DE102010053535A1

DE102010053535A1 - Verbindung zweier Flansche

Info

Publication number: DE102010053535A1
Application number: DE102010053535A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bosnjak
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Flansche, insbesondere eine Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre angeordneten radialen Flanschen, welche von einem Spannring umgriffen sind. Erfindungsgemäß steht mit dem Außenumfang des Spannrings ein in radialer Richtung nach innen wirkendes Klemmelement lösbar in Eingriff.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Flansche, insbesondere eine Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre angeordneten radialen Flanschen, welche von einem Spannring umgriffen sind.
Rohre, die zum Leiten von gasförmigen oder flüssigen Medien vorgesehen sind und untereinander verbunden werden sollen, weisen an ihren Rohrenden häufig radiale Flansche auf. Beim Verbinden werden die Rohre koaxial aneinanderfügt, wobei die beiden Flansche aneinandergelegt und mittels einer Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden werden.
Bekannte Verbindungsvorrichtungen besitzen einen Spannring, der die beiden Flansche umgreift. Üblicherweise kommt hierbei ein einseitig offener oder ein zweiteiliger Spannring zum Einsatz, dessen Spannringschenkel bzw. dessen Teilspannringe sich an die Flansche anlegen. Die Enden der Spannringschenkel bzw. der Teilspannringe werden fest miteinander verbunden, um so ein Verändern ihrer Anlage an den Flanschen zu verhindern.
Die dabei verwendeten Spannringe weisen beispielsweise eine an einem Verschlussteil schwenkbar gelagerte Verschlussschraube auf, die in eine Ausnehmung eines gegenüberliegenden Verschlussstücks einschwenkbar ist. Die Verschlussschraube trägt eine Gewindemutter, die zum Schließen des Spannrings gegen eine Anlagefläche des Verschlussstücks verlagerbar ist. Zum Lösen des Spannrings ist die Gewindemutter so weit zurückzudrehen, dass die Verschlussschraube aus dem Verschlussstück heraus geschwenkt und der Spannring von den Flanschen entfernt werden kann.
In DE 10 2005 021 646 A1 wird eine Verbindung mit einem offenen Spannring aufgezeigt, mit welchem Endflansche aufweisende Rohre miteinander verbunden werden. Zum Verspannen dieses Spannrings ist ein Spannschloss vorgesehen, mit welchem die Enden des Spannrings zusammengezogen werden.
Mittels zweier Spannschrauben werden in DE 10 2004 052 706 A1 die beiden Halbringe eines zweiteiligen Spannringes miteinander verschraubt. Der hier beschriebene Spannring dient vor allem dazu, einen Dichtring mit einer Anpresskraft zu beaufschlagen. Dieser Dichtring ist Bestandteil einer Dichtungsanordnung zum Abdichten einer Verbindungsstelle einer Rohrleitung zwischen zwei Rohren, von denen mindestens eines mit einem Flansch versehen ist.
Die in DE 20 2008 008 545 U1 beschriebene Verbindungsvorrichtung weist einen zwei Flansche umgreifenden Spannring mit zwei jeweils etwa C-förmig ausgebildeten Schenkeln auf. Die beiden Spannringschenkel sind mit ihren einem freien Ende durch ein Gelenk miteinander schwenkbar verbunden. An den anderen freien Enden der Spannringschenkel ist eine Verschlusseinrichtung angeordnet, welche an einem Vorsprung des einen Spannringschenkels einen schwenkbar angelenkten Bolzen aufweist. Am anderen Spannringschenkel wird durch ein am freien Ende angesetztes U-Profil ein Einschnitt bereitgestellt, in den der Bolzen eingeführt ist.
Alle genannten Vorrichtungen/Verbindungen des Standes der Technik stellen eine sehr aufwändige Verbindung zweier Flansche dar. Besonders nachteilig wirkt sich aber ihr großer Bauraumbedarf aus. Insbesondere in radialer Richtung wird durch den Einsatz sperriger Verschlusselemente wie Schrauben, Bolzen, Spannschlösser viel Platz benötigt. Deshalb sind diese Verbindungen nur beschränkt einsetzbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbindung zweier Flansche, insbesondere eine Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre angeordneten radialen Flanschen, welche von einem Spannring umgriffen sind, zu schaffen, die wenig Bauraum sowohl in radialer als auch in axialer Richtung benötigt und mit wenig Aufwand herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer Verbindung zweier Flansche, insbesondere einer Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre angeordneten Flanschen, welche von einem Spannring umgriffen sind, steht erfindungsgemäß mit dem Außenumfang des Spannrings ein in radialer Richtung nach innen wirkendes Klemmelement lösbar in Eingriff. Dabei sind an dem Außenumfang des Spannrings angeformte oder in den Außenumfang des Spannrings eingearbeitete Aufnahmemittel vorgesehen, mit denen das komplementär ausgebildete Klemmelement lösbar in Eingriff steht.
Die Aufnahmemittel können an den Außenumfang des Spannrings angeformt oder in den Außenumfang des Spannrings eingearbeitet sein. Vorzugsweise ist als Aufnahmemittel eine am Außenumfang des Spannrings radial umlaufende Nut vorgesehen. Der Spannring kann einseitig offen ausgebildet sein oder alternativ aus wenigstens zwei Teilspannringen bestehen.
Das Klemmelement ist bevorzugt als einseitig offener Sprengring ausgebildet. Es kann alternativ auch als ein geschlossener Ring ausgebildet sein. Dabei ist die der Aufnahme des Klemmelementes dienende Nut auf der Außenseite eines axialen Mittelstegs des im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Spannrings angeordnet. Die Nut kann einen im Wesentlichen halbkreisförmigen oder auch eckigen Querschnitt aufweisen. Die erfindungsgemäße Verbindung ist bevorzugt in einem Doppelkupplungsgetriebe mit Deckellager eingesetzt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung zweier Flansche,
1a eine Einzelheit nach 1,
2 eine räumliche Darstellung der für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung erforderlichen Bauteile,
3 eine räumliche Darstellung eines Teilspannringes nach einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
4 eine räumliche Darstellung eines Teilspannringes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
5 eine Schnittdarstellung einer Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Verbindung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Verbindung zweier im Wesentlichen hohlzylindrischer Rohre 1, 2, die koaxial zu einer gemeinsamen Achse A ausgerichtet sind, dargestellt. Das Rohr 1 weist an seiner Stirnseite einen radialen Flansch 10 auf, während das Rohr 2 an seiner, dem Rohr 1 zugewandten, Stirnseite einen radialen Flansch 20 besitzt. In der hier dargestellten Endmontageposition werden beide Flansche 10, 20 von einem Spannring 3 umgriffen, der vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei Teilspannringen 3a und 3b besteht. Es ist aber auch möglich, einen einseitig offenen Spannring 3 einzusetzen. Des Weiteren ist ein Klemmelement 4 vorgesehen, welches an einem an dem Außenumfang des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b angeordneten Aufnahmemittel 5 angreift.
Das mit dem Klemmelement 4 zusammenwirkende Aufnahmemittel 5 weist eine entsprechende komplementäre Ausbildung auf. Dabei kann das Aufnahmemittel 5 an den Außenumfang des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b angeformt sein, wodurch sich beispielsweise eine Erhöhung bildet, an die das mit einer korrespondierenden Vertiefung versehene Klemmelement 4 angreift. Das Aufnahmemittel 5 kann aber auch in den Außenumfang des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b eingearbeitet/eingeformt sein, wobei das komplementär ausgebildete Klemmelement 4 in diese Einformung eingreift. Das Klemmelement 4 dient hierbei dem Aufbringen einer in radialer Richtung nach innen auf den Spannring 3 wirkenden Kraft, wodurch der Spannring 3 an die Flansche 10, 20 gepresst wird und somit die Rohre 1, 2 axial und radial zueinander fixiert sind. Bevorzugt reicht das Aufnahmemittel 5 von einem Ende des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b bis zu dessen/deren anderem Ende. Dementsprechend weist auch das Klemmelement 4 eine den Umfang des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b größtenteils umgreifende Ausführung auf.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Klemmelement 4 als einseitig offener Sprengring ausgebildet, während das umfangsseitig an dem Spannring 3 bzw. an den Teilspannringen 3a, 3b angeordnete Aufnahmemittel 5 vorzugsweise als eine radial umlaufende Nut ausgeführt ist, in die der Sprengring 4 positionierend eingreift. Anstatt des Sprengrings 4 kann auch ein geschlossener Ring eingesetzt werden. Auch kann das Aufnahmemittel 5 unterschiedliche Ausbildungen aufweisen, wobei aber immer ein entsprechend komplementär ausgebildetes Klemmelement 4 mit diesem zusammenwirkt.
In 1a ist eine Einzelheit der Verbindung nach 1 dargestellt, welche die Anordnung und Ausbildung der Flansche 10, 20, des Teilspannringes 3a und des Sprengringes 4 näher zeigt. Der Spannring 3 bzw. seine Teilspannringe 3a und 3b sind etwa U-förmig ausgebildet, mit zwei im Wesentlichen radialen Schenkeln 3.1, 3.2, die durch einen axialen Mittelsteg 3.3 verbunden sind. Dabei liegt der Schenkel 3.1 des Spannrings 3 (bzw. der Teilspannringe 3a, 3b) mit seiner Innenseite an der radialen Außenseite des Flansches 10 an, während der Schenkel 3.2 des Spannrings 3 (bzw. der Teilspannringe 3a, 3b) mit seiner Innenseite an der radialen Außenseite des Flansches 20 anliegt.
In dem in den 1 und 1a dargestellten montierten Zustand der Verbindung ist zwischen einer planen Stirnfläche 10.1 des Flansches 10 und einer planen Stirnfläche 20.1 des Flansches 20 ein axiales Spiel vorgesehen. Die Flansche 10, 20 können aber auch in einer Mittenebene M des Spannrings 3 mit ihren Stirnflächen 10.1, 20.1 aneinander liegen. Dabei weisen die Flansche 10 und 20 einen Außendurchmesser d auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser D des Spannrings 3 an der Innenwand des axialen Mittelstegs 3.3, wodurch das Einbringen und die Positionierung des Sprengrings 4 in die als Radialnut ausgebildete, an der Außenseite des Mittelsteges 3.3 angeordnete, Nut 5 erleichtert wird. Das zwischen Spannring 3/Teilspannringen 3a, 3b und den Flanschen 10, 20 bzw. den Rohren 1, 2 vorhandene radiale Spiel sollte allerdings so klein wie möglich sein.
2 zeigt eine räumliche Darstellung der für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung erforderlichen Bauteile. Die mit ihren stirnseitigen, radialen Flanschen 10, 20 aneinander liegenden Rohre 1, 2 werden von den beiden Teilspannringen 3a, 3b (oder dem einseitig offenen Spannring 3) umgriffen. Der Sprengring 4 (oder ein anderes Klemmelement 4, beispielsweise auch ein geschlossener Ring) ist mit der Nut 5 (oder einem anderen komplementären Aufnahmeteil 5) des Spannrings 3 (der Teilspannringe 3a, 3b) in und außer Eingriff bringbar.
In 3 und in 4 sind an dem Beispiel des Teilspannringes 3a (der Teilspannring 3b zeigt jeweils eine analoge Ausbildung) verschiedene mögliche Ausführungsformen dargestellt. So ist in 3 ein Teilspannring 3a mit einer im Querschnitt etwa halbkreisförmig ausgebildeten Nut 5 zur Aufnahme des Sprengrings 4 dargestellt, während in 4 eine im Querschnitt viereckig ausgebildete Nut 5 zu sehen ist. Natürlich sind noch weitere Ausführungsformen der Nut 5, beispielsweise V-förmig, möglich. Die Ausführungsform der Nut 5 richtet sich dabei nach dem jeweiligen Querschnitt des eingesetzten Klemmelementes/Sprengrings 4.
Schließlich ist in 5 eine Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Verbindung aufgezeigt. Als Einsatzgebiet ist hier eine Doppelkupplung (CSC) mit einem Deckellager in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Verbindungsstelle, an der die erfindungsgemäße Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre angeordneten radialen Flanschen zum Einsatz kommt, befindet sich zwischen dem Gehäuse und dem Deckellager. Ansonsten soll hier nicht näher auf den Aufbau der Doppelkupplung eingegangen werden. Es ist nur die erfindungsgemäße Verbindung mit Bezugszeichen analog des vorherigen Ausführungsbeispieles versehen.
Das Herstellen der erfindungsgemäßen Verbindung ist ebenso einfach und schnell durchführbar wie das Lösen dieser Verbindung (am Beispiel eines zweiteiligen Spannrings 3):
Nachdem die beiden Rohre 1,2 mit ihren Stirnseiten und somit auch mit den Stirnflächen 10.1 und 20.1 der Flansche 10 und 20 aneinander gelegt wurden (mit oder ohne axiales Spiel), werden die Teilspannringe 3a und 3b so an den Außenumfang der Flansche 10, 20 angelegt, dass die Schenkel 3.1 der Teilspannringe 3a, 3b mit ihrer Innenseite an der radialen, dem Rohr 1 zugewandten, Außenseite des Flansches 10 und die Schenkel 3.2 der Teilspannringe 3a, 3b mit ihrer Innenseite an der radialen, dem Rohr 2 zugewandten, Außenseite des Flansches 20 zur Anlage kommen. Der Teilspannring 3a umgreift hierbei die radialen Flansche 10, 20 auf einem ersten Teilumfang, während der Teilspannring 3b die radialen Flansche 10, 20 auf einem zweiten Teilumfang umfasst. Der gegenüber dem Außendurchmesser d der Flansche 10, 20 etwas größere Innendurchmesser D der Teilspannringe 3a, 3b ermöglicht ein geringes Spiel in radialer Richtung. Dadurch lässt sich der Sprengring 4 einfach montieren, indem er in die Nut 5 eingepresst wird. Die mittels des Sprengrings 4 aufgebrachte, über den Umfang gleichmäßig wirkende radiale Kraft presst wiederum die Teilspannringe 3a, 3b radial nach innen an die Verbindungsstelle, wodurch die beiden Rohre 1, 2 über ihre Flansche 10, 20 radial und axial fixiert werden.
Beim Lösen der Verbindung wird zunächst der Sprengring 4 von dem Außenumfang der Teilspannringe 3a, 3b – d. h. aus der Nut 5 – entfernt, wodurch sich die auf die Verbindungsstelle der Rohre 1, 2 wirkende Spannung löst und zuerst die Teilspannringe 3a, 3b von den Flanschen 10, 20 und dann die Rohre 1, 2 voneinander entfernbar sind.
Die erfindungsgemäße Verbindung stellt eine überraschend einfache Möglichkeit einer lösbaren Verbindung zweier Flansche dar. Obwohl in den beschriebenen Ausführungsbeispielen keine Dichtungsanordnung vorgesehen ist, besteht durchaus auch die Möglichkeit der Anbringung eines Dichtelementes an der Verbindungsstelle der beiden Flansche 10, 20 und somit der beiden Rohre 1, 2. Im Gegensatz zu den bekannten Verbindungen des Standes der Technik kommt die erfindungsgemäße Verbindung ohne sperrige Verschlusselemente aus, braucht dadurch wenig Bauraum und ist zudem leicht montierbar und demontierbar. Dadurch ist diese technische Lösung auch überall dort einsetzbar, wo nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Rohr
2: Rohr
3: Spannring
3a: Teilspannring
3b: Teilspannring
3.1: radialer Schenkel
3.2: radialer Schenkel
3.3: axialer Mittelsteg
4: Klemmelement/Sprengring
5: Aufnahmemittel/Nut
10: Flansch
10.1: Stirnfläche des Flansches 10
20: Flansch
20.1: Stirnfläche des Flansches 20
d: Außendurchmesser der Flansche 10, 20
D: Innendurchmesser des Spannrings 3/der Teilspannringe 3a, 3b
A: Achse
M: Mittenebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005021646 A1 [0005]
DE 102004052706 A1 [0006]
DE 202008008545 U1 [0007]

Claims

Verbindung zweier Flansche, insbesondere Verbindung von an den Stirnseiten zweier Rohre (1, 2) angeordneten radialen Flanschen (10, 20), welche von einem Spannring (3) umgriffen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Außenumfang des Spannrings (3) ein in radialer Richtung nach innen wirkendes Klemmelement (4) lösbar in Eingriff steht.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenumfang des Spannrings (3) angeformte oder in den Außenumfang des Spannrings (3) eingearbeitete Aufnahmemittel (5) vorgesehen sind, mit denen das komplementär ausgebildete Klemmelement (4) lösbar in Eingriff steht.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahmemittel (5) eine am Außenumfang des Spannrings (3) radial umlaufende Nut vorgesehen ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (3) einseitig offen ausgebildet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (3) aus wenigstens zwei Teilspannringen (3a, 3b) besteht.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (4) als einseitig offener Sprengring ausgebildet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (4) als geschlossener Ring ausgebildet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (5) auf der Außenseite eines axialen Mittelstegs (3.3) des im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Spannrings (3) angeordnet ist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (5) einen im Wesentlichen halbkreisförmigen oder eckigen Querschnitt aufweist.
Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Doppelkupplungseinrichtung mit Deckellager eingesetzt ist.