DE1103092B

DE1103092B - Verbindung fuer Hochdruckrohre mit Endflanschen oder Endbunden

Info

Publication number: DE1103092B
Application number: DEL22282A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-06-24
Filing date: 1955-06-24
Publication date: 1961-03-23

Description

Verbindung für Hochdruckrohre mit Endflanschen oder Endbunden Die Erfindung betrifft eine Verbindung für Hochdruckrohre mit Endflanschen oder Endbunden, deren einander gegenüberliegende Stirnseiten, mit je einer Ringnut versehen sind, in die ein Dichtungsring in der Form eines Rohrabschnittes mit nach innen durchgewölbtem oder durchgeknicktem Mittelteil eingelegt und bei satt aufeinand;erliegenden Flanschen an den Nutwänden axial abgestützt ist, wobei der von dem Dichtungsring abgeteilte innere Ringraum der Nuten mit dem Innenraum der Rohrleitung in Verbindung steht.
Bei einer bekannten Rohrverbindung dieser Art besteht der nach innen, durchgewölbte Dichtungsring aus einem elastischen Metall hoher Festigkeit. Er wird durch den in der Rohrleitung herrschenden und auf seine Innenfläche wirkenden Druck unter Beibehaltung seiner Wölbung mit seinen Stirnkanten in die radial äußeren Ecken der einander gegenüberliegenden Flanschringnuten gepreßt. Seine Außenfläche bleibt dabei im Abstand von. den in Richtung auf die Flanschstirnfläche konisch erweiterten Außenwänden der Flanschringnuten. Da bei dieser Rohrverbindung die Abdichtung nur auf zwei umlaufenden Kanten innerhalb des. von den Nuten gebildeten Ringraumes erfolgt, ist eine sehr sorgfältige Bearbeitung der dichtenden Kanten notwendig. Nachteilig ist außerdem, daß der Dichtungsring die Trennfuge der Flansche mit radialem Abstand überbrückt und in diesem Bereich nicht satt an den Außenwänden der Nuten anliegt.
In Abänderung dieser bekannten Rohrverbindung wird die Erfindung darin gesehen, daß der Dichtungsring in an sich bekannter Weise aus plastisch verformbarem Metall, z B. Weicheisen, besteht und daß die Nuten in den Flanschen folgende Gestaltungsmerkmale aufweisen: a) In an sich bekannter Weise sind die Nuten an ihren Außenwänden zylindrisch, an ihren Innenwänden in Richtung auf die Flanschstirnflächen konisch erweitert unter einem Winkel, der größer ist als der Neigungswinkel der Randabschnitte des gewölbten, oder geknickten., noch nicht unter Pressung stehenden Dichtungsringes; b) Weite und Tiefe der Nuten sind so auf die Dicke der Ränder des Dichtungsringes und auf seine axiale Breite abgestimmt, daß kreisförmige Berührungslinien zwischen Nuten und Dichtungsring vorhanden sind, und zwar bereits dann., wenn die Flanschsti:rnflächen noch einen geringen. Abstand voneinander entfernt sind.
Durch die erfindungsgemäße Kombination dieser Merkmale wird eine einwandfreie Abdichtung der Rohrverbindung auch bei hohen Drücken gewährleistet, da sich der plastisch verformbare und bis in seine Strecklage durchdrückbare Dichtungsring unter der Wirkung des abzudichtenden. Druckes. mit seiner gesamten äußeren Mantelfläche gegen die zylindrische Außenwand des von den Flanschringnuten gebildeten Ringraumes anlegt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und aus der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen Abb. 1 bis 3 Längsschnitte der erfindungsgemäßen Rohrverbindung mit drei verschiedenen Lagen des Dichtungsringes, Abb. 4 eine andere Ausführungsform im Längsschnitt und Abb. 5 einen abgeänderten Dichtungsring.
Die abzudichtenden Rohrteile, z. B. Flansche, sind mit 1 und 2 bezeichnet. In ihren Stirnseiten befinden sich einander gegenüberliegende ringförmige Nuten 3 und 4, deren dem Rohrinneren. abgewandte Außenwände zylindrisch verlaufen, während ihre Innenwände zu den Stirnseiten hin kegelig erweitert sind.
Ein in diese Nuten passender Dichtungsring 5 besteht aus einem Rohrabschnitt aus Weicheisen, oder einer entsprechenden Legierung, dessen Mittelteil nach einwärts gewölbt oder geknickt ist.
Wesentlich ist, daß der Winkel a der kegeligen Erweiterung der Nuten 3, 4 größer ist als der Winkel b des gewölbten oder geknickten. Mittelteils des Dichtungsringes 5; wie aus Abb. 1 ersichtlich.
Vor dem Zusammenziehen der Flansche 1, 2 wird der durchgewölbte oder durchgeknickte Dichtungsring 5 in die Nuten 3, 4 eingelegt. Die Weite und Tiefe der Nuten 3, 4 sind in der Weise auf die Dicke der Ränder des Dichtungsringes und auf seine axiale Breite abgestimmt, daß kreisförmige Berührungsflächen A, B, C, D zwischen Nuten und Dichtungsring vorhanden sind, und zwar bereits dann, wenn die Flanschstirnflächen noch einen geringem Abstand e voneinander entfernt sind, wist aus Abb. 1 ersichtlich.
Die Flansche 1, 2 werden dann in Richtung der Pfeile 6, 7 der Abb. 1 zusammengezogen, bis ihre oberhalb der Nuten 3, 4 liegenden Stirnflächen gemäß Abb. 2 zum Anliegen kommen. Der Dichtungsring 5 wird dabei in die Tiefe der Nuten 3, 4 vorgeschoben und dichtet zunächst ohne Aufgabe seiner Wölbung oder Knickung gegen die Wände der Nuten 3, 4 elastisch ab. Dem Anziehen der Flansche 1, 2 leistet der Dichtungskörper 5 keinen wesentlichen Widerstand, weil er sich weiter durchbiegen und nach den Seiten ausweichen kann. Der durch dien Dichtungsring abgeteilte konische innere Ringraum der Nuten bleibt, wie Abb. 1 und 2 erkennen lassen, mit dem Innenraun der Rohrleitung in Verbindung.
Wird nach Erreichen der Stellung nach Abb. 2 der Innenraum der Rohrleitung unter hohen Druck gesetzt, so wirkt dieser gemäß Abb. 3 in Richtung der Pfeile auf den Rin- 5 ein und drückt ihn, wie darg@estellt, nach auswärts durch. Die dabei auftretende Kniehebelwirkung erzeugt nach den Rändern des. Ringes 5 hin eine sehr große Axialkraft, die den Ring in die Nuten hineinpreßt und ihn an deren zylindrischen Außenwänden zum Anliegen bringt, wodurch eine, sehr gute Dichtwirkung erreicht wird.
Durch Auflage eines weichen Werkstoffes auf den Dichtungsring durch Kleben, Spritzen, Plattieren oder auf ähnliche Weise läßt sich die Dichtwirkung noch verbessern.
Die Wandstärke des. Dichtungsringes richtet sich nach dem jeweiligen Betriebsdruck in der Rohrleitung und wird vorteilhaft so gewählt, daß der Ring in gestreckter Form bereits an den zylindrischen Außenwänden der Nuten anliegt, ehe der volle Betriebsdruck erreicht ist.
Bei fertigen Rohrleitungsanschlüssen, z. B. an. Armaturen oder Geräten, lassen sich die profilierten Nuten 3, 4 nur schwer und ungenau in die vorhandenen Normalflansche einfräsen oder eindrehen. Für diesen Fall empfiehlt es sich, besondere, mit den Ringnuten zur Aufnahme des Dichtungsringes 5 versehene Zwische.nringe 8, 9 anzubringen und diese Zwischenringe z. B. durch Schweißnähte 10, 11 an den zu verbindenden Rohrflanschen 1, 2 zu befestigen, wie in Abb. 4 dargestellt.
Um einheitliche Abmessungen der Nuten 3; 4 für verschiedene Rohrleitungs-Nenndrücke zu ermöglichen, können gemäß Abb. 5 Dichtungsringe 15 verwendet werden, deren Ränder als Wülste 13, 14 ausgebildet sind. Dabei sind die der Breite der Nuten angepaßten Abmessungen der Wülste immer gleich, während die Wandstärke des nach einwärts durchgeknickten Mittelabschnittes je nach dem Betriebsdruck verschieden ist.
Um die Elastizität der Wülste 13, 14 zu erhöhen, können sie auf ihrer Stirnseite in Umfangsrichtung geschlitzt sein, wie in Abb. 5 am Wutstrand 13 strichpunktiert angegeben. Diese Schlitze 16 können mit plastischem Material, wie z. B. Asbest od. dgl., ausgefüllt sein.
Auch ist es möglich, den ganzen nach einwärts gewölbten oder geknickten Dichtungsring als Hohlkörper auszubilden und diesen mit einer plastisch verformbaren Füllung zu versehen.
Damit etwa in dem Raum außerhalb des Dichtungsringes .eingedrungenes Druckmedium das Durch.drükken des Dichtungsringes 5 oder 15 gemäß Abb.3 und 4 nicht beeinträchtigen kann, können die aneinanderstoße;nden Stirnseiten der Flanschet, 2 oder der Zwischenringe 8, 9 außerhalb des. Dichtungsringes mit radialen Kanälen versehen, sein, die das Druckmedium nach außen entweichen lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verbindung für Hochdruckrohre mit Endflanschen oder Endbunden, deren einander gegenüberliegende Stirnseiten mit je einer Ringnut versehen sind, in die ein metallischer Dichtungsring in der Form eines Rohrabschnittes mit nach innen durchgewölbtem oder durchgeknicktem Mittelteil eingelegt und bei satt aufeinanderliegenden Flanschen an den Nutwänden axial abgestützt ist, wobei der von dem Dichtungsring abgeteilte innere Ringraum der Nuten mit dem Innenraum der Rohrleitung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (5,15) in an sich bekannter Weise aus plastisch verformbarem Metall, z. B. Weicheisen, besteht und daß die Nuten (3, 4) in den Flanschen (1, 2) folgende Gestaltungsmerkmale aufweisen: a) In an sich bekannter Weise sind die Nuten (3, 4) an ihren Außenwänden zylindrisch, an ihren Innenwänden in Richtung zu den Flanschstirnflächen hin konisch erweitert, und zwar unter einem Winkel (a), der größer ist als der Neigungswinkel (b) der Randabschnitte des gewölbten oder geknickten, aber noch nicht unter Pressung stehenden Dichtungsringes (5, 15) ; b) die Weite und Tiefe der Nuten (3, 4) sind so auf die Dicke der Ränder des Dichtungsringes (5, 15) und auf seine axiale Breite abgestimmt, daß kreisförmige Berührungslinien (A, B und C, D) vorhanden sind, und zwar bereits dann, wenn die Flanschstirnflächen noch einen geringen Abstand (e) voneinander aufweisen.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (13, 14) des Dichtungsringes (15) in an sich bekannter Weise wulstartig gestaltet sind, wobei die Abmessungen der Wülste für Leitungen verschiedener Nenndrücke gleich sind, während die Wandstärke des nach einwärts gewölbten oder geknickten Mittelabschnitts (15) dem jeweiligen Betriebsdruck angepaßt ist (Abb.5).
3. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randwülste (13, 14) des Dichtungsringes in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung geschlitzt sind.
4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13) der Randwülste mit einem Dichtungsstoff, z. B. Asbest, ausgefüllt sind.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Dichtflächen des Dichtungsringes mit einer Auflage aus plastisch verformbarem Stoff versehen sind.
6. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besondere, mit den profilierten Nuten (3,4) versehene und den Dichtungskörper (5) aufnehmende Zwischenringe (8, 9) in an sich bekannter Weise an den abzudichtenden Rohrteilen (1, 2) befestigt, z. B. angeschweißt sind (Abb. 4).
7. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (5) in an sich bekannter Weise als Hohlkörper ausgeführt und mit einer plastischen Füllung versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 492 923, 856 283; österreichische Patentschrift Nr. 150 544; schweizerische Patentschrift Nr. 298 238; britische Patentschrift Nr. 485 291; USA.-Patentschriften Nr. 2 013 293, 2 014 313, 2303114.