DE102021115904A1

DE102021115904A1 - Flanschverbindungsanordnung für eine rohrleitung

Info

Publication number: DE102021115904A1
Application number: DE102021115904.0A
Authority: DE
Inventors: Heiko Steinbach
Original assignee: Hollnack & Steinbach & Co Kg GmbH
Current assignee: Hollnack & Steinbach & Co Kg GmbH
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2021-12-23
Also published as: DE202020103581U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindungsanordnung für ein Rohrleitungssystem, umfassend: ein Außenrohr (1) und ein Innenrohr (2), die teleskopartig zueinander verstellbar sind, an voneinander abgewandten Enden jeweils einen Anschlussflansch (3, 4) aufweisen und an den zugewandten Enden mittels einer Dichtungseinheit (10) gegeneinander abgedichtet sind, wobei die Dichtungseinheit (10) einen mit dem Außenrohr (1) verbundenen Stützflansch (11), einen mittels Schrauben (13) mit dem Stützflansch verspannbaren Druckflansch (12) und einen zwischen Stützflansch (11) und Druckflansch (12) angeordneten Dichtring (14) aufweist; wobei der Stützflansch (11) mit der Stirnseite des Außenrohres (1) fest verbunden ist, und ein Innendurchmesser des Stützflanschs (11) kleiner als der Außenrohr-Innendurchmesser und größer als der Innenrohr-Außendurchmesser ist, wobei in verspanntem Zustand der Dichtring (14) unmittelbar mit einer konischen Stützfläche (15) des Stützflanschs (11) und einer Druckfläche (25) des Druckflanschs (12) abdichtend in Anlage ist und zwischen dem Stützflansch (11) und dem Dichtflansch (12) von außen sichtbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flanschverbindungsanordnung für eine Rohrleitung beziehungsweise ein Rohrleitungssystem. Eine Flanschverbindungsanordnung kann ein Außenrohr und ein Innenrohr umfassen, die teleskopartig zueinander verstellbar sind, an voneinander abgewandten Enden jeweils einen Anschlussflansch zum Verbinden mit einem Anschlussstück der Rohrleitung aufweisen und an einander zugewandten Enden mittels einer Dichtungseinheit gegeneinander abgedichtet sind.
Anschlussstücke der Rohrleitung können beispielsweise Armaturen und insbesondere festgelegte Rohrabschnitte sein. Um eine Armatur in einer Rohrleitung passgenau einfügen zu können, werden die Flanschverbindungsanordnungen eingesetzt, die einen Längenausgleich ermöglichen. Derartige Flanschverbindungsanordnungen werden auch als Pass- und Ausbaustück bezeichnet.
Aus der DE 836 719 B ist ein Rohrgelenk mit zwei Gelenksätzen bekannt, die mit Enden einer Rohrleitung zu verbinden sind. Das Rohrgelenk dient dazu, Verlagerungen der beiden Rohrenden unter Wahrung einer zuverlässigen Abdichtung zu ermöglichen. An den Enden der Rohrleitung, in die das Rohrgelenk eingebaut ist, schließen sich durch Flanschverbindung Ansatzstücke an. In den Ansatzstücken ruht ein glattes Zwischenrohr. Die Ansatzstücke bilden zusammen mit den Gegendruckflanschen sowie je einem Weichdichtungsring und eingelegten Ringen je einen Gelenksatz. Die Gegendruckflansche sind mit den Ansatzstücken verschraubt. Durch Anziehen der Schrauben können die vom Ansatzstück, vom Gegendruckflansch und der Außenwand des Zwischenrohres gebildeten Dichtungskammern in ihrem Querschnitt eingestellt werden.
Die CN 2777329 Y offenbart ein solches Pass- und Ausbaustück, das ein Außenrohr und ein Innenrohr, die teleskopartig zueinander verstellbar sind, umfasst. Die beiden Rohre sind mittels einer Dichtungseinheit gegeneinander abgedichtet. Das Außenrohr weist einen am Außenumfang angeschweißten Befestigungsflansch und einen an einer Innenumfangsfläche angeschweißten Innenring auf. In dem zwischen den beiden Rohren gebildeten radialen Ringspalt ist ein Dichtring eingesetzt, der sich an dem Innenring des Außenrohrs axial abstützt. Weiterhin ist eine Druckplatte mit einem angeschweißten Hülsenansatz vorgesehen, der in den Ringspalt eingreift und den Dichtring gegen den Innenring des Außenrohrs presst. Um die Presskraft aufzubringen, ist die Druckplatte mit Befestigungsflansch des Außenrohrs schraubverbunden.
Aus der DE 805 470 C ist ein Zwischenflansch-Ausgleichstück bekannt, das zwischen zwei mit Nachbarflanschen versehenen Rohrabschnitten einer Rohrleitung eingesetzt ist. Das Ausgleichstück weist ein Rohrstück und ein Muffenstück mit jeweils daran angeformten Nocken zum Verbinden mit Anschlussflanschen sowie einen Druckring und einen Gummiring auf. Das Rohrstück und der Druckring sind mittels des dazwischen angeordneten Gummirings gegeneinander abgedichtet und mittels Schrauben miteinander verschraubt. Nach dem Einsetzen des Ausgleichstücks zwischen die zwei benachbarten Anschlussflansche werden die Schrauben so weit aus den Gewindelöchern Rohrstück herausgeschraubt, dass sich die Schraubenköpfe gegen Nocken des Muffenstücks stemmen. Auf diese Weise soll eine dichte Leitung von dem Anschlussflansch des einen Rohrabschnitts durch das Ausgleichstück zum Anschlussflansch des anderen Rohrabschnitts hergestellt werden.
Aus der DE 1 950 925 A ist ein Kompensator, insbesondere für Kunststoffrohre, zum Ausgleich von sich im Betrieb einstellenden Rohrdehnungen bekannt. Der Kompensator umfasst ein Muffenrohr, zwei hierein eingreifende und gegenüber diesem axial verschiebbare Anschlussrohrstücke mit einem endseitigen Anschweißbund, zwei Druckflansche und Losflanschpaare, über welche die Anschlussrohrstücke mit den Rohrleitungen verbunden werden. An jedem Ende weist das Muffenrohr eine Eindrehung auf, die einen elastischen Dichtring aufnimmt. In die Eindrehung ist jeweils ein Druckring aus Kunststoff eingesetzt, gegen den sich der Druckflansch mit einem an seiner Innenseite angeordneten ringförmigen Steg legt. Zum Anpressen der Dichtelemente gegen die Mantelfläche der in die Muffe eingreifenden Anschlussrohrstücke werden die beiden Druckflansche über Ankerschrauben verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindungsanordnung für eine Rohrleitung bereitzustellen, die montagefreundlich und langlebig ist.
Zur Lösung wird erfindungsgemäß eine Flanschverbindungsanordnung für ein Rohrleitungssystem vorgeschlagen, umfassend: ein Außenrohr und ein Innenrohr, die teleskopartig zueinander verstellbar sind, an voneinander abgewandten Enden jeweils einen Anschlussflansch zum Verbinden mit einem Anschlussstück des Rohrleitungssystems aufweisen und an einander zugewandten Enden mittels einer Dichtungseinheit gegeneinander abgedichtet sind; wobei die Dichtungseinheit einen mit dem Außenrohr verbundenen Stützflansch, einen mittels mehrerer umfangsverteilter Schrauben mit dem Stützflansch verspannbaren Druckflansch und einen zwischen dem Stützflansch und dem Druckflansch angeordneten Dichtring aufweist; wobei der Stützflansch auf einer Stirnseite des Außenrohres aufgesetzt und mit diesem fest verbunden, insbesondere verschweißt ist, wobei ein Innendurchmesser des Stützflanschs kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohrs und größer ist als der Außendurchmesser des Innenrohrs; und wobei in verspanntem Zustand der Dichtring unmittelbar mit einer konischen Stützfläche des Stützflanschs und einer Druckfläche des Druckflanschs abdichtend in Anlage ist.
Ein Vorteil besteht darin, dass der Dichtring in einer Ebene zwischen dem stirnseitig mit dem Außenrohr verbundenen Stützflansch und dem Druckflansch wirksam ist. Entsprechend greift der Dichtring nicht in einen zwischen den beiden Rohren gebildeten radialen Ringspalt ein. Zum einen ist der Dichtring dadurch von außen einsehbar und besser zugänglich. Dies vereinfacht den Wechsel des Dichtrings, wenn die Flanschverbindungsanordnung in die Rohrleitung eingesetzt ist („eingesetzter Zustand“). Zum anderen können die Wandstärken der beiden Rohre bei der Konstruktion und Auslegung der Flanschverbindungsanordnung besser an die Vorgaben angepasst, und der Dichtring unabhängig von der Wandstärke der Rohre und des dazwischen gebildeten Ringspalts ausgewählt werden. Weiterhin ist von Vorteil, dass der Dichtring beim Anziehen der Schrauben zwischen dem Druckflansch und dem Stützflansch komprimiert und aufgrund der konischen Stützfläche gegen die Außenseite des Innenrohrs gepresst wird. Des Weiteren ist von Vorteil, dass die beiden Rohre jeweils über einen eigenen Anschlussflansch verfügen. Auf diese Weise kann die Flanschverbindungsanordnung unmittelbar an Flansche von Armaturen oder Rohrleitungsabschnitten angeflanscht werden.
Eine besonders gute Abdichtung zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr wird erreicht, wenn die konische Stützfläche einen Winkel von 30 Grad bis 60 Grad mit einer Längsachse der beiden Rohre einschließt. Der Winkel der konischen Stützfläche öffnet sich zum Anschlussflansch des Innenrohrs und somit in einer Richtung weg vom Außenrohr.
Der Stützflansch und der Dichtflansch sind insbesondere so gestaltet, dass sie auch in verspanntem Zustand keine axiale Überlappung aufweisen, so dass der Dichtring zwischen diesen nach außen sichtbar ist. Hierfür kann der Stützflansch eine flache, insbesondere radiale Stirnfläche aufweisen, in die das öffnungsseitige Ende der konischen Stützfläche mündet. Der Stützflansch und der Dichtflansch haben also vorzugsweise keinen axialen Vorsprung oder Hülsenansatz, sondern insgesamt flache Stirnseiten. Vorzugsweise ist die Druckfläche des Druckflanschs eine Radialfläche. Dadurch drückt der Druckflansch flächig gegen den Dichtring, wodurch eine Beschädigung des Dichtrings durch den Druckflansch verhindert wird.
Des Weiteren kann der Dichtring den Stützflansch in montiertem Zustand axial überragen. Dadurch wird die Dichtwirkung der Dichteinheit optimiert. Insbesondere kann der Dichtring einen Querschnitt aufweisen, der größer ist als der radiale Ringspalt zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr, wobei der Querschnitt des Dichtrings insbesondere größer als 8 Millimeter sein kann.
Um die Dichtwirkung der Dichteinheit weiter zu verbessern, kann der Innendurchmesser des Stützflanschs und/oder des Dichtflanschs kleiner sein als der Innendurchmesser des Außenrohrs. Vorzugsweise erstreckt sich die Stützfläche radial innen bis an die zentrale Aussparung des Stützflanschs, durch die sich das Innenrohr erstreckt. Damit kann der Dichtring eng am Innenrohr anliegen.
Vorzugsweise ist die Wanddicke des Außenrohrs und/oder des Innenrohrs kleiner als die axiale Dicke des Stützflanschs und/oder des Druckflanschs. Der Stützflansch und/oder der Druckflansch können Zukaufteile sein, wodurch die Herstellung der Flanschverbindungsanordnung vereinfacht wird. Die axiale Dicke des Stützflanschs kann größer, kleiner oder gleich der axialen Dicke des Druckflanschs sein. Der Stützflansch kann stirnseitig am Außenrohr insbesondere mittels Schweißverbindung befestigt sein. Der Druckflansch ist ein separates Bauteil, das relativ zum Stützflansch entlang der Längsachse verstellbar und mittels der Schrauben in seiner Lage relativ zum Stützflansch feststellbar ist. Von Vorteil ist weiterhin, dass die axiale Dicke des Stützflanschs und/oder des Druckflanschs unabhängig von der Wanddicke des Außenrohrs und/oder des Innenrohrs sowie unabhängig von der Dicke der Anschlussflansche ausgelegt werden kann. Die Dicke des Innenrohrs beziehungsweise Außenrohrs orientiert sich generell an den Nennweiten und Arbeitsdrücken. Beispielsweise kann das Innenrohr und/oder das Außenrohr eine Wanddicke von mindestens 2,0 Millimeter aufweisen. Als obere Grenze kann die Wanddicke beispielsweise kleiner gleich 5,0 Millimeter sein, wobei je nach Nennweiten und Arbeitsdrücken auch größere Wanddicken möglich sind. Die Dicke des Stützflanschs ist vorzugsweise größer als die der Rohre und/oder kleiner als die der Anschlussflansche und kann beispielsweise mehr als 4,0 Millimeter betragen.
Weiterhin kann die axiale Dicke des Stützflanschs und/oder des Druckflanschs kleiner sein als die Dicke der Anschlussflansche der beiden Rohre. Dadurch wird eine kostengünstig herzustellende und gut handhabbare Flanschverbindungsanordnung bereitgestellt. Denn im Unterschied zu den beiden Anschlussflanschen, die eine sichere und stabile Anbindung der Flanschverbindungsanordnung an die benachbarten Rohrabschnitte beziehungsweise Armaturen der Rohrleitung gewährleisten müssen, dienen der Stützflansch und der Druckflansch zusammen mit dem Dichtring einzig dem Abdichten der beiden Rohre gegeneinander, weshalb der Stützflansch und/oder der Druckflansch im Vergleich zu den Anschlussflanschen schwächer ausgelegt sein können/kann. Grundsätzlich kann die axiale Dicke des Stützflanschs und/oder des Druckflanschs aber auch der Dicke der Anschlussflansche der beiden Rohre entsprechen.
Des Weiteren kann der Außendurchmesser des Stützflanschs und/oder des Druckflanschs kleiner sein als der Außendurchmesser der Anschlussflansche der beiden Rohre.
Um eine kompakt bauende Dichteinheit bereitzustellen, können die umfangsverteilten Bohrungen im Druckflansch und im Stützflansch bezogen auf die Längsachse der Rohre auf einem kleineren Radius liegen als die Bohrungen der Anschlussflansche der Rohre.
Eine Länge der jeweiligen Schraube kann maximal dem 2,0-fachen eines Abstandes zwischen zwei voneinander abgewandten Flanschseiten des Druckflanschs und des Stützflanschs entsprechen. Beim Eindrehen der Schrauben in die Gewindebohrungen im Stützflansch wird der Druckflansch hin zum Stützflansch verlagert und gegen diesen verspannt. Aufgrund der geringen Länge der Schrauben ist die Dichteinheit im eingesetzten Zustand einfach zu montieren. Die Schrauben können auf einfache Weise festgezogen werden, nachdem die Rohre zwischen dem benachbarten Rohrabschnitt beziehungsweise der Armatur der Rohrleitung eingesetzt, auf die geforderte Länge auseinandergezogen wurden und die Anschlussflansche an Nachbarflansche der Rohrleitungsabschnitte angeschlossen wurden.
Durch die teleskopbierbare Ausgestaltung der beiden Rohre zueinander ermöglicht die Flanschverbindungsanordnung einen Längenausgleich, sodass eine Armatur neben den zusammengeschobenen Rohren der Flanschverbindungsanordnung einfacher in das Rohrleitungssystem eingefügt werden kann. Anschließend können die Anschlussflansche mit einem benachbarten Rohrabschnitt beziehungsweise einer Armatur verbunden werden. Zur Demontage der benachbarten Armatur können die Rohre der Flanschverbindungsanordnung wieder zusammengeschoben werden, um axial Raum für ein Lösen und Entfernen der Armatur aus der Rohrleitung zu schaffen. Vorzugsweise ist die Länge des Außenrohrs kleiner als die Länge des Innenrohrs und/oder größer als die halbe Länge des Innenrohrs. Hierdurch ergibt sich eine gute Zugänglichkeit für die Einstellung beziehungsweise Montage.
Weiterhin kann die Flanschverbindungsanordnung im eingesetzten Zustand Längenänderungen innerhalb der Rohrleitung ausgleichen. Derartige Längenänderungen können beispielsweise durch Temperaturdifferenzen bedingte Dehnungen sein, die durch die teleskopierbar zueinander verstellbaren Rohre der Flanschverbindungsanordnung ausgeglichen werden können.
Wenn die Flanschverbindungsanordnung im eingesetzten Zustand keine Dehnungen der Rohrleitung ausgleichen soll beziehungsweise muss, kann die Länge der Flanschverbindungsanordnung fixierbar sein. Insbesondere können Feststellmittel vorgesehen sein, mit denen die Anschlussflansche der beiden Rohre abstandsfest miteinander verbindbar sind. Dadurch kann die Flanschverbindungsanordnung auf der benötigen Länge zwischen dem benachbarten Rohrabschnitt beziehungsweise der Armatur der Rohrleitung fixiert werden.
Als Feststellmittel können beispielsweise Gewindestangen verwendet werden, die nach dem Einsetzen der Flanschverbindungsanordnung in die Rohrleitung an den Anschlussflanschen verschraubt werden. Die Gewindestangen können neben der Längenfixierung zugleich die Flanschverbindungen zwischen den Anschlussflanschen der beiden Rohre und den Nachbarflanschen des Anschlussrohres beziehungsweise der Armatur herstellen. Vorzugsweise dienen die Gewindestangen dann auch dazu, eine zugfeste Verbindung in der Rohrleitung beziehungsweise im Rohrleitungssystem zwischen den Anschlussteilen herzustellen.
Zum Festziehen der Schrauben der Dichteinheit im eingesetzten Zustand der Flanschverbindungsanordnung zu vereinfachen, können der Druckflansch und der Stützflansch über den Umfang verteilt mehrere radiale Vorsprünge aufweisen, in denen die Bohrungen für die Schrauben ausgebildet sind. Insbesondere können die radialen Vorsprünge des Druckflanschs und des Stützflanschs in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei der Gewindestangen angeordnet sein. Die Gewindestange können somit den Druckflansch und den Stützflansch in den zwischen den radialen Vorsprüngen gebildeten Freiräumen übergreifen. In den Umfangsabschnitten zwischen den radialen Vorsprüngen haben der Druckflansch und/oder der Stützflansch einen Ringsteg mit reduzierter radialer Breite. Dabei ist ein Außendurchmesser des Druckflanschs und/oder des Stützflanschs in einem solchen Umfangsabschnitt zwischen zwei Vorsprüngen vorzugsweise kleiner ist als das 1,1-fache des Außendurchmessers des Außenrohres. Dies trägt zu einer radial kompakten Bauweise bei.
Die beiden Rohre der Flanschverbindungsanordnung können aus Edelstahl hergestellt sein. Alternativ können die Rohre auch aus unlegiertem Stahl hergestellt sein, der über gute Schweißeigenschaften verfügen kann. Beispielsweise können die Rohre aus P235, P250GH (Bezeichnung nach EN 10216-1) hergestellt sein und können anschließend mit einer elektrostatischen Kunststoffbeschichtung (abgekürzt: EKB-Beschichtung) versehen worden sein. Der Stützflansch und/oder der Druckflansch kann aus demselben Material hergestellt sein, aus dem die Rohre hergestellt sind. Weitere ähnliche Materialen, wie beispielsweise Gussmaterialien, sind ebenfalls möglich.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

1 eine Flanschverbindungsanordnung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
2 die Flanschverbindungsanordnung aus 1 in Seitenansicht;
3 die Flanschverbindungsanordnung aus 1 in Draufsicht;
4 die Flanschverbindungsanordnung in Längsschnittansicht entlang der Linie IV-IV aus 3;
5 die Flanschverbindungsanordnung in Teilexplosionsdarstellung;
6 eine Flanschverbindungsanordnung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht; und
7 die Flanschverbindungsanordnung aus 6 in Längsschnittansicht.

Die 1 bis 5 zeigen eine Flanschverbindungsanordnung für eine (nicht gezeigte) Rohrleitung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flanschverbindungsanordnung kann auch als Pass- und Ausbaustück bezeichnet werden.
Die Flanschverbindungsanordnung umfasst ein zylindrisches Außenrohr 1 und ein zylindrisches Innenrohr 2, die entlang einer gemeinsamen Längsachse X teleskopartig zueinander verstellbar sind. Der Außendurchmesser des Innenrohrs 2 ist folglich kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 1. An voneinander abgewandten Enden weisen die beiden Rohre 1, 2 jeweils einen Anschlussflansch 3, 4 zum Verbinden mit einem Anschlussstück der Rohrleitung beziehungsweise des Rohrleitungssystems auf. Die Anschlussflansche 3, 4 sind mit über den Umfang verteilt angeordneten, axial ausgerichteten Durchgangsbohrungen 5 versehen, wie in der 3 gezeigt ist.
Weiterhin weist die Flanschverbindungsanordnung zu deren Längenfixierung Feststellmittel 6, 7, 8 auf, mit denen ein geforderter Abstand zwischen den beiden Anschlussflanschen 3, 4 fixiert werden kann. Konkret umfassen die Feststellmittel Gewindestangen 6, die die Durchgangsbohrungen 5 der Anschlussflansche 3, 4 durchgreifen. Der Übersichtlichkeit halber sind in den 1 bis 5 nur jeweils eines der, hier exemplarisch acht, Feststellmittel 6, 7, 8 beziehungsweise der Durchgangsbohrungen 5 mit Bezugszeichen versehen. Die Feststellmittel weisen auf die Gewindestangen 6 aufgeschraubte Muttern 7, 8 auf, die die beiden Rohre 1, 2 über deren Anschlussflansche 3, 4 verspannen beziehungsweise in deren Abstand zueinander festlegen. Grundsätzlich können die Gewindestangen 6 auch dazu dienen, um die Flanschverbindung zwischen den Anschlussflanschen 3, 4 und benachbarten Flanschen der Anschlussstücke der Rohrleitung herzustellen. Dann können zwischen den außenliegenden Muttern 8 und den Anschlussflanschen 3, 4 die benachbarten Flansche der Anschlussstücke angeordnet sein. Zwischen den einzelnen Flanschverbindungen können in an sich bekannter Weise Flanschdichtungen vorgesehen sein.
In dem in der 4 gezeigten Längsschnitt ist erkennbar, dass in einem Überdeckungsbereich, in dem sich die einander zugewandten Enden der beiden Rohre 1, 2 axial überdecken, ein radialer Ringspalt 9 gebildet ist. Der Innendurchmesser des Ringspalts 9 entspricht dem Außendurchmesser des Innenrohrs 2 und der Außendurchmesser des Ringspalts 9 entspricht dem Innendurchmesser des Außenrohrs 1. Zum Abdichten des Ringspalts 9 ist eine Dichtungseinheit 10 vorgesehen, sodass die beiden Rohre 1, 2 an den einander zugewandten Enden gegeneinander abgedichtet sind. Die Dichtungseinheit 10 ist außerhalb des Überdeckungsbereichs, respektive des Ringspalts 9 angeordnet. Insbesondere in der 2 ist gut erkennbar, dass die Flanschverbindungsanordnung, hier, so konstruiert ist, dass die Dichtungseinheit 10 zumindest in etwa mittig zwischen den beiden Anschlussflanschen 3, 4 angeordnet ist.
Die Dichtungseinheit 10 umfasst einen Stützflansch 11, einen Druckflansch 12, hier exemplarisch vier, Schrauben 13 zum Verspannen des Druckflanschs 12 gegen den Stützflansch 11 und einen zwischen dem Stützflansch 11 und dem Druckflansch 12 angeordneten Dichtring 14.
Der Stützflansch 11 ist stirnseitig mit dem Außenrohr 1 verbunden. An einer vom Ringspalt 9 abgewandten Oberseite des Stützflanschs 11 ist eine Stützfläche 15 ausgebildet, die unmittelbar in Anlage mit dem Dichtring 14 ist. Die Stützfläche 15 ist konisch gestaltet und schließt mit der Längsachse X einen Winkel α ein, der sich zum Anschlussflansch 4 des Innenrohrs 2 hin öffnet. Der Winkel α kann von 30 Grad bis 60 Grad betragen. Die Stützfläche 15 ist in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet und umschließt eine zentrale Öffnung 16 zum Durchgriff des Innenrohrs 2. Der Durchmesser der zentralen Öffnung 16 ist kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 1 und kann zumindest in etwa dem mittleren Kreisringdurchmesser des Ringspalts 9 entsprechen.
Der Stützflansch 11 weist über den Umfang verteilt mehrere radiale Vorsprünge 17 auf, die relativ zur Stützfläche 15 radial außenliegend ausgebildet sind. Die Anzahl der Vorsprünge 17 entspricht der Anzahl an Schrauben 13. Jeder Vorsprung 17 ist mit einer axial ausgerichteten Gewindebohrung 18 für eine der Schrauben 13 versehen. Grundsätzlich könnte der Stützflansch 11 statt der Gewindebohrungen 18 auch gewindelose Durchbrüche zum Durchgriff der Schrauben 13 aufweisen, wobei dann auf die freien Enden der Schrauben 13 Muttern aufgeschraubt sein könnten.
Der Druckflansch 12 ist ein selbstständiges Bauteil, das relativ zum Stützflansch 11 entlang der Längsachse X verstellbar ist. Der Druckflansch 12 weist über den Umfang verteilt mehrere radiale Vorsprünge 19 auf, wobei die Anzahl der Vorsprünge 19 der Anzahl an Schrauben 13 entspricht. Jeder Vorsprung 19 des Druckflanschs 12 ist mit einem axial ausgerichteten gewindelosen Durchbruch 20 für eine der Schrauben 13 versehen.
Die Vorsprünge 17, 19 des Stützflanschs 11 und des Druckflanschs 12 sind paarweise einander axial überdeckend angeordnet. Der maximale Außendurchmesser des Stützflanschs 11 und derjenige des Druckflanschs 12 können gleich groß sein. Im Vergleich zum Außendurchmesser der Anschlussflansche 3, 4 der beiden Rohre 1, 2 ist der Außendurchmesser des Stützflanschs 11 beziehungsweise des Druckflansch 12 kleiner. Die radialen Vorsprünge 17, 19 sind in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei der Gewindestangen 6 angeordnet, wie insbesondere in den 1 und 5 erkennbar ist. Die umfangsverteilen Gewindebohrungen 18 im Stützflansch 11 beziehungsweise die umfangsverteilen Durchbrüche 20 im Druckflansch 12 sind bezogen auf die Längsachse X auf einem kleineren Radius als die Durchgangsbohrungen 5 der Anschlussflansche 3, 4 der beiden Rohre 1, 2 angeordnet.
Die Schrauben 13 stützen sich mit deren Schraubenköpfen 21 an einer vom Stützflansch 11 abgewandten Flanschseite 22 des Druckflanschs 12 ab und sind mit deren Schraubenschäften 23 in die Gewindebohrungen 18 des Stützflanschs 11 eingeschraubt. Durch Eindrehen der umfangsverteilten Schrauben 13 wird der Druckflansch 12 axial hin zum Stützflansch 11 verlagert, sodass der Druckflansch 12 gegen den Stützflansch 11 verspannbar ist. Die Länge L13 der jeweiligen Schraube 13 entspricht maximal dem 2,0-fachen eines Abstandes A zwischen der Flanschseite 22 des Druckflanschs 12 und einer vom Druckflansch 12 abgewandten Flanschseite 24 des Stützflanschs 11.
Der Druckflansch 12 weist weiterhin eine dem Stützflansch 11 zugewandte Druckfläche 25 auf, die relativ zu den Durchbrüchen 20 radial innenliegend angeordnet ist. Der Dichtring 14 liegt unmittelbar an der Druckfläche 25 an, die eine Radialfläche ist und somit senkrecht zur Längsachse X ausgerichtet ist. Die Druckfläche 25 ist in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet und umschließt eine zentrale Öffnung 26 zum Durchgriff des Innenrohrs 2. Der Durchmesser der zentralen Öffnung 26 des Druckflanschs 12 entspricht zumindest in etwa dem Durchmesser der zentralen Öffnung 16 des Stützflanschs 11.
Die axiale Dicke D11 des Stützflanschs 11 und die axiale Dicke D12 des Druckflanschs 12 sind gleich groß. Im Vergleich zur Dicke D3, D4 der Anschlussflansche 3, 4 können die axialen Dicken D11, D12 des Stützflanschs 11 beziehungsweise des Druckflanschs 12 kleiner oder gleich groß sein. Weiterhin kann die axiale Dicke D11, D12 des Stützflanschs 11 beziehungsweise des Druckflanschs 12 größer sein als die Wanddicke D1, D2 des Außenrohrs 1 beziehungsweise des Innenrohrs 2. Die Wanddicke D1, D2 der beiden Rohre 1, 2 kann relativ zueinander gleich groß sein und kann mindestens 2,0 Millimeter betragen. Nennweiten- und Arbeitsdruckbedingt können die Wanddicken auch größer als 2,0 Millimeter sein.
Der Dichtring 14 ist ein in Umfangsrichtung geschlossener Dichtring, der auch als O-Ring bezeichnet werden kann. Dieser kann aus einem Elastomer wie beispielsweise Gummi oder einem anderen geeigneten, gummielastischen oder vergleichbare Eigenschaften aufweisenden Kunststoff bestehen. Der Dichtring 14 weist einen Querschnitt auf, der größer ist als der Ringspalt 9 zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2. Der Querschnitt des Dichtrings 14 kann beispielsweise größer als 8 Millimeter und/oder kleiner als 15 Millimeter sein.
Der Dichtring 14 ist zwischen dem Stützflansch 11 und dem Druckflansch 12 angeordnet und überragt den Stützflansch 11 axial. Beim Verspannen des Druckflanschs 12 gegen den Stützflansch 11 drückt der Druckflansch 12 den unmittelbar an der Druckfläche 25 anliegenden Dichtring 14 gegen die konische Stützfläche 15 des Stützflanschs 11. Dadurch wird der Dichtring 14 radial nach innen gegen die Außenseite, respektive die Mantelfläche des Innenrohrs 2 gepresst. Insbesondere in der 4 ist gut erkennbar, dass der Dichtring 14 in einer radialen Dichtebene E zwischen dem stirnseitig mit dem Außenrohr 1 verbundenen Stützflansch 11 und dem gegen den Stützflansch 11 verspannbaren Druckflansch 12 wirksam ist. Damit liegt der Dichtring 14 möglichst eng an der Außenseite des Innenrohrs 2 an.
Um die Flanschverbindungsanordnung in deren Länge zu verändern, kann zunächst die Verspannung des Druckflanschs 12 gegen den Stützflansch 11 und die Feststellmittel 6, 7, 8 gelockert werden, um die teleskopierbare Zuordnung der beiden Rohre 1, 2 zueinander zu verändern. Wenn die Länge der Flanschverbindung vergrößert werden soll, können die außenliegenden Muttern 8 weiter rausgeschraubt und die Anschlussflansche 3, 4 durch Auseinanderziehen der Rohre 1, 2 nachgeführt werden. Wenn dagegen die Länge der Flanschverbindung verkleinert werden soll, können die innenliegenden Muttern 7 weiter reingeschraubt und die Anschlussflansche 3, 4 durch weiteres Ineinanderschieben der Rohre 1, 2 aufeinander zubewegt werden. Anschließend werden die Rohre 1, 2 über deren Anschlussflansche 3, 4 zwischen den Muttern 7, 8 verspannt beziehungsweise in deren Abstand zueinander festlegt. Danach kann zum Abdichten der einander zugewandten Enden der beiden Rohre 1, 2 der Druckflansch 12 durch Eindrehen der Schrauben 13 wieder gegen den Stützflansch 11 verspannt werden. In an sich bekannter Weise können die Feststellmittel auch Unterlegscheiben 27 aufweisen.
Die 6 und 7 zeigen eine Flanschverbindungsanordnung für eine (nicht gezeigte) Rohrleitung beziehungsweise Rohrleitungssystem nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Flanschverbindungsanordnung kann auch als Pass- und Ausbaustück/Dehnungsstück bezeichnet werden.
Die Flanschverbindungsanordnung nach der zweiten Ausführungsform, wie in den 6 und 7 gezeigt, und die Flanschverbindungsanordnungen nach der ersten Ausführungsform, wie in den 1 bis 5 gezeigt, sind baugleich. Der einzige Unterschied liegt darin, dass die Flanschverbindungsanordnung nach der zweiten Ausführungsform ohne Längenfixierung gestaltet ist und entsprechend keine Feststellmittel 6, 7, 8 umfasst, sodass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise abgewandelte Einzelheiten mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den 1 bis 5.
Dadurch, dass die Flanschverbindungsanordnungen nach der zweiten Ausführungsform ohne Längenfixierung gestaltet ist, kann die Flanschverbindungsanordnung durch Veränderung der teleskopierbaren Zuordnung der beiden Rohre 1, 2 zueinander in der Rohrleitung auftretende Längenänderungen ausgleichen. Über die Durchgangsbohrungen 5 in den Anschlussflanschen 3, 4 kann die Flanschverbindungsanordnung an benachbarte Flansche der Anschlussstücke der Rohrleitung mittels (nicht gezeigter) Schraubverbindungen angeschlossen werden.
Die erfindungsgemäßen Flanschverbindungsanordnungen bieten insgesamt den Vorteil einer einfachen und zuverlässigen Montage von Rohrabschnitten und Armaturen, mit und ohne Längenfixierung, welche eine zuverlässige, einfache und wartungsfreundliche Dichtungseinheit aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Außenrohr
2: Innenrohr
3: Anschlussflansch
4: Anschlussflansch
5: Durchgangsbohrung
6: Gewindestange
7: Mutter
8: Mutter
9: Ringspalt
10: Dichtungseinheit
11: Stützflansch
12: Druckflansch
13: Schrauben
14: Dichtring
15: Stützfläche
16: Öffnung
17: Vorsprung
18: Gewindebohrung
19: Vorsprung
20: Durchbruch
21: Schraubenkopf
22: Flanschseite
23: Schraubenschaft
24: Flanschseite
25: Druckfläche
26: Öffnung
27: Unterlegscheiben
α: Winkel
A: Abstand
D: Dicke
E: Dichtebene
L: Schraubenlänge
X: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 836719 B [0003]
CN 2777329 Y [0004]
DE 805470 C [0005]
DE 1950925 A [0006]

Claims

Flanschverbindungsanordnung für ein Rohrleitungssystem, umfassend: ein Außenrohr (1) und ein Innenrohr (2), die teleskopartig zueinander verstellbar sind, an voneinander abgewandten Enden jeweils einen fest angebrachten, insbesondere angeschweißten Anschlussflansch (3, 4) zum Verbinden mit einem Anschlussstück des Rohrleitungssystems aufweisen und an einander zugewandten Enden mittels einer Dichtungseinheit (10) gegeneinander abgedichtet sind, wobei die Dichtungseinheit (10) einen mit dem Außenrohr (1) verbundenen Stützflansch (11), einen mittels mehrerer umfangsverteilter Schrauben (13) mit dem Stützflansch verspannbaren Druckflansch (12) und einen zwischen dem Stützflansch (11) und dem Druckflansch (12) angeordneten Dichtring (14) aufweist, wobei der Stützflansch (11) auf einer Stirnseite des Außenrohres (1) aufgesetzt und mit diesem fest verbunden, insbesondere verschweißt ist, wobei ein Innendurchmesser des Stützflanschs (11) kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohrs (1) und größer ist als der Außendurchmesser des Innenrohrs (2), wobei in verspanntem Zustand der Dichtring (14) unmittelbar mit einer konischen Stützfläche (15) des Stützflanschs (11) und einer Druckfläche (25) des Druckflanschs (12) abdichtend in Anlage ist, wobei der Dichtring zwischen dem Stützflansch (11) und dem Dichtflansch (12) von außen sichtbar ist.
Flanschverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Außenrohrs (1) kleiner ist als die Länge des Innenrohrs (2) und größer ist als die halbe Länge des Innenrohrs (2).
Flanschverbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (25) des Druckflanschs (12) eine Radialfläche ist und, dass der Innendurchmesser des Druckflanschs (12) kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohrs (1).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (14) den Stützflansch (11) in verspanntem Zustand axial überragt und einen Querschnitt aufweist, der größer ist als ein radialer Ringspalt (9) zwischen dem Außenrohr (1) und dem Innenrohr (2), wobei der Querschnitt des Dichtrings (14) insbesondere größer als 8 Millimeter ist.
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Dicke (D11) des Stützflanschs (11) kleiner oder gleich der axialen Dicke (D12) des Druckflanschs (12) ist, wobei die axiale Dicke (D11, D12) des Stützflanschs (11) und/oder des Druckflanschs (12) größer ist als die Wanddicke (D1, D2) des Außenrohrs (1) und/oder des Innenrohrs (2).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke (D1, D2) des Außenrohrs (1) und/oder des Innenrohrs (2) mindestens 2,0 Millimeter beträgt.
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Dicke (D11, D12) des Stützflanschs (11) und/oder des Druckflanschs (12) kleiner ist als die Dicke (D3, D4) der Anschlussflansche (3, 4).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Stützflanschs (11) und/oder Druckflanschs (12) kleiner ist als der Außendurchmesser der Anschlussflansche (3, 4).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsverteilte Bohrungen (20, 18) für die Schrauben (13) im Druckflansch (12) und im Stützflansch (11) bezogen auf die Längsachse (X) der Rohre (1, 2) auf einem kleineren Radius liegen als Durchgangsbohrungen (5) der Anschlussflansche (3, 4).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckflansch (12) und der Stützflansch (11) über den Umfang verteilt mehrere radiale Vorsprünge (19, 17) aufweisen, in denen Bohrungen (20, 18) für die Schrauben (13) ausgebildet sind, wobei ein Außendurchmesser des Druckflanschs (12) und des Stützflanschs (11) in einem Umfangsabschnitt zwischen zwei radialen Vorsprüngen (19, 17) kleiner ist als das 1,1-fache des Außendurchmessers des Außenrohres (1).
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L13) der jeweiligen Schraube (13) maximal dem 2,0-fachen eines Abstandes (A) zwischen zwei voneinander abgewandten Flanschseiten (22, 24) des Druckflanschs (12) und des Stützflanschs (11) entspricht.
Flanschverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Feststellmittel (6, 7, 8) vorgesehen sind, mit denen die Anschlussflansche (3, 4) abstandsfest miteinander verbindbar sind, wobei die Feststellmittel (6, 7, 8) Gewindestangen (6) umfassen, und die radialen Vorsprünge (19, 17) des Druckflanschs (12) und des Stützflanschs (11) in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei der Gewindestangen (6) angeordnet sind.