DE102014004321B4

DE102014004321B4 - Flanschverbindung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102014004321B4
Application number: DE102014004321.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Rothe; Ingo Kramer; Malte Ritz
Original assignee: Reinert Ritz GmbH
Current assignee: Reinert Ritz GmbH
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: DE102014004321A1

Abstract

Flanschverbindung für Rohrleitungen oder fluidführende Armaturen, wie Behälter oder Apparate, umfassend wenigstens ein Rohrstück (10) aus Kunststoff, welches an einem Ende einen Ringbund (11) aufweist, der eine Dichtfläche (12) zur Anlage an einem anzubindenden Rohrstück (10) und eine Flanschanlagefläche (13) für einen Flanschring (14) aufweist, wobei der Ringbund (11) mit Bohrungen (15) zur Durchführung von Schraubbolzen versehen ist und mit einem Flanschring (14), dessen Bohrungen (16) zur Durchführung der Schraubbolzen mit den Bohrungen (15) des Ringbundes (11) fluchtend ausgerichtet sind, und mit Schraubbolzen, die in den Bohrungen (15, 16) von Ringbund (11) und Flanschring (12) einsitzen, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen Ringbund (11) und Flanschring (14) zumindes ein Federelement (18) angeordnet ist, um eine Vorspannung zwischen den zu verbindenden Rohrstücken (10) aufrecht zu erhalten, – der Ringbund (11) und/oder der Flanschring (14) wenigstens eine Kammer (17) aufweist, in welcher das wenigstens eine Federelement (18) mit axialem Überstand einsitzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung für Rohrleitungen oder fluidführende Armaturen, wie Behälter, Apparate, Sperrschieber od. dgl., umfassend wenigstens ein Rohrstück aus Kunststoff, welches an einem Ende einen Ringbund aufweist, der eine Dichtfläche zur Anlage an einem anzubindenden Rohrstück und eine Flanschanlagefläche für einen Flanschring aufweist, wobei der Ringbund mit Bohrungen zur Durchführung von Schraubbolzen versehen ist und mit einem Flanschring, dessen Bohrungen zur Durchführung der Schraubbolzen mit den Bohrungen des Ringbundes fluchtend ausgerichtet sind und mit Schraubbolzen, die in den Bohrungen von Ringbund und Flanschring einsitzen.
Bei druckschriftlich nicht belegbaren Flanschverbindungen unter Verwendung metallener Rohrstücke und/oder Armaturen ist es bekannt, zwei Rohrstücke mit Ringbunden aneinander anzuordnen und mit Hilfe von Schraubbolzen, die die Ringbunde durchsetzen, aneinander zu befestigen. Beim Anziehen der Schraubbolzen bringen selbige aufgrund ihrer Eigenelastizität eine gewisse Vorspannung auf die Flanschverbindung auf. Es ist jedoch bekannt, dass diese Vorspannung aufgrund von Setzvorgängen mit der Zeit nachlässt. Man ist deshalb dazu übergegangen, in bestimmten Einbausituationen die Vorspannung mit Hilfe von Tellerfedern zu erhöhen, so dass eine Mindestvorspannung auch bei den zu erwartenden Setzvorgängen erhalten bleibt.
An Flanschverbindungen für Kunststoffrohre oder -armaturen werden hinsichtlich Dichtigkeit und Vorspannung ebenfalls hohe Anforderungen gestellt. Kunststoff reagiert jedoch auf Kraftbeaufschlagungen – gleich ob Rohrinnendruck oder der von einer Flanschverbindung auf die Ringbunde ausgeübte Druck – vollkommen anders als die eingangs genannten metallenen Flanschverbindungen. Kunststoff neigt dazu, sich unter Druck kraftausweichend zu verformen. Um Flanschverbindungen für Kunststoffrohre und -armaturen zu realisieren, die hohen Rohrinnendrücken standhalten, ist ein hoher technischer Aufwand erforderlich, wie die DE 196 07 898 A1 und DE 10 2006 049 594 A1 zeigen. Es hat sich herausgestellt, dass auch bei Standardflanschverbindungen für Kunststoffrohre und -armaturen Setzvorgänge stattfinden, die die Vorspannung über die Schraubbolzen aufheben. Dabei sind diese Setzvorgänge bei Kunststoffrohren und -armaturen wesentlich ausgeprägter, da die Kunststoff-Ringbunde dem Druck der Verschraubung schnell nachgeben.
Auch DE 10 2010 060 981 B3 betrifft Flanschverbindungen von Kunststoffrohren oder -armaturen. Hier wird vorgeschlagen, ein Dichtungsanordnung aus einen steifen Stützring und einem elastischen Dichtring zu verwenden.
Bei speziellen, Dehnungsabschnitten bedürfenden, gattungsfremden Rohrverbindungen mit Metallflanschen ist es gemäß DE 73 08 776 U vorgesehen, zwischen einem Ringbund und einem Losflansch einen Elsatomer zu lagern. Dieser soll Längenänderungen der Rohrleitungen ausgleichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flanschverbindung für Kunststoffrohre und -armaturen bereitzustellen, die eine ausreichende, die Setzvorgänge und das Fließverhalten des Kunststoffes berücksichtigende Vorspannung ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Flanschverbindung mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach zwischen Ringbund und Flanschring zumindest ein Federelement angeordnet ist, um eine Vorspannung zwischen den zu verbindenden Rohrstücken aufrecht zu erhalten und der Ringbund und/ oder der Flanschring wenigstens eine Kammer aufweist, in welcher das wenigstens eine Federelement mit axialem Überstand einsitzt.
In aufwendigen Versuchen konnte festgestellt werden, dass der Einsatz von Federelementen bei Kunststoffrohren oder -armaturen in ähnlicher Weise zur Aufrechterhaltung der Vorspannung genutzt werden kann, wie im Fall von metallenen Flanschverbindungen. Anders als dort sind bei Verwendung von Kunststoffmaterial jedoch Federelemente mit hohen Federwegen zu nutzen. Hier kommen mehrere in Reihe hintereinander geschaltete Tellerfedern, Schraubenfedern oder beispielsweise Elastomerelemente in Frage.
Die Erfindung hat außerdem den Vorteil, dass das Federelement auf besonders einfache Weise am Flanschring oder Ringbund vormontiert werden kann. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass mehrere Federelemente gleichmäßig umfangsverteilt zwischen Ringbund und Flanschring angeordnet sind.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn ein Anschlag vorgesehen ist, der die durch die Schraubverbindung induzierte Federvorspannung begrenzt.
Ein solcher Anschlag kann in vorteilhafterweise durch optische Anzeige sicherstellen, dass das für die Flanschverbindung über die Schraubbolzen aufgebrachte Drehmoment ausreichend ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Schraubbolzen gegen die Federrückstellkraft des wenigstens einen Federelementes angezogen werden, wobei sich der Flanschring in Richtung Ringbund bewegt. In dem Moment, wenn der Anschlag aufläuft und eine weitere Relativbewegung von Flanschring zu Ringbund verhindert, ist das für die Flanschverbindung notwendige Drehmoment aufgebracht.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Anschlag von zumindest einem Materialsteg gebildet ist, der zwischen dem Flanschring und der Flanschanlagefläche des Ringbundes angeordnet ist.
Alternativ ist vorgesehen, dass der Anschlag durch die Flanschanlagefläche des Ringbundes selbst gebildet ist, an welcher der Flanschring zur Begrenzung der Federvorspannung vollflächig anliegt.
Diese Ausführungsform gewährleistet, dass hier die Vorspannung über die Umfangsfläche gleichmäßig verteilt aufgebracht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass jedes Federelement im Bereich der fluchtenden Bohrungen von Ringbund und Flanschring angeordnet ist und eine Durchbrechung aufweist, durch welche der jeweilige Schraubbolzen hindurchgeführt ist. Hier eignen sich beispielsweise Schraubenfedern.
Alternativ und besonders bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass die Kammern umfangsverteilt zwischen den Bohrungen von Ringbund und/oder Flanschring angeordnet sind.
Sodann ist vorgesehen, dass die für die Verbindung der Rohrstücke erforderliche Federvorspannung durch Anlage des Flanschringes auf der Flanschanlagefläche des Ringbundes definiert ist.
Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, wenn bei Anlage des Flanschringes an der Flanschanlagefläche des Ringbundes die wenigstens eine Kammer geschlossen ist, so dass das Federelement durch Beeinflussung von Fremdkörpern oder Fremdfluiden weitestgehend geschützt ist. Zudem wird das Federelement so sicher vor einer zu hohen Spannung geschützt, die zur Funktionsbeeinträchtigung oder gar Zerstörung führen kann.
Schließlich ist daran gedacht, dass das Federelement ein Elastomer ist.
Im Übrigen wird die Erfindung nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, woraus sich ein besseres Verständnis und weitere Vorteil ergeben. Es zeigen:
1 Ein Rohrstück nebst Flanschring gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
2 der Gegenstand gemäß 1 in Explosionsdarstellung,
3 ein Axialschnitt durch den Gegenstand gemäß 1,
4 eine Explosionsdarstellung des Axialschnittes in 3.
In den Figuren ist ein Rohrstück 10 aus Kunststoff dargestellt, welches an seinem einen Ende mit einem Ringbund 11 versehen ist. Der Ringbund 11 weist eine Dichtfläche 12 auf, die einer anzuschließenden Armatur oder einem anzuschließenden Rohrstück gleichen Aufbaus zugewandt ist. Es handelt sich um eine axialweisende Fläche.
Auf der der Dichtfläche 12 abliegenden Seite des Ringbundes 11 bildet dieser eine Flanschanlagefläche 13 aus, an welcher sich ein Flanschring 14 abstützen kann.
Der Flanschring 14 ist mit ersten Bohrungen 15 versehen, die gleichmäßig über seinen Umfang verteilt sind und parallel zur Rohrachse ausgerichtet sind. Gleichermaßen weist auch der Ringbund 11 zweite Bohrungen 16 auf, die in Zahl und Ausrichtung mit den ersten Bohrungen 15 identisch sind. Die ersten Bohrungen 15 und die zweiten Bohrungen 16 dienen dazu von Schraubbolzen durchgriffen zu werden, um eine Flanschverbindung zwischen dem Rohrstück 10 und seinem Gegenpart herzustellen.
Jeweils zwischen zwei benachbarten zweiten Bohrungen 16 weist der Ringbund 11 zum Flanschring 14 hin offene Kammern 17 auf, die der Aufnahme von Federelementen 18, hier in Form von Elastomerblöcken 19, dienen.
Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung der 3 ersichtlich ist, sind die Elastomerblöcke 19 bzw. Federelemente 18 mit axialem Überstand in den Kammern 17 gelagert, so dass zwischen Ringbund 11 und Flanschring 14 im unmontierten Zustand ein Spalt S befindlich ist.
Wird nun die Schraubbefestigung der Flanschverbindung hergestellt, die Schraubbolzen also angezogen, wird der Flanschring 14 gegen die Elastomerblöcke 19 verspannt, wobei er eine Relativbewegung zum Ringbund 11 durchführt. Dabei bildet in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Flanschanlagefläche 13 gleichzeitig den Bewegungsendanschlag für den Flanschring 14. Liegt dieser auf der Flanschanlagefläche 13 auf, sind die Elastomerblöcke 19 unter Aufbau einer Federrückstellkraft zur Erzeugung der für die Flanschverbindung notwendigen Vorspannung maximal komprimiert. Gleichzeitig bildet der geschlossene Spalt eine Sichtkontrolle. Die Elastomerblöcke sind hinsichtlich ihrer Federrückstellkräfte und Federwege so bemessen, dass das für eine sichere Flanschverbindung zwischen dem Rohrstück 10 und seinem Gegenpart notwendige Moment erreicht ist, wenn der Flanschring 14 am Ringbund 11 anliegt. Eine weitere den Elastomerblock schädigende Verformung wird durch diesen Bewegungsendanschlag ebenfalls verhindert.
Gleichzeitig sind die Kammern 17 durch Auflage des Flanschringes 14 auf den Ringbund 11 verschlossen, so dass die Federelemente 18 bzw. die Elastomerblöcke 19 gegen Einwirkungen von Umweltbedingungen weitestgehend geschützt sind.
Insgesamt ist eine vorteilhafte Flanschverbindung für Kunststoffrohrstücke 10 mit einem Gegenpart vorgestellt worden, bei welchen die für die Verbindung notwendige Vorspannung nicht allein über Schraubbolzen, sondern im Wesentlichen ausschließlich durch Federelemente aufgebracht wird. Die großen Federwege der Federelemente ermöglichen es, diese Vorspannung auch unter Berücksichtigung des bei Kunststoff vorhandenen Fließverhaltens aufrechtzuerhalten, so dass ein Nachziehen der Schraubbolzen nach erfolgter Herstellung der Flanschverbindung und erfolgter Druckprüfung nicht erforderlich ist. Anstelle der genannten Elastomerblöcke können auch Schraubenfedern oder Tellerfederpakete genutzt werden.
Durch die geschickte Anordnung der Federelemente in separaten Kammern 17, die bei Anlage des Flanschringes 14 auf den Ringbund 11 verschlossen sind, werden die Federelemente gegen Schädigung durch Umwelteinflüsse weitestgehend geschützt. Zudem werden die Federelemente gegen eine weitergehende, möglicherweise schädigende Verformung geschützt.
Bezugszeichenliste

10: Rohrstück
11: Ringbund
12: Dichtfläche
13: Flanschanlagefläche
14: Flanschring
15: erste Bohrung
16: zweite Bohrung
17: Kammer
18: Federelement
19: Elastomerblock
S: Spalt

Claims

Flanschverbindung für Rohrleitungen oder fluidführende Armaturen, wie Behälter oder Apparate, umfassend wenigstens ein Rohrstück (10) aus Kunststoff, welches an einem Ende einen Ringbund (11) aufweist, der eine Dichtfläche (12) zur Anlage an einem anzubindenden Rohrstück (10) und eine Flanschanlagefläche (13) für einen Flanschring (14) aufweist, wobei der Ringbund (11) mit Bohrungen (15) zur Durchführung von Schraubbolzen versehen ist und mit einem Flanschring (14), dessen Bohrungen (16) zur Durchführung der Schraubbolzen mit den Bohrungen (15) des Ringbundes (11) fluchtend ausgerichtet sind, und mit Schraubbolzen, die in den Bohrungen (15, 16) von Ringbund (11) und Flanschring (12) einsitzen, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen Ringbund (11) und Flanschring (14) zumindes ein Federelement (18) angeordnet ist, um eine Vorspannung zwischen den zu verbindenden Rohrstücken (10) aufrecht zu erhalten, – der Ringbund (11) und/oder der Flanschring (14) wenigstens eine Kammer (17) aufweist, in welcher das wenigstens eine Federelement (18) mit axialem Überstand einsitzt.
Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag vorgesehen ist, der die durch die Schraubverbindung induzierte Federvorspannung begrenzt.
Flanschverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag von zumindest einem Materialsteg gebildet ist, der zwischen dem Flanschring (14) und der Flanschanlagefläche (13) des Ringbundes (11) angeordnet ist.
Flanschverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag durch die Flanschanlagefläche (13) des Ringbundes (11) selbst gebildet ist, an welcher der Flanschring (14) zur Begrenzung der Federvorspannung vollflächig anliegt.
Flanschverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (18) gleichmäßig umfangsverteilt zwischen Ringbund (11) und Flanschring (14) angeordnet sind.
Flanschverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Federelement (18) im Bereich der fluchtenden Bohrungen (15, 16) von Ringbund (11) und Flanschring (14) angeordnet ist und eine Durchbrechung aufweist, durch welche der jeweilige Schraubbolzen hindurchgeführt ist.
Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern umfangsverteilt zwischen den Bohrungen (15, 16) von Ringbund (11) und/oder Flanschring (14) angeordnet sind.
Flanschverbindung nach Anspruch 1, 4 und 6 oder 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Verbindung der Rohrstücke (10) erforderliche Federvorspannung durch Anlage des Flanschringes (14) auf der Flanschanlagefläche (13) des Ringbundes (11) definiert ist.
Flanschverbindung nach Anspruch 1, 4, und 6 oder 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage des Flanschringes (14) an der Flanschanlagefläche (13) des Ringbundes (11) die wenigstens eine Kammer (17) geschlossen ist, so dass das Federelement (18) durch Beeinflussung von Fremdkörpern oder Fremdfluiden weitestgehend geschützt ist.
Flanschverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (18) ein Elastomer (19) ist.