DE1147090B

DE1147090B - Pipe connections

Info

Publication number: DE1147090B
Application number: DEA24977A
Authority: DE
Inventors: Albert Dale Herman
Original assignee: Aeroquip Corp
Current assignee: Eaton Aeroquip LLC
Priority date: 1956-05-25
Filing date: 1956-05-25
Publication date: 1963-04-11

Description

Rohrverbindungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung, bei der an den Rohrenden befestigte, mehrfach abgewinkelte, federnde Flansche mit Hilfe einer Spannvorrichtung, die die Flansche mit Druckkomponenten in axialer und in radialer Richtung beaufschlagt, zusammengespannt und gegen einen zwischen den Flanschen angeordneten, sich in radialer Richtung frei einstellenden Dichtungsring an gegenüberliegende Seiten gepreßt werden.Pipe connections The invention relates to a pipe connection, with the multiple angled, resilient flanges attached to the pipe ends Using a clamping device that holds the flanges with pressure components in the axial and acted upon in the radial direction, clamped together and against one between the Flanges arranged, freely adjusting sealing ring in the radial direction pressed on opposite sides.

Bei einer bekannten Rohrverbindung dieser Art wird zwischen den mehrfach abgewinkelten, flanschartigen Rohrenden ein scheibenartiger Dichtungsring aus nichtmetallischem, relativ nachgiebigem Werkstoff, z. B. Asbest, mittels einer Spannschelle festgeklemmt, wobei die Berührungszone zwischen dem Dichtungsring und den flanschartigen Rohrenden flächenhaft, wenn auch möglichst schmal ist. Der beim Anspannen der Schelle auf die flanschartigen Rohrenden ausgeübte Druck ist bei dieser bekannten Anordnung nur mit seiner axial gerichteten Komponente für den Abdichtungsdruck wirksam, während seine radial gerichtete Komponente lediglich ein Gleiten der Berührungsflächen der flanschartigen Rohrenden auf den scheibenartigen Dichtungsring radial nach innen gegen den Widerstand der abgewinkelten Rohrenden bewirkt. Bei Einwirken äußerer Kräfte auf die Verbindungsstelle, z. B. bei Abwinkelungen der miteinander verbundenen Rohre gegeneinander, kann eine solche Rohrverbindung die äußeren Kräfte nicht auffangen, ohne daß die Abdichtung der Rohrverbindung darunter leiden würde.In a known pipe connection of this type is between the multiple angled, flange-like pipe ends a disk-like sealing ring made of non-metallic, relatively compliant material, e.g. B. Asbestos, clamped by means of a clamp, wherein the contact zone between the sealing ring and the flange-like pipe ends extensive, even if it is as narrow as possible. The one when tightening the clamp The pressure exerted on the flange-like pipe ends is in this known arrangement only effective with its axially directed component for the sealing pressure while its radially directed component merely a sliding of the contact surfaces of the flange-like pipe ends on the disk-like sealing ring radially inwards causes against the resistance of the angled pipe ends. When external Forces on the junction, e.g. B. at bends of the interconnected Pipes against each other, such a pipe connection cannot absorb the external forces, without the sealing of the pipe connection would suffer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Rohrverbindung unter Verwendung von nur metallischen Bestandteilen so zu verbessern, daß die im Betrieb, z. B. durch Rohrabwinkelungen oder durch Axialzug die Verbindungsstelle beanspruchenden äußeren Kräfte weitestgehend aufgefangen werden, ohne die Abdichtung zu beeinträchtigen.The invention is based on the object of such a pipe connection using only metallic components so that the im Operation, e.g. B. by pipe bends or by axial pull the connection point demanding external forces are largely absorbed without the seal to affect.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Flansche im Querschnitt V-förmig abgewinkelt sind, wobei die V-Spitze radial außen liegt, daß die Spannvorrichtung in an sich bekannter Weise am Außenrand der radial nach außen gerichteten Außenschenkel angreift und daß das freie Ende der radial nach innen gerichteten Innenschenkel an den Dichtungsring aus metallischem Werkstoff in Linienberührung nach Art einer Schneidringdichtung angepreßt ist. Bei einer Rohrverbindung nach der Erfindung wirken sich die an den Flanschen angreifenden Kräfte derart aus, daß die auf den freien Enden der Innenschenkel übertragenen Kräfte stets sowohl mit ihrer axialen als auch mit ihrer radialen Komponente für den Abdichtungsdruck auf den Dichtungsring wirksam sind. Eine derartige Rohrverbindung ist den bekannten Verbindungen dadurch überlegen, daß auch bei Änderung der in der Rohrleitung selbst auftretenden, axial gerichteten Kräfte oder der an den Schellen angreifenden äußeren Kräfte, die sich z. B. durch Verschwenken der verbundenen Rohrteile um den Verbindungspunkt innerhalb gewisser Grenzen ergeben können, durch die spezielle Ausbildung der Rohrendflansche stets solche Reaktionskräfte hervorgerufen werden, daß sich der Druck, mit welchem die freien Enden der Innenschenkel am Dichtungsring angreifen, nicht merklich ändert. Eine solche Rohrverbindung ist daher auch für Druckleitungen geeignet, in denen starke Temperaturschwankungen auftreten.To solve this problem it is provided that the flanges in cross section Are angled V-shaped, with the V-tip lying radially outside that the clamping device in a manner known per se on the outer edge of the radially outwardly directed outer leg engages and that the free end of the radially inwardly directed inner leg to the sealing ring made of metallic material in line contact in the manner of a Cutting ring seal is pressed on. Act in a pipe connection according to the invention the forces acting on the flanges are such that those on the free Ends of the inner leg always transmit forces with both their axial and effective with its radial component for the sealing pressure on the sealing ring are. Such a pipe connection is superior to the known connections in that that even with a change in the axial direction occurring in the pipeline itself Forces or the external forces acting on the clamps, which z. B. by Pivoting the connected pipe parts around the connection point within certain Limits can always arise due to the special design of the pipe end flanges Such reaction forces are caused that the pressure with which the attack free ends of the inner legs on the sealing ring, does not change noticeably. Such a pipe connection is therefore also suitable for pressure lines in which strong temperature fluctuations occur.

Einige weitere Merkmale und Variationen des Grundgedankens der Erfindung sind an Hand der Zeichnung im einzelnen noch erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Leitungsrohr mit der erfindungsgemäßen Rohrverbindung in Seitenansicht, Fig. 2 einen teilweisen Axialschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Leitung längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Rohrverbindung, Fig. 4 einen teilweisen Axialschnitt in vergrößertem Maßstab durch im Abdichtungseingriff stehende Elemente der Rohrverbindung, Fig.5 eine schematische Darstellung der Kräfteverteilung an den Flanschen und der dabei auftretenden Biegung, Fig. 6 und 7 zwei Axialschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, Fig. 8 einen Axialschnitt durch einen Flansch, Fig.9 einen Axialschnitt, welcher die Wirkungsweise der Rohrverbindung bei nicht fluchtenden Rohrachsen zeigt, Fig. 10 einen teilweisen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung mit einer anderen Spannvorrichtung, Fig. 11 einen Axialschnitt durch ein spezielles Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, Fig. 12 bis 14 und 16 einen teilweisen Axialschnitt durch je eine weitere Ausführungsvariante, Fig. 15 einen teilweisen Axialschnitt durch einen Teil der Fig. 14 in vergrößertem Maßstab.Some other features and variations on the spirit of the invention are explained in detail with reference to the drawing. In this Fig. 1 shows a Cross section through a line pipe with the pipe connection according to the invention in a side view, Fig. 2 is a partial axial section through the line shown in Fig. 1 longitudinally the line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows a plan view of the pipe connection, FIG. 4 a partial axial section on an enlarged scale through in sealing engagement standing elements of the pipe connection, FIG. 5 a schematic representation of the distribution of forces on the flanges and the resulting bend, Fig. 6 and 7 two axial sections through further exemplary embodiments of the pipe connection according to the invention, FIG. 8 shows an axial section through a flange, FIG. 9 shows an axial section which shows the mode of operation of the pipe connection when the pipe axes are not aligned, Fig. 10 with a partial axial section through a pipe connection according to the invention of another clamping device, FIG. 11 shows an axial section through a special one Application example of the pipe connection according to the invention, FIGS. 12 to 14 and 16 a partial axial section through a further embodiment variant, FIG. 15 a partial axial section through part of FIG. 14 on an enlarged scale.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Rohrverbindung der vorzugsweise verwendeten Ausführungsform wiedergegeben. Hierbei sind zwei Flansche 11, 11' beispielsweise durch Schweißen bei 12 mit den Rohren 10, 10' befestigt und ein Dichtungsring 13 zwischen die Flansche 11,11' gelegt; eine Spannvorrichtung 14 umfaßt die Flansche 11, 11' und übt in Betriebsstellung in axialer und radialer Richtung Druck auf die Flansche aus.In FIGS. 1 to 4, a pipe connection of the preferred embodiment is shown. Here, two flanges 11, 11 'are attached to the pipes 10, 10', for example by welding at 12, and a sealing ring 13 is placed between the flanges 11, 11 '; a clamping device 14 comprises the flanges 11, 11 'and, in the operating position, exerts pressure on the flanges in the axial and radial directions.

Die dargestellte Spannvorrichtung 14 gehört zu den an sich bekannten Spannschellen mit zwei halbkreisförmigen, im Querschnitt V-förmigen Schellensegmenten 15, einem Spannband 16, an welchem die Segmente 15 beispielsweise durch Punktschweißung befestigt sind, und einer Verbindungsvorrichtung, welche allgemein mit 17 bezeichnet ist. Diese kann in bekannter Weise folgendermaßen aufgebaut sein: Ein T-förmiger Beschlag ist mit seinem quer verlaufenden Kopfteil 19 an einem Spannbandende in einer Schlaufe 18' gelagert; durch seinen rohrförmigen Schaft 20 ist ein T-förmiger Bolzen mit einem Schaft 21 gleitend geführt und stützt sich an ihm durch eine Schraube 23 ab; ein querverlaufendes Kopfstück 22 am entgegengesetzten Ende des T-förmigen Bogens steht mit einer Schnellkupplungslasche 24, 26 im Eingriff, welche durch einen Drehzapfen 25 in einer Schlaufe 18 am anderen Spannbandende gehalten ist. Die Schellensegmente 15 haben einen V-förmigen oder kanalartigen Querschnitt mit radial nach innen divergierenden Seitenwänden 27, welche als Backen zum Verkeilen der Flansche 11, 11' wirken und den vom Spannband 16 herrührenden Druck in eine axiale und eine radiale Komponente gegen die Flansche umformen.The clamping device 14 shown belongs to the known clamping clamps with two semicircular clamp segments 15 with a V-shaped cross-section, a clamping band 16 to which the segments 15 are fastened, for example by spot welding, and a connecting device, which is generally designated 17. This can be constructed in a known manner as follows: A T-shaped fitting is mounted with its transverse head part 19 at one end of the strap in a loop 18 '; a T-shaped bolt with a shaft 21 is slidably guided through its tubular shaft 20 and is supported on it by a screw 23; a transverse head piece 22 at the opposite end of the T-shaped arch engages a quick-release coupling 24, 26 which is held by a pivot 25 in a loop 18 at the other end of the tensioning strap. The clamp segments 15 have a V-shaped or channel-like cross-section with radially inwardly diverging side walls 27, which act as jaws for wedging the flanges 11, 11 'and transform the pressure from the clamping band 16 into an axial and a radial component against the flanges.

Wie aus Fig. 2 erkennbar, umschließen die beiden Flansche 11, 11' mit zylindrischen Ansätzen 30 die Enden der Rohre 10, 10'. Jeder zylindrische Ansatz 30 geht mit einem nach außen aufgebogenen Teil 42 in den radial nach außen gerichteten Außenschenkel 31 und dieses in den radial nach innen gerichteten Innenschenkel 32 über. Die Schenkel 31 und 32 können durch Walzen oder durch Aufweiten der Rohrrohteile an den Stellen, welche später den die beiden Schenkel verbindenden Steg 41 bilden, geformt werden. Nach Beendigung des Walzvorganges wird die vordere Stirnfläche des Innenschenkels 32 abgeschrägt, um eine stumpfkonische Fläche zu schaffen, welche in bezug auf den Dichtungsring 13 radial nach innen verläuft und so am freien Ende des Innenschenkels 32 eine messerscharfe, ringförmige Dichtkante 33 bildet. Fig.8 zeigt einen Rohrflansch, der durch spanabhebende Verformung hergestellt worden ist. Hier ist der Innenschenkel 32c mit dem Außenschenkel 31c durch den Steg 41c verbunden, welcher in radialer Richtung eine größere Materialstärke aufweist als der Steg 41 oder 41 a der Fig. 2 bzw. 6.As can be seen from FIG. 2, the two flanges 11, 11 'with cylindrical extensions 30 enclose the ends of the tubes 10, 10'. Each cylindrical extension 30 merges with an outwardly bent part 42 into the radially outwardly directed outer leg 31 and this into the radially inwardly directed inner leg 32. The legs 31 and 32 can be formed by rolling or by widening the raw pipe parts at the points which later form the web 41 connecting the two legs. After completion of the rolling process, the front face of the inner leg 32 is beveled to create a truncated conical surface which extends radially inward with respect to the sealing ring 13 and thus forms a razor-sharp, annular sealing edge 33 at the free end of the inner leg 32. FIG. 8 shows a pipe flange which has been produced by metal-cutting deformation. Here the inner leg 32c is connected to the outer leg 31c by the web 41c, which has a greater material thickness in the radial direction than the web 41 or 41a of FIGS. 2 or 6.

Der Dichtungsring 13 besteht in an sich bekannter Weise aus einem rohrförmigen Grundkörper 34 von rechteckigem oder trapezfönmigem Querschnitt und einem flachen Flansch 35, welcher sich von der Mitte des ersteren radial nach außen erstreckt. Der Flansch 35 hat im wesentlichen ebene parallele Seitenflächen 36, in welche die Dichtkanten 33 der freien Enden der Innenschenkel 32 einschneiden.The sealing ring 13 consists in a manner known per se from a tubular base body 34 of rectangular or trapezoidal cross-section and a flat flange 35 which extends radially outward from the center of the former. The flange 35 has essentially flat, parallel side surfaces 36 into which the sealing edges 33 of the free ends of the inner legs 32 cut.

In der vorzugsweise verwendeten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht der Dichtungsring 13 in an sich bekannter Weise aus einem verhältnismäßig weichen Metall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Die Dichtkanten 33 der Innenschenkel 32 sind in bekannter Weise aus einem härteren Material gefertigt, um sich unter einem axialen und radialen Druck in die Seitenflächen 36 einzugraben. Die Enden des Grundkörpers 34 verlaufen axial derart, daß ihre Außenflächen ringförmige Schultern 37 bilden. Die Dichtkanten 33 können in die Seitenflächen 36 des Flansches 35 eingreifen, ohne mit den Schultern 37 in Eingriff zu treten. Dadurch wird die Dichtung auch bei einer Kupplung verbessert, welche mit geringerer Genauigkeit hinsichtlich der zentrischen Ausrichtung und der Kreisform der Schultern 37 und Dichtkanten 33 gearbeitet ist. Der Unterschied der Durchmesser der Schultern 37 und der Kanten 33 ist hinreichend klein, so daß der Dichtungsring 13 die Flansche 11. 11' koaxial ausrichtet und Fluchtungsfehler ausgleicht.In the embodiment according to the invention that is preferably used, the sealing ring 13 consists in a manner known per se of a relatively soft metal, for example copper or aluminum. The sealing edges 33 of the inner legs 32 are made in a known manner from a harder material in order to dig into the side surfaces 36 under axial and radial pressure. The ends of the base body 34 run axially in such a way that their outer surfaces form annular shoulders 37. The sealing edges 33 can engage in the side surfaces 36 of the flange 35 without coming into engagement with the shoulders 37. As a result, the seal is also improved in the case of a coupling which is worked with less precision with regard to the central alignment and the circular shape of the shoulders 37 and sealing edges 33. The difference in the diameter of the shoulders 37 and the edges 33 is sufficiently small that the sealing ring 13 aligns the flanges 11, 11 ' coaxially and compensates for misalignments.

Wenn die Schellensegmente 15, 15' radial nach innen zusammengezogen werden, so üben sie einen Axial- und Radialdruck (Fig. 5) auf die Außen- und Innenschenkel 31, 32 aus, wobei sich die Außenschenkel 31 an ihren Krümmungsstellen 42 entsprechend den Pfeilen d zueinander biegen. Die Innenschenkel 32 werden dabei radial nach innen gebogen, wobei zugleich die Dichtkanten 33 axial gegen die Seitenflächen 36 des Flansches 35 gepreßt werden.When the clamp segments 15, 15 ' are drawn together radially inwards, they exert an axial and radial pressure (FIG. 5) on the outer and inner legs 31, 32, the outer legs 31 at their points of curvature 42 corresponding to the arrows d bend towards each other. The inner legs 32 are bent radially inwards, the sealing edges 33 being pressed axially against the side surfaces 36 of the flange 35 at the same time.

Die Dichtkanten 33 werden unter axialem und radialem Druck in das weichere Material der Seitenflächen 36 gedrückt, so daß dadurch auch bei nicht vollständig glatten Flächen 36 die Rohrverbindung gut abgedichtet wird. Beim Zusammenbau und Festziehen der Rohrverbindung berühren die Kanten 33 die Seitenflächen 36 zuerst auf einem größeren Radius, während bei zusammengepreßten Kanten 33 der Radius kleiner wird. Durch den Druck entlang der konischen Flächen der Innenschenkel 32 verursachen die Kanten 33, von den Stellen 39 (Fig. 4) der ersten Berührung ausgehend, eine Kerbwirkung. Der anfängliche Anstellwinkel des Innenschenkels 32 ist in Fig. 5 in ausgezogener Linie eingezeichnet; die gestrichelte Linie entspricht der Endlage des Innenschenkels 32.The sealing edges 33 are pressed into the softer material of the side surfaces 36 under axial and radial pressure, so that the pipe connection is thereby well sealed even if the surfaces 36 are not completely smooth. When assembling and tightening the pipe connection, the edges 33 first touch the side surfaces 36 on a larger radius, while the radius becomes smaller when the edges 33 are pressed together. As a result of the pressure along the conical surfaces of the inner legs 32 , the edges 33, starting from the points 39 (FIG. 4) of the first contact, cause a notch effect. The initial angle of attack of the inner leg 32 is shown in solid line in FIG. 5; the dashed line corresponds to the end position of the inner leg 32.

Beim Eindrücken der Kanten 33 in die Seitenflächen 36 wird eine ringförmige, vertiefte Fläche 40 (Fig. 4) geschaffen, wodurch sich die als Sitz dienenden Seitenflächen 36 den Kanten 33 anpassen: Die Dichtung bleibt dadurch auch bei etwaigen Verschiebungen der Kanten gegeneinander zuverlässig.When the edges 33 are pressed into the side surfaces 36, an annular, recessed surface 40 (FIG. 4) is created, whereby the side surfaces 36 serving as a seat adapt to the edges 33: the seal thus remains reliable even if the edges move against each other.

Die Seitenwände 27 der Schellensegmente 15 sind nach außen erweitert und divergieren in Richtung auf die Achse der Rohrverbindung, wohingegen die Außenschenke131 in flachen radialen Ebenen liegen können. Die Berührung zwischen den Seitenwänden 27 und den Außenschenkeln 31 ist damit auf eine randnahe Zone beschränkt, während der Rand selbst und der größte Teil eines Außenschenkels frei liegt, so daß beim Anziehen der Schelle die Außenschenkel 31 gegeneinanderkippen.The side walls 27 of the clamp segments 15 are widened outwards and diverge in the direction of the axis of the pipe connection, whereas the outer legs 131 can lie in flat radial planes. The contact between the side walls 27 and the outer legs 31 is thus limited to a zone close to the edge, while the edge itself and most of an outer leg is exposed, so that the outer legs 31 tilt against one another when the clamp is tightened.

Durch diese Anordnung gleichen sich auch Fluchtungsfehler der Rohrteile aus. Bei einem Einfluchtungsfehler werden die Außenschenkel 31 an der einen Stelle ihres Umfanges dichter aneinandergeführt, während sie am gegenüberliegenden Punkt auseinandergespreizt werden. Dort, wo sich die Außenschenkel 31 einander nähern, suchen sie sich in radialer Richtung gegen den Scheitel der Segmente 15 zu verschieben. An der diametral gegenüberliegenden Stelle sind die Außenschenkel 31 wegen der Spreizung bestrebt, sich von den Segmenten 15 zu entfernen. Bei derartigen Bewegungen üben die nach innen divergierenden Wände 27 der Segmente 15 einen radial nach innen gerichteten Druck auf die Außenschenkel 31 aus. Dadurch halten sie die Außenschenkel 31 ständig unter Spannung, wodurch die Dichtkanten 33 konstant belastet bleiben.This arrangement also compensates for misalignments of the pipe parts. In a Einfluchtungsfehler the outer legs 31 are joined at one place out of its periphery denser, while they are spread apart at the opposite point. Where the outer legs 31 approach one another, they seek to move in the radial direction towards the apex of the segments 15. At the diametrically opposite point, the outer legs 31 endeavor to move away from the segments 15 because of the expansion. During such movements, the inwardly diverging walls 27 of the segments 15 exert a radially inwardly directed pressure on the outer legs 31 . As a result, they keep the outer legs 31 under constant tension, as a result of which the sealing edges 33 remain under constant stress.

Die in der Leitung auftretenden axialen Kräfte greifen an den nach außen aufgebogenen Teilen 42 der Flansche an und suchen diese auseinanderzubewegen. Auch in diesem Falle können die Außenschenkel 31 gegenüber den Seitenwänden 27 schwenken, ohne daß sich der Druck der Dichtkanten 33 merklich ändert.The axial forces occurring in the line act on the outwardly bent parts 42 of the flanges and try to move them apart. In this case too, the outer legs 31 can pivot with respect to the side walls 27 without the pressure of the sealing edges 33 changing noticeably.

Bei Beanspruchung der Kupplung durch einen starken Mediumsdruck in der Rohrleitung werden radial auswärts gerichtete Dehnungen durch eine geringe Verschiebung nach außen der Außenschenkel 31 innerhalb des Segmentes 15 vollständig ausgeglichen. Bei einer Kontraktion der Flansche 11, 11' oder bei einem axialen Zusammenschieben der Rohrteile sind die Außenschenkel 31 bestrebt, sich auseinanderzuspreizen und voneinander wegzubiegen. Auch hier bleibt durch die auftretenden Reaktionskräfte der Dichtungsdruck erhalten, mit welchem die Kanten 33 auf den Seitenflächen 36 liegen.When the coupling is stressed by a strong medium pressure in the pipeline, radially outwardly directed expansions are completely compensated for by a slight outward displacement of the outer legs 31 within the segment 15. In the event of a contraction of the flanges 11, 11 ' or in the event of an axial pushing together of the pipe parts, the outer legs 31 endeavor to spread apart and bend away from one another. Here, too, the reaction forces that occur maintain the sealing pressure with which the edges 33 lie on the side surfaces 36.

Die in Fig.6 gezeigte abgeänderte Form unterscheidet sich von der bisher besprochenen Ausführungsform unter anderem dadurch, daß der Dichtungring 13a in an sich bekannter Weise aus einem Innenkörper 43 aus härterem Metall, beispielsweise Stahl, besteht und einen Überzug 44 aus einem weicheren Metall, beispielsweise Kupfer, besitzt, welcher auch die als Sitz für die Dichtkanten 33 dienenden Seitenflächen 36 a bildet. Der Dichtungsring 13 n kann ebenfalls in seinem Grundkörper 34a verändert werden, indem er an Stelle eines rechteckigen einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und so groß ist, daß er im wesentlichen den Raum zwischen den nach außen aufgebogenen Teilen 42 und dem Innenschenkel 32a des Flansches 11 ausfüllt.The modified form shown in FIG. 6 differs from the previously discussed embodiment, inter alia, in that the sealing ring 13 a consists in a manner known per se of an inner body 43 made of harder metal, for example steel, and a coating 44 made of a softer metal, for example copper, which also forms the side surfaces 36 a serving as a seat for the sealing edges 33. The sealing ring may n 13 are also changed in its main body 34a by, instead of a rectangular having a trapezoidal cross-section and is so large that it fills the space between the bent outward portions 42 and the inner leg 32a of the flange 11 substantially.

Bei der in Fig.7 wiedergegebenen Ausführungsform hat der Dichtungsring 13 in seinen Schulterflächen 37 Kerben 38. Dadurch können sich die Stirnflächen der Innenschenkel 32 gegen die Schulterflächen 37 anlegen, während die Dichtkanten 33 gegen die Seitenfläche 36 stoßen. Dadurch wird ein Festpressen in den Ecken zwischen der Seitenfläche 36 und der Schulterfläche 37 vermieden. Ferner sind die radial außenliegenden Abschnitte der Innen-Schenkel 32 b abgeflacht und nur die radial innenliegenden Abschnitte 45 kegelförmig.In the embodiment shown in FIG. 7, the sealing ring 13 has notches 38 in its shoulder surfaces 37. As a result, the end surfaces of the inner legs 32 can rest against the shoulder surfaces 37, while the sealing edges 33 abut against the side surface 36 . This avoids pressing tight in the corners between the side surface 36 and the shoulder surface 37. Furthermore, the radially outer sections of the inner legs 32 b are flattened and only the radially inner sections 45 are conical.

Fig. 9 zeigt den Ausgleich eines winkligen Fluchtungsfehlers in der Rohrverbindung ohne Beeinträchtigung der Dichtung. Im unteren Teil der Zeichnung stehen die Flansche 11, 11' näher als bei normaler Verbindung zusammen, weil die Rohrteile 10, 10' auf dieser Seite der Rohrverbindung einen Winkel von weniger als 180° bilden. Die Innenschenkel 32 sind hier erheblich stärker abgeflacht, während die Außenschenkel 31 etwa ihre normale, rechtwinklige Stellung zu der Rohrachse beibehalten haben und nicht wesentlich gebogen sind. An der diametral gegenüberliegenden Seite der Rohrverbindung in dem oberen Teil der Zeichnung sind die Flansche 11, 11' jedoch auseinandergespreizt, weil die Rohrteile auf dieser Seite voneinander weggeknickt sind und einen Winkel von mehr als l80° bilden.Fig. 9 shows the compensation of an angular misalignment in the pipe connection without impairing the seal. In the lower part of the drawing, the flanges 11, 11 'are closer together than in a normal connection, because the pipe parts 10, 10' form an angle of less than 180 ° on this side of the pipe connection. The inner legs 32 are considerably more flattened here, while the outer legs 31 have approximately retained their normal, right-angled position to the pipe axis and are not significantly bent. On the diametrically opposite side of the pipe connection in the upper part of the drawing, however, the flanges 11, 11 ' are spread apart because the pipe parts on this side are kinked away from one another and form an angle of more than 180 °.

In der in Fig. 5 gezeigten schematischen Darstellung der Kraftverteilung zeigt der Pfeil t die durch die V-förmigen Schellensegmente 15, 15' auf den äußeren Rand der Flansche 11, 11' ausgeübten, radial zusammenziehenden Kräfte an. Diese Kräfte rufen die resultierenden axial zusammendrückenden Kräfte np hervor, welche die Außenschenkel 31 um die allgemein bei Null liegende Krümmungsstelle biegen. Die Pfeile f zeigen die Druckrichtung der Dichtkanten 33 gegen die Seitenflächen 36 an. Diese Kräfte sind zunächst axial gerichtet, haben jedoch eine gewisse radiale Komponente, welche von der Kontraktion der Kanten 33 herrührt. Durch Pfeile nt werden Seitenkräfte bezeichnet, welche die Rohrteile 10, 10' auseinanderziehen und die Bewegung der Flansche 11, 11' gegeneinander entstehen lassen. Der Flüssigkeitsdruck in der Rohrleitung sucht die Flanschvorrichtung weiter in den V-förmigen Ausschnitt der Schellensegmente 15, 15' hineinzudrücken, wodurch sich eine resultierende Biegung der Flansche zueinander ergibt, wie sie durch die Pfeile d gezeigt ist.In the schematic representation of the force distribution shown in FIG. 5, the arrow t indicates the radially contracting forces exerted by the V-shaped clip segments 15, 15 'on the outer edge of the flanges 11, 11'. These forces cause the resulting axially compressive forces np, which bend the outer legs 31 about the generally zero point of curvature. The arrows f indicate the direction of pressure of the sealing edges 33 against the side surfaces 36 . These forces are initially directed axially, but have a certain radial component which results from the contraction of the edges 33. Arrows nt denote lateral forces which pull the pipe parts 10, 10 ' apart and cause the flanges 11, 11' to move relative to one another. The liquid pressure in the pipeline tries to push the flange device further into the V-shaped cutout of the clamp segments 15, 15 ', which results in a bending of the flanges relative to one another, as shown by the arrows d.

Fig. 10 zeigt, wie die vorliegende Erfindung für eine Schraubmuffenverbindung angewendet werden kann. Die Verbindung besteht aus einer mit einem Außengewinde versehenen Muffe 50 und mit Innengewinde versehenen Muffe 51. Diese beiden Teile haben radial nach innen verlaufende Endflansche 52 bzw. 52', welche die Rohrflansche 11 bzw. 11' in Randnähe berühren. Dadurch werden auf die Randbereiche der Flansche axial zusammendrückende Kräfte np ausgeübt, die noch dadurch verstärkt werden, daß die Endflansche 52 bzw. 52' axial hervorstehende, entsprechend der Außenkontur der Flanschstege 41 geformte Anlageflächen 53, 53' aufweisen. Um die Verbindung staubdicht zu machen, können zwischen den Endflanschen 52, 52' der Gewindemuffen und den Rohrflanschen 11, 11' ringförmige Dichtscheiben 54, 54' in Aussparungen der Flansche 52, 52' untergebracht werden.Fig. 10 shows how the present invention can be applied to a screw socket connection. The connection consists of an externally threaded socket 50 and an internally threaded socket 51. These two parts have radially inwardly extending end flanges 52 and 52 'which touch the pipe flanges 11 and 11' near the edge. As a result, axially compressing forces np are exerted on the edge regions of the flanges, which are further intensified by the fact that the end flanges 52 and 52 'have axially protruding contact surfaces 53, 53' shaped according to the outer contour of the flange webs 41. In order to make the connection dust-tight, annular sealing disks 54, 54 'can be accommodated in recesses in the flanges 52, 52' between the end flanges 52, 52 'of the threaded sockets and the pipe flanges 11, 11'.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen den Rohrflanschen 11, 11' und einem U-förmigen Zwischenstück 11" zwei Dichtungsringe vorgesehen sind. Das U-förmige Zwischenstück 11" kann als Gehäuse zur Aufnahme einer Vorrichtung dienen, beispielsweise eines Rückschlagventils 60, welches hier mit einem Ventilring 56, einem Ventilsitz 57 und einem beweglichen Ventilkörper 58 versehen ist. Das U-förmige Zwischenstück 11" besteht aus einem Mittelsteg 55 und zwei nach innen gerichteten stumpfkonischen Schenkeln 32 d, welche mit den Dichtkanten 33 der Innenschenkel 32 gegenüberliegenden Dichtkanten 33 d versehen sind. Die axial zusammendrückenden Kräfte np werden auf die Stege 32d über den Mittelsteg 55 und auf die Innenschenkel 32 durch die Auflageflächen 53, 53' der zusammenwirkenden Gewindemuffen 50 d, 51 d übertragen.11 shows an embodiment in which two sealing rings are provided between the pipe flanges 11, 11 'and a U-shaped intermediate piece 11 " . The U-shaped intermediate piece 11" can serve as a housing for receiving a device, for example a check valve 60, which here is provided with a valve ring 56, a valve seat 57 and a movable valve body 58. The U-shaped intermediate piece 11 ″ consists of a central web 55 and two inwardly directed frustoconical legs 32 d, which are provided with sealing edges 33 d opposite the sealing edges 33 of the inner legs 32. The axially compressing forces np are applied to the webs 32d via the central web 55 and transferred to the inner legs 32 through the bearing surfaces 53, 53 'of the interacting threaded sleeves 50 d, 51 d .

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung mit einer ringförmigen Kerbe 38b in der Seitenfläche 36b des Dichtungsringes. Die Dichtkante 33 b des Innenschenkels 32 b gräbt sich unter Druck in die Schulterfläche 37 b des Dichtungsringes 13 b ein, ohne daß die benachbarte Fläche in der Ecke des Ringes stört. Bei dieser Ausführungsform kann der Innenschenkel 32b um die Schulter 46 schwenken, welche am übergang der Seitenfläche 36 b in die ringförmige Kerbe 38 b jeweils gebildet wird. Wenn ein axialer Druck von den Schellensegmenten 15, 15' auf den Außenrand der Außenschenkel 31 ausgeübt wird, verbiegen sich die Flansche in der bereits beschriebenen Weise.Fig. 12 shows a further embodiment of the pipe connection according to the invention with an annular notch 38 b in the side surface 36 b of the sealing ring. The sealing edge 33 b of the inner leg 32 b digs under pressure into the shoulder surface 37 b of the sealing ring 13 b, without disturbing the adjacent surface in the corner of the ring. In this embodiment, the inner leg 32b can pivot about the shoulder 46 which at the transition of the side surface 36 b into the annular notch 38 b respectively is formed. When an axial pressure is exerted by the clip segments 15, 15 ' on the outer edge of the outer legs 31 , the flanges bend in the manner already described.

Bei dem Beispiel nach Fig.13 ist jeder Flansch 111 aus Einzelteilen zusammengesetzt und besteht aus einem gewalzten Ansatz 30, einem Außenschenkel 31 mit einem verkürzten Innenschenkel 32' sowie aus einem einen besonderen Bauteil bildenden freien Ende 62. Das aus verhältnismäßig dünnem gehärtetem Metallblech hergestellte freie Ende 62 ist mit seinem radial äußeren Teil 32f fest in eine ringförmige Falte 61 zwischen dem verkürzten Innenschenkel 32' und dem Außenschenkel 31 eingeklemmt und mit seinem radial inneren Teil in axialer Richtung nach vorn abgebogen. Die Stirnfläche des freien Endes 62 ist derart abgeschrägt, daß sie eine axial gerichtete, in die Seitenfläche 36f eingreifende Dichtkante 33f und eine auf der Schulterfläche 37f des Dichtungsringes 13 schwenkbar anliegende andere Kante 63 aufweist. Obwohl das freie Ende 62 verglichen mit den anderen Teilen 30, 31, 32' des Flansches 11 f verhältnismäßig dünn ist, so ist es dennoch so dick ausgeführt, daß die Dichtkante 33 f noch einen merklichen Abstand radial nach außen von dem Schwenkpunkt der Kante 63 aufweist. Die Kante 33f liegt also genügend außerhalb der Ecke zwischen der Seitenfläche 36f und der Schulterfläche 37f an der Seitenfläche 36f an, damit eine Störung von der Schulter 37f vermieden wird.In the example according to FIG. 13, each flange 111 is composed of individual parts and consists of a rolled extension 30, an outer leg 31 with a shortened inner leg 32 ' and a free end 62 which forms a special component End 62 is firmly clamped with its radially outer part 32f in an annular fold 61 between the shortened inner leg 32 'and the outer leg 31 and bent with its radially inner part forward in the axial direction. The end face of the free end 62 is beveled in such a way that it has an axially directed sealing edge 33f engaging in the side surface 36f and another edge 63 pivotably resting on the shoulder surface 37f of the sealing ring 13. Although the free end 62 is relatively thin compared to the other parts 30, 31, 32 'of the flange 11 f, it is nevertheless made so thick that the sealing edge 33 f is still a noticeable distance radially outward from the pivot point of the edge 63 having. The edge 33f therefore lies sufficiently outside the corner between the side surface 36f and the shoulder surface 37f on the side surface 36f so that interference from the shoulder 37f is avoided.

Die in Fig. 14 und 15 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich im wesentlichen von derjenigen der Fig. 13 dadurch, daß die abgerundete Kante 63g des freien Endes 62g sich an den Seitenflächen 36g des Dichtringffansches 35g gleitend abstützt, während die radial nach innen gerichtete Innenkante als Dichtkante 33 g ausgebildet ist und in die Schulterfläche 37g des Dichtring-Grundkörpers 34g einschneidet (Fig.15). In diesem Falle sind die Schulterflächen 37g aus einem weicheren Metall als der übrige Teil des Dichtungsringes 13g. Der Dichtringflansch 35g, welcher in axialer Richtung verdickt sein kann, kann als Auflager für die verkürzten Innenschenkel 32' dienen, wodurch der Dichtungsring 13g ausgerichtet wird.The embodiment shown in FIGS. 14 and 15 differs essentially from that of FIG. 13 in that the rounded edge 63g of the free end 62g is slidably supported on the side surfaces 36g of the sealing ring flange 35g, while the radially inwardly directed inner edge acts as a sealing edge 33 g is formed and cuts into the shoulder surface 37g of the sealing ring base body 34g (FIG. 15). In this case the shoulder surfaces 37g are made of a softer metal than the remaining part of the sealing ring 13g. The sealing ring flange 35g, which can be thickened in the axial direction, can serve as a support for the shortened inner legs 32 ' , whereby the sealing ring 13g is aligned.

Bei den Beispielen nach Fig. 13 und 14 sind die radial äußeren Teile 32f und 32g der freien Enden 62, 62g flüssigkeitsdicht in der Falte 61 zwischen den Außenschenkeln 31 und den verkürzten Innenschenkeln 32' angebracht. Zu diesem Zweck können diese Flächen z. B. mit einem niedrig schmelzenden Metall überzogen werden, etwa mit Zinn, worauf anschließend durch eine Wärmebehandlung die Teile zusammengelötet werden.In the examples according to FIGS. 13 and 14, the radially outer parts 32f and 32g of the free ends 62, 62g are attached in a liquid-tight manner in the fold 61 between the outer legs 31 and the shortened inner legs 32 ' . For this purpose, these surfaces can e.g. B. be coated with a low-melting metal, such as tin, whereupon the parts are then soldered together by a heat treatment.

Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform ist der Dichtungsring 13 i aus verhältnismäßig hartem Metall. Die Innenschenkel 32i sind aus verhältnismäßig weichem Metall oder durch Weichglühen an ihren inneren Rändern weicher gemacht worden und bilden Sitze, in welche die messerscharfen Dichtkanten der Schulterflächen 37i eindringen, wenn die Stirnflächen der Innenschenkel, welche unter der von außen wirkenden Kraft kippen und verbiegen, in ihrem Durchmesser verkleinert werden. Die Seitenflächen der Innenschenkel 32i sind dabei in Kippberührung mit den Schultern 46i, welche durch die Kerben 38 i in der Ecke zwischen den Seitenfächen 36i und den Schulterflächen 37i des Dichtungsringes gebildet werden.In the embodiment shown in FIG. 16, the sealing ring 13 i is made of relatively hard metal. The inner legs 32i are made of relatively soft metal or softened by annealing at their inner edges and form seats into which the razor-sharp sealing edges of the shoulder surfaces 37i penetrate when the front surfaces of the inner legs, which tilt and bend under the force acting from the outside, into their diameter can be reduced. The side surfaces of the inner legs 32i are in tilting contact with the shoulders 46 i, which are formed by the notches 38 i in the corner between the side surfaces 36i and the shoulder surfaces 37i of the sealing ring.

Diese Ausführungsform läßt sich noch dadurch verbessern, daß die stumpfkonischen Stirnflächen der Innenschenkel 32 i abgeschrägt werden, und zwar entgegengesetzt der Abschrägung der entsprechenden Stirnflächen der anderen Ausführungsformen, so daß die Neigung im vorliegenden Falle radial nach außen und in Richtung auf den Dichtungsring 13 i verläuft. Dadurch wird, wenn die Stirnflächen der Innenschenkel 32 i entsprechend dem Pfeil 40' zusammengepreßt werden, das Eindringen der Dichtkante der Schulterfläche 37i gefördert.This embodiment can be further improved in that the frustoconical end faces of the inner legs 32 i are beveled, in fact opposite to the bevel of the corresponding end faces of the other embodiments, so that the inclination in the present case extends radially outward and in the direction of the sealing ring 13 i . As a result, when the end faces of the inner legs 32 i are pressed together according to the arrow 40 ' , the penetration of the sealing edge of the shoulder surface 37 i is promoted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pipe connection in which multiple angled, resilient flanges attached to the pipe ends are clamped together with the help of a tensioning device that applies pressure components in the axial and radial directions and is free in the radial direction against one arranged between the flanges adjusting sealing ring are pressed on opposite sides, characterized in that the flanges (11, 11 ') are angled V-shaped in cross-section, the V-tip lying radially on the outside, that the clamping device (14; 50, 51) in itself As is known, engages the outer edge of the radially outwardly directed outer limb (31) and that the free end of the radially inwardly directed inner limb (32) is pressed against the sealing ring (13) made of metallic material in line contact in the manner of a cutting ring seal.

2. Pipe connection according to claim 1, characterized in that the sealing ring (13) has, in a manner known per se, a base body (34) with a rectangular or trapezoidal cross section, in the center of which a flange (35) extends radially outward.

3. Pipe connection according to claim 1 and 2, characterized in that the sealing ring (13) consists of a softer metal than the free ends of the inner legs (32) or of a hard core (43) with an equally softer metal coating (44) and the Forms seat for a sharp sealing edge (33) of the free ends of the inner legs (32).

4. Pipe connection according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the sealing edge (33) either against the flange (35) or the The shoulder surface (37) of the sealing ring (13) rests.

5. Pipe connection according to claim 1 and 2, characterized in that the edge surface of the inner leg (32i) forms the seat for a sealing edge of the shoulder surface (37i) of the sealing ring (13 i) made of a harder material than the inner leg (32).

6. Pipe connection according to claim 1 to 5, characterized in that the sealing ring (13) on the shoulder (37) next to the lower end of the radial flange (35) or in the corner between the two parts provided with a ring-shaped circumferential notch (38) is.

7. Pipe connection according to claim 1 to 6, characterized in that one edge (63 g) is rounded at the free end (62 g) of the inner leg and is supported on the side surface (36g) of the radially outwardly extending sealing ring flange (35g) , while the other edge (33 g) is sharp and is pressed in to form a seal on the shoulder surface (37g) of the sealing ring base body (34g). B.

Pipe connection according to Claims 1 to 7, characterized in that the free ends (62 ) are clamped as special components in an annular fold (61) between the shortened inner leg (32 ') and the outer leg (31) and, if necessary, in this fold (61) are soldered.

9. Pipe connection according to claim 1 to 8, characterized in that the radial flange (35g) of the sealing ring (13g) is flattened at its outer end and serves as a support for the shortened Inner leg (32 ') is used.

10. Pipe connection according to claim 1 to 9, characterized in that the clamping device is formed in a manner known per se as a clamp (14) with two semicircular, V-shaped clamp segments (15, 15 ') and a clamping band (16) encompassing these is.

11. Pipe connection according to claim 1 to 9, characterized in that the clamping device in itself is formed in a known manner by threaded sleeves (50, 51), which radially inward running end flanges (52, 52 ') to rest on the outer edge of the outer legs (31) exhibit.

12. Pipe connection according to claim 11, characterized in that the end flanges (52, 52 ') of the threaded sockets (50, 51) are provided with contact surfaces (53, 53') whose shape matches the outer contour of the webs (41) of the pipe flanges ( 31, 32) and that the socket flanges (52, 52 ') are provided with annular sealing disks (54, 54') which are inserted into corresponding annular grooves in the flanges (52, 52 ').

13. Pipe connection according to claim 11 and 12, characterized in that two sealing rings are attached between two pipe ends (10, 10 ') , between which a resilient U-shaped intermediate piece (11 ") is arranged, which consists of a central web (55 ) and two truncated conically inwardly directed legs (32d) which are provided with sealing edges (33d) opposite the sealing edges (33) of the inner legs (32), and that this central web (55) has a fitting, for example a check valve (60) that receives contemplated publications: German Patent No. 592,326; French Patent No. 1 016 629, 719 745, British Patent No. 692 104, 689 628, 444 939, 207 325; USA. patents No. 2,703,722,..... 2 548 249, 2 271425, 1782 484.