DE1151991B

DE1151991B - Pipe connection

Info

Publication number: DE1151991B
Application number: DES46627A
Authority: DE
Inventors: Douglas Smith
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-12-09
Filing date: 1955-12-07
Publication date: 1963-07-25

Description

Rohrverbindung Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung, die ein schnelles Verbinden oder Trennen der Rohrenden ermöglicht und auch bei großen Temperaturschwankungen einwandfrei abdichtet.Pipe connection The invention relates to a pipe connection, which enables a quick connection or disconnection of the pipe ends and also with large ones Seals temperature fluctuations perfectly.

Man kennt schnell zu betätigende Rohrverbindungen, bei denen die an den Rohrenden befestigten, einander gegenüberliegenden Flansche durch in Richtung der Rohrachse federnde Drucksegmente mittels eines die Drucksegmente umfassenden und tragenden Spannbandes zusammengepreßt werden. Dabei hat man auch schon Rohrenden mit Flanschen benutzt, bei denen die den Rohrenden abgekehrten Flanschliächen abgeschrägt sind und das die Flansche umfassende Spannband um ein Scharnier aufklappbar ist sowie mittels einer Schraube od. dgl. in geschlossener Stellung gespannt wird. Diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß bei steigender Temperatur das Spannband radial und die Drucksegmente axial weiter werden, so daß die Dichtheit der Verbindung in Frage gestellt ist.One knows pipe connections that can be operated quickly, where the on opposite flanges attached to the pipe ends through in the direction of of the pipe axis resilient pressure segments by means of a pressure segment encompassing and the load-bearing tensioning strap are pressed together. You also have pipe ends used with flanges in which the flange faces facing away from the pipe ends are bevelled are and the clamping band comprising the flanges can be opened around a hinge and by means of a screw or the like. Is tensioned in the closed position. These known arrangements have the disadvantage that with increasing temperature the tensioning band radial and the pressure segments are axially wider, so that the tightness of the connection is in question.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei solchen Rohrverbindungen Drucksegmente aus im Querschnitt U-förmig gebogenen Bimetallstreifen zu benutzen, bei denen der festgelegte Schenkel des Bimetallstreifens mit der gleichen Metallschicht, mit der sein freier Schenkel an der Außenfläche der Flansche anliegt, am Spannband befestigt ist und bei denen die Schichten der Bimetallstreifen so einander zugeordnet sind, daß der freie Schenkel des Drucksegmentes bei der im Betrieb zu erwartenden Temperatur auf die Flansche gepreßt wird. Durch diese Anordnung werden die Flansche in jedem Betriebszustand mit einem für die Abdichtung ausreichenden Druck aufeinandergedrückt. Dabei können die Drucksegmente, wie an sich bekannt, auf einer in Umfangsrichtung kegelförmig abgeschrägten Außenfläche des Flansches anliegen, so daß die Bimetallsigmcnte bei ihrer durch Temperaturveränderungen hervorgerufenen Bewegung auf den Flanschaußenflächen abrollen.According to the invention it is proposed to use pressure segments in such pipe connections to use from bimetallic strips bent in a U-shape in cross section, in which the fixed legs of the bimetal strip with the same metal layer as its free leg rests against the outer surface of the flanges, attached to the tension band and in which the layers of the bimetal strips are assigned to one another, that the free leg of the pressure segment at the temperature to be expected during operation is pressed onto the flanges. With this arrangement, the flanges in each Operating condition pressed together with sufficient pressure for sealing. The pressure segments can, as is known per se, on one in the circumferential direction abut conical beveled outer surface of the flange, so that the bimetallic signs with their movement on the flange outer surfaces caused by temperature changes roll off.

Bei Rohrverbindungen, dic: im Betrieb einer hohn Temperatur ausgesetzt sind, bildet die Metallschicht mit der größeren Wärmedehnung die innere Lage der Drucksegmente.With pipe connections, dic: exposed to a high temperature during operation are, the metal layer with the greater thermal expansion forms the inner layer of the Pressure segments.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung werden bei der Besprechung der Ausführungsbeispiele erörtert werden, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigt Fig. 1 einen Schnitt in Richtung der Rohrachse durch eine Rohrverbindung nach der Erfindung, während sie no;,h die Umgebungstemperatur hat, Fig. 2 einen Schnitt durch die gleiche Rohrverbindung nach dem Einwirken der Betriebstemperatur, Fig. 3 eine Ansicht der Rohrverbindung und einen Querschnitt durch das Rohr nach Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform mit parallelflächigen Flanschen, Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform. in der Bimetallsegmente nur auf einen Fl2nsch einwirken. und Fig. C eine Ausführungsform, bei der Sperranschläge vorgesehen sind, in Stellung der Bimetallsegmente bei erhöhter Temperatur.The further refinements of the invention will be discussed during the discussion of the embodiments shown in the drawing will be discussed. In this Fig. 1 shows a section in the direction of the pipe axis through a pipe connection according to the invention, while it has no;, h the ambient temperature, Fig. 2 a Section through the same pipe connection after exposure to the operating temperature, Fig. 3 is a view of the pipe connection and a cross section through the pipe according to Line 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 shows a longitudinal section through an embodiment with parallelepiped Flanges, Fig. 5 shows a longitudinal section through an embodiment. in the bimetal segments only act on a flange. and FIG. C shows an embodiment in which locking stops are provided in the position of the bimetal segments at elevated temperature.

In Fig. I, in der die Teile der Rohrverbindung bei einer mittleren Umgebungstemperatur dargestellt sind, hat jedes Rohrende einen radial vorstehenden Flansch 2, auf dessen Innenfläche eine kerb:irtiae Aufnahmenut 3 liegt, die bei zusammengepreßten Flanschen durch einen Dichtungsring 4 ausgefüllt ist. Die Außenflächen 5 der Flansche sind in Umfangsrichtung kegelförmig abgeschrägt und werden von einem Spannband 6 umfaßt, das in seiner Mitte mit einem Scharnier 7 versehen ist. Das Spannbaud 6 kann durch Organe beliebiger Art gespannt werden, z. B. durch einen Schraubenbolzen 8, der an dem einen Ende des Bandes gelenkig befestigt ist und sich in einem Schlitz des anderen Bandendes 9 mit seiner Mutter 10 abstützt. Der Druck auf die Flansche 2 wird in Längsrichtung der Rohre durch Drucksegmente 11 aus federnden Bimetallstreifen hervorgerufen, die ihre im Querschnitt U-förmige Gestalt entsprechend den Änderungen ihrer Temperatur ändern. Die Drucksegmente können z. B. aus einer U-förmig gebogenen streifenförmigen Metallschicht 12 aus nichtrostendem Stahl bestehen, ,auf deren Innenseite sich eine streifenförmige Kupferschicht 13 befindet. Es können natürlich auch andere Metalle benutzt werden, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben. Erfindungsgemäß sind die Druckelemente mit der abgebogenen Endfläche 14 der äußeren Metallschicht 12 bei 15 am Spannband 6, z. B. durch Verschweißen, befestigt, während der andere freie Schenkel der gleichen Metallschicht 12 auf der Außenfläche 5 des Flansches 2 anliegt. Hierbei ist die streifenförmige Schicht 12 aus nichtrostendem Stahl etwas länger als die streifenförmige Kupferschicht 13.In Fig. I, in which the parts of the pipe connection are shown at an average ambient temperature, each pipe end has a radially protruding flange 2, on the inner surface of which there is a notch: irtiae receiving groove 3, which is filled by a sealing ring 4 when the flanges are pressed together. The outer surfaces 5 of the flanges are tapered in the circumferential direction and are encompassed by a tension band 6 which is provided with a hinge 7 in its center. The Spannbaud 6 can be stretched by organs of any type, for. B. by a screw bolt 8 which is articulated to one end of the tape and is supported in a slot of the other tape end 9 with its nut 10. The pressure on the flanges 2 is generated in the longitudinal direction of the tubes by pressure segments 11 made of resilient bimetal strips, which change their U-shaped cross-section in accordance with the changes in their temperature. The pressure segments can, for. B. consist of a U-shaped bent strip-shaped metal layer 12 made of stainless steel, on the inside of which there is a strip-shaped copper layer 13. It is of course also possible to use other metals which have different coefficients of expansion. According to the invention, the pressure elements with the bent end surface 14 of the outer metal layer 12 at 15 on the tensioning strap 6, for. B. by welding, while the other free leg of the same metal layer 12 rests on the outer surface 5 of the flange 2. Here, the strip-shaped layer 12 made of stainless steel is somewhat longer than the strip-shaped copper layer 13.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind auf jeder Seite der Flansche 2 vier Drucksegmente 11 vorgesehen, die zweckmäßig einander gegenüberliegen.In the embodiment according to FIGS. 1 to 3, four pressure segments 11 are provided on each side of the flanges 2, which are expediently opposite one another.

Wenn die Bimetallstreifen 12-13 Umgebungstemperatur haben, berühren, wie Fig. 1 zeigt, die freien Schenkel der Drucksegmente die abgeschrägten Außenflächen 5 der Flansche 2 in einer Fläche, die von den Enden der freien Schenkel einen merklichen Abstand hat. Dabei drücken die Drucksegmente schon bei der Umgebungstemperatur gegen die Flansche und halten die beiden Rohrenden federnd zusammen, ohne daß das Spannband so weit zusammengezogen ist, daß es den Umfang der Flansche berührt. In den Fig. 1, 4 und 5 sind die Flansche zur Verdeutlichung mit einem geringen Abstand voneinander getrennt gezeigt, obwohl sie tatsächlich, selbst bei den Umgebungstemperaturen, keinen Abstand aufweisen, wenn die Mutter 10 angezogen ist. Dabei dichtet ein Dichtungsring 4, der in einer kerbartigen Aufnahmenut 3 der beiden Flanschinnenflächen liegt, die Rohrverbindung ab.When the bimetallic strips 12-13 are at ambient temperature, as shown in FIG. 1, the free legs of the pressure segments touch the beveled outer surfaces 5 of the flanges 2 in a surface which is a noticeable distance from the ends of the free legs. The pressure segments press against the flanges even at ambient temperature and hold the two pipe ends together resiliently without the tension band being pulled together so far that it touches the periphery of the flanges. In Figures 1, 4 and 5, the flanges are shown spaced a short distance apart for clarity, although in fact, even at ambient temperatures, they are not spaced when the nut 10 is tightened. A sealing ring 4, which lies in a notch-like receiving groove 3 of the two inner flange surfaces, seals the pipe connection.

In Ausgestaltung der Erfindung werden nun die Form und Größe der Drucksegmente 11, die Absehrägung der Flanschaußenfläche 5, 2' und die Lage der Aufnahmenut 3 für den Dichtungsring 4 so aufeinander abgestimmt, daß zumindest bei Betriebstemperatur durch die Befestigungsfläche 15 der Drucksegmente 11, 17 am Spannband 6, durch die Auflagefläche der freien Schenkel der Drucksegmente auf der abgeschrägten Flanschaußenfläche 5 und durch die Dichtungsring-Aufnahmenut 3 angenähert eine Gerade gelegt werden kann, die die Rohrachse schneidet und auf der abgeschrägten Flanschaußen- ; fläche 5 im wesentlichen senkrecht steht. Dadurch wird der Druck der Segmente insbesondere während des Betriebes auf die Dichtungsstelle gerichtet.In an embodiment of the invention, the shape and size of the pressure segments 11, the cut-off of the flange outer surface 5, 2 'and the position of the receiving groove 3 for the sealing ring 4 are coordinated so that at least at operating temperature through the fastening surface 15 of the pressure segments 11, 17 on Clamping band 6, through the contact surface of the free legs of the pressure segments on the beveled flange outer surface 5 and through the sealing ring receiving groove 3, a straight line can be placed which intersects the pipe axis and on the beveled flange outer surface; surface 5 is essentially perpendicular. As a result, the pressure of the segments is directed onto the sealing point, especially during operation.

Wenn nun im Betrieb ein Medium mit hoher Temperatur durch die Rohrleitung fließt oder die äußere ; Temperatur steigt, wird das Spannband erwärmt und dehnt sich aus (Fig. 2). Dies hätte zur Folge, daß die Kraft, welche die Rohrenden zusammendrückt, abnehmen und Undichtigkeiten eintreten würden, wenn nicht die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Metallschichten 12 und 13 eine Biegung der freien Schenkel der Drucksegmente 11 nach außen bewirken würden, wobei sich der Abstand zwischen der Befestigungsfläche 15 der Drucksegmente 11 an dem Spannband 6 und der Berührungsstelle der Segmente mit der Flanschaußenfläche 5, 2' ebenfalls vergrößert. So kompensieren die Bimetallsegmente die temperaturbedingte Spannbanddehnung und halten den notwendigen Anpreßdruck der Flansche auch bei hohen Temperaturen aufrecht.If a medium with a high temperature flows through the pipeline during operation flows or the outer; If the temperature rises, the tension band is heated and stretched from (Fig. 2). The consequence of this would be that the force which presses the pipe ends together decrease and leaks would occur, if not the different ones Expansion coefficients of the two metal layers 12 and 13 a bend of the free Legs of the pressure segments 11 would cause the outside, with the distance between the fastening surface 15 of the pressure segments 11 on the tensioning strap 6 and the Contact point of the segments with the flange outer surface 5, 2 'also enlarged. In this way, the bimetal segments compensate for the temperature-related stretching of the strap and maintain the necessary contact pressure of the flanges even at high temperatures.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Außenflächen der Flansche 16 nicht abgeschrägt sind. Die Wirkung der Bimetallsegmente 11 auf die Flansche 16 ist bei Temperaturänderungen die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei der durch die Bimetallsegtnente erzeugte Druck eine größere Kraftkomponente in Richtung der Rohrachse hat.In Fig. 4, an embodiment of the invention is shown in which the outer surfaces of the flanges 16 are not beveled. The effect of the bimetallic segments 11 on the flanges 16 in the event of temperature changes is the same as in the embodiment according to FIG. 1, the pressure generated by the bimetal segment having a greater force component in the direction of the pipe axis.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Bimetall-Drucksegmente nur auf einer Seite der Flansche vorgesehen sind; auf der anderen Seite ist ein fester Anschlag 18 angeordnet, der als Widerlager für den Flansch 16 dient.Fig. 5 shows an embodiment of the invention in which bimetal pressure segments are only provided on one side of the flanges; on the other hand is a Fixed stop 18 is arranged, which serves as an abutment for the flange 16.

In der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die freien Schenkel der Drucksegmente bis zum Spannband 6' hochgezogen, so daß sie dieses gleitend berühren und so in ihrer radialen Bewegung begrenzt sind. Ferner ist im Rücken des freien Schenkels jedes Segmentes ein Anschlag 15' vorgesehen, der die Bewegung des freien Schenkels in Richtung der Rohrachse begrenzt. Beim Anziehen des Spannbandes 6' legen sich die freien Enden der Drucksegmente gegen die Anschläge 15' und rufen einen fühlbaren Widerstand hervor, der anzeigt, daß die Druckelemente mit der erforderlichen Vorspannung gegen die Flansche drücken. Man vermeidet somit ein zu starkes Anziehen des Spannbandes und beschleunigt dadurch das Verbinden der Rohre. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Rohrverbindungen, die im Betrieb stark wechselnden Temperaturen ausgesetzt werden, weil durch die Anschläge 15' verhindert wird, daß die freien Schenkel der Drucksegmente sich von den Schrägflächen 5' der Flansche, insbesondere bei tiefen Temperaturen, abheben.In the embodiment according to FIG. 6, the free legs of the pressure segments are pulled up to the tensioning band 6 ' so that they slide into contact with the latter and are thus limited in their radial movement. Furthermore, a stop 15 'is provided in the back of the free leg of each segment, which limit the movement of the free leg in the direction of the pipe axis. When the tensioning band 6 'is tightened, the free ends of the pressure segments lie against the stops 15' and produce a perceptible resistance which indicates that the pressure elements are pressing against the flanges with the required pretension. This avoids over-tightening the tensioning band and thereby speeds up the connection of the pipes. This embodiment is particularly suitable for pipe connections that are exposed to strongly changing temperatures during operation, because the stops 15 'prevent the free legs of the pressure segments from lifting off the inclined surfaces 5' of the flanges, especially at low temperatures.

Die Verbindung nach der Erfindung kann für rohrförmige Körper beliebiger Art verwendet werden und gewährleistet eine einwandfreie Abdichtung auch bei hohen und bei niedrigen Betriebstemperaturen; sie kann schnell hergestellt oder gelöst werden.The connection according to the invention can be any for tubular bodies Art and ensures a perfect seal even at high and at low operating temperatures; it can be quickly established or resolved will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pipe connection in which the fastened to the pipe ends, opposing flanges by pressure segments resilient in the direction of the pipe axis pressed together by means of a tensioning band that encompasses and supports the pressure segments are, characterized in that each pressure segment (11, 17) consists of one in cross-section There is a U-shaped bent bimetal strip, the fixed leg of which with the same metal layer with which its free leg on the outer surface of the flange (2, 16) rests, is attached to the tensioning strap (6, 6 ') and its metal layers (12, 13, 16 'and 17') are assigned to one another so that the free leg of the pressure segment is pressed onto the flanges at the temperature to be expected during operation.

2. Pipe connection according to claim 1, which is exposed to a high temperature during operation, characterized in that that the metal layer with the greater thermal expansion is the inner layer of the pressure segments forms.

3. Pipe connection according to claim 1, characterized in that the pressure segments (11) bear on an outer surface (5) of the flange (2) which is tapered conically in the circumferential direction. %; - ie known per se. -1.

Pipe connection according to claims 1 to 3, characterized in that the size and shape of the pressure segments (11), the bevel of the flange outer surfaces (5, 5 ') and the position of a notch-like receiving groove (3), known per se, for a sealing ring (4 ) are coordinated in the flange inner surfaces so that at least at operating temperature through the fastening surface (15) of the pressure segments (11, 17) on the tensioning band (6), through the contact surface of the free legs of the pressure segments on the beveled flange outer surface (5) and through the Sealing ring receiving groove (3) can be placed approximately a straight line which intersects the pipe axis and is essentially perpendicular to the beveled flange outer surface (5).

5. Pipe connection according to one of the preceding Claims, characterized in that for resting on the outer surface of the one Flange (2) axially resilient bimetal pressure segments (11) and on the outer surface of the other flange (16) on the clamping band (6) fixed stops (18) are provided.

6. Pipe connection according to one of the preceding claims, characterized. that the free legs of the pressure segments (16 '. 1 7 ) are pulled up to the tensioning strap (6').

7. Pipe connection according to claim 6, characterized in that stops (15 ') on the tensioning band (6') on the back of the free legs of the pressure segments (16 ', 17') are provided, which allow the bending of these legs both in the event of temperature changes limit when the tensioning band (6 ') is tightened radially. References considered: U.S. Patent Nos. 2,703,722, 2,628,851. 2,575,213, 2,457,077, 1007,326; British Patent No. 738 141.