wenigstens vier, vorzugsweise mehrere auf dem Umfang verteilt angeordnete Kupplungsschrauben 40 auf, die die Flanschringe 28, 30 in Durchgangslöchern 42 durchsetzen, wobei jeweils zwischen einem Kopf 44 oder einer Mutter 46 der Schraube 40 und einem der beiden Flanschringe 28, 30 eine Feder 48, vorzugsweise in Form einer Schraubenfeder, angeordnet ist. Die Flanschringe 28, 30 sind über die Kupplungsschrauben 40 gegeneinander verspannbar, wobei eine axiale Spannung der Rohrleitungskupplung 10 durch die Federkraft der Federn 48 vorbestimmt ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schulterflächen 32, 34 der Bundflansche 16, 18 jeweils eine die Einlage 36, 38 zumindest teilweise aufnehmende und zentrierende Ringnut 50, 52 aufweisen.
  • Die Ringnut 50, 52 ist im Querschnitt z. B. kreissegmentförmig ausgebildet, wie dies in 2 dargestellt ist.
  • Um eine optimale Krafteinleitung in den Bundflansch zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Bundflansche bezogen auf eine von der Dichtfläche 20, 24 aufgespannte Ebene in einem Winkel α im Bereich von 15° ≤ α ≤ 80°, vorzugsweise α = 65° geneigt ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Bundschulterfläche 32 kegelstumpfförmig ausgebildet.
  • Durch die Ringnut 50 wird eine Selbstzentrierung der Einlage 32 bei der Montage der Rohrleitungskupplung erreicht, mit der Folge, dass einerseits die Montage vereinfacht und andererseits auch eine exakte und definierte Krafteinleitung in den Bundflansch erreicht wird. Dies setzt allerdings eine Zentrierung durch den Flanschring 28, 30 voraus, die nunmehr auch bei einem Bundflansch möglich ist. Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass bei Kombination des Bundflansches 16, 18 mit planer Dichtfläche 20, 22 die Krafteinleitung auf der Losflanschseite deutlich verbessert und die Dichtheit erhöht werden kann.
  • Durch die vorgeschlagene rotationssymmetrische und montageunabhängige Zentrierung wird eine Spannungsminimierung im Bundflansch durch die eigenständige, selbstzentrierende Ringnut sichergestellt.
  • Insbesondere durch die Ausrichtung der Ringnut erfolgt eine Zerlegung der auf den Bundflansch 16 wirkenden Kraft F in eine Radialkraft FR und eine Axialkraft FA derart, dass die Krafteinleitung in Richtung der Axialkraft FA vergrößert und in Richtung der Radialkraft FR, d. h. in radialer Richtung, minimiert wird. Die dadurch gleichmäßig aufgeteilte Kraft verhindert Spannungsbrüche in spröden Rohrenden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 180656 A [0002, 0003, 0004]
    • FR 2345656 A [0004]

Claims (10)

  1. Rohrleitungskupplung (10) für die Verbindung von Rohrenden (12, 14) aus spröden Werkstoffen wie z. B. Glas, wobei die sich gegenüber stehenden Rohrenden (12, 14) jeweils einen radial umlaufenden Bundflansch (16, 18) aufweisen, wobei jedes Rohrende (12, 14) in radialem Abstand von einem Flanschring (28, 30) umgeben ist, wobei zwischen jedem der Flanschringe (28, 30) und einer radialen Schulterfläche (32, 34) jedes Bundflansches (16, 18) eine elastisch verformbare Einlage (36, 38) angeordnet ist und wobei die Flanschringe (28, 30) mittels Spannelementen (40) gegeneinander verspannbar sind, wobei die elastisch verformbaren Einlagen (36, 38) in axialer und radialer Richtung belastet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schulterflächen (32, 34) der Bundflansche (16, 18) eine die Einlage (36, 38) aufnehmende und zentrierende Ringnut (50, 52) aufweist.
  2. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (50, 52) im Querschnitt oval, rund oder rechteckig ausgebildet ist.
  3. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (50, 52) eine Tiefe T im Bereich von 0,5 mm ≤ T ≤ 10 mm aufweist und dass die Einlagen einen Durchmesser D im Bereich von 3 mm ≤ D ≤ 15 mm aufweisen.
  4. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsform der Ringnuten (50, 52) an eine Querschnittsform der Einlagen (36, 38) angepasst ist.
  5. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (50, 52) bei der Herstellung des Rohrendes (12, 14) eingeformt ist.
  6. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundschulterfläche (32, 34) einer Kegelstumpffläche folgt und einen Winkel α bezogen auf eine von der Stirnfläche des Rohrendes aufgesaugten Ebene im Bereich von 15° ≤ α ≤ 80°, vorzugsweise α = 65° bis 75° liegen kann.
  7. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bundschulterfläche (32, 34) zur Aufnahme der im Querschnitt vorzugsweise runden Einlage (36, 38) bogenförmig ausgebildet ist.
  8. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (20, 22) des Bundflansches (16, 18) als plane Dichtfläche ausgebildet ist, vorzugsweise mit einer stirnseitig umlaufenden Ringnut.
  9. Rohrleitungskupplung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Dichtflächen (20, 22) der Bundflansche (16, 18) eine Ringdichtung (26) angeordnet ist.
  10. Rohrleitungsende (12, 14) aus sprödem Werkstoff wie Glas, umfassend einen radial umlaufenden Bundflansch (16, 18) mit einer vorzugsweise planen Dichtfläche sowie einer radialen Schulterfläche (32, 34), dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterfläche (32, 34) des Bundflansches (16, 18) eine eine Einlage (36, 38) aufnehmende und zentrierende Ringnut (50, 52) aufweist.
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