Dichte Flanschverbindung, insbesondere für Druckbehälter Die Erfindung
bezieht sich auf eine dichte, besonders für Druckbehälter geeignete Flanschverbindung
mit Flanschverbindungsschrauben, die zu einer auf der Flanschtrennebene senkrechten
Ebene abwechselnd gegeneinandergeneigt angeordnet sind.Tight flange connection, especially for pressure vessels The invention
refers to a tight flange connection that is particularly suitable for pressure vessels
with flange connection screws which are perpendicular to a
Level are arranged alternately inclined to one another.
Bisher wurden bei der Herstellung von Druckgefäßen oder Druckbehältern,
die aus mehreren Teilen bestehen, zwischen zwei Teilen derselben gewöhnlich Verbindungen
vorgesehen, bei denen an jedem Behälterteil ein Flansch befestigt ist und diese
beiden an der Verbindungsstelle aneinanderstoßenden Flansche durch Bolzen, Stifte
oder ähnliche Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Die Flansche werden
dabei an das Äußere des Druckgefäßes angeschweißt oder auf andere Art fest mit diesem
verbunden. Dabei sind die Bolzen, Stifte oder sonstigen, die Flansche verbindenden
Befestigungsmittel mit Abstand von den Wänden der Behälterteile angeordnet, so daß
die in den Behälterwänden im Betrieb auftretenden, senkrecht zur Flanschteilfuge
wirkenden Zugkräfte hohe Biegungsbeanspruchungen in den Bolzen usw. verursachen.
Zwar können diese Spannungen in gewissem Ausmaß dadurch herabgesetzt werden, daß
man statt der Schraubenbolzen oder Stifte Klammern verwendet, da eine Klammer die
Flansche in größerer Nähe der Druckgefäßwandung erfassen kann, wodurch der Abstand
von der neutralen Ebene der Flansche verringert werden kann, aber der grundlegende
Nachteil aller Befestigungen dieser Art liegt darin, daß durch den Druck, dem die
Behälterteile ausgesetzt sind, in den Flanschen sekundäre Spannungen hervorgerufen
werden, die an den Verbindungsstellen der Flansche mit den Wänden der Behälterteile
hohe Ringspannungen entstehen lassen. - Ein weiterer Nachteil dieser Befestigungsarten
ist, daß die Flansche für die Anordnung der Verbindungsmittel und wegen der hohen
Beanspruchungen breit und dick ausgeführt werden müssen, wodurch der Gesamtdurchmesser
des Druckgefäßes unzweckmäßig vergrößert wird.So far, in the manufacture of pressure vessels or pressure vessels,
which consist of several parts, usually connections between two parts of the same
provided, in which a flange is attached to each container part and this
two flanges butting against each other at the connection point by bolts, pins
or similar fastening means are connected to one another. The flanges are
welded to the outside of the pressure vessel or fixed to it in some other way
tied together. Here are the bolts, pins or other connecting the flanges
Fastening means arranged at a distance from the walls of the container parts, so that
those occurring in the tank walls during operation, perpendicular to the flange part joint
acting tensile forces cause high bending stresses in the bolts etc.
It is true that these tensions can be reduced to a certain extent by the fact that
instead of bolts or pins, brackets are used, as a bracket is the
Can capture flanges in greater proximity to the pressure vessel wall, thereby increasing the distance
from the neutral plane of the flanges can be decreased, but the basic one
The disadvantage of all fastenings of this type is that the pressure exerted by the
Container parts are exposed to secondary stresses in the flanges
at the connection points of the flanges with the walls of the container parts
allow high hoop stresses to arise. - Another disadvantage of these types of fastening
is that the flanges for the arrangement of the connecting means and because of the high
Stresses must be made wide and thick, reducing the overall diameter
of the pressure vessel is inexpediently enlarged.
Es ist zwar auch eine Flanschverbindung bekannt, bei der Biegungsspannungen
dadurch ausgeschaltet werden, daß zusätzlich zu den an der Außenseite der miteinander
zu verbindenden Druckgefäßwände angeordneten, durch Schrauben verbundenen Flanschen
an der Innenseite der Wände ein weiteres Flanschpaar vorgesehen ist, das durch von
außen anziehbare Klammern zusammengehalten wird und das Auftreten von Biegemomenten
verhindert. Bei dieser Verbindung besteht aber der Nachteil, daß die im Innern des
Druckgefäßes vorgesehenen Klammern schlecht zugänglich sind. Zur Vermeidung der
Biegemomente ohne zusätzliche Klammern wird bei einer Flanschverbindung der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Mittelachsen der Flanschverbindungsschrauben
durch die Trennebene der Flansche in der Schnittlinie dieser Trennebene mit der
neutralen Ebene der über die Flansche verbundenen Wandteile hindurchgehen. Durch
diese Anordnung der Schrauben werden Biegungsspannungen vermieden, wobei gleichzeitig
eine gute Zugänglichkeit der Schrauben und ein geringer Außendurchmesser der Flanschverbindung
gewährleistet sind. Zweckmäßigerweise werden auch an jedem Flansch an seiner Außenseite
den Flanschverbindungsschrauben entsprechend geneigte Vorsprünge mit einer durchgehenden
Bohrung für die Flanschverbindungsschrauben vorgesehen, wobei diese Vorsprünge an
den beiden Flanschen zickzackförmig gegeneinander versetzt sind.A flange connection is also known in which bending stresses
be turned off that in addition to on the outside of each other
to be connected pressure vessel walls arranged, connected by screws
on the inside of the walls, another pair of flanges is provided, which by von
externally tightenable brackets are held together and the occurrence of bending moments
prevented. With this connection, there is the disadvantage that the inside of the
Pressure vessel provided clamps are difficult to access. To avoid the
Bending moments without additional brackets is the starting point for a flange connection
mentioned type proposed according to the invention that the central axes of the flange connection screws
through the parting plane of the flanges in the intersection of this parting plane with the
pass through the neutral plane of the wall parts connected by the flanges. By
this arrangement of the screws avoids bending stresses while at the same time
easy access to the screws and a small outer diameter of the flange connection
are guaranteed. Appropriately, on each flange on its outside
the flange connection screws correspondingly inclined projections with a continuous
Hole provided for the flange connection screws, these projections on
the two flanges are offset from one another in a zigzag fashion.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Flanschverbindung mit Dichtschweißung
an einem Druckgefäß für einen gasgekühlten Kernreaktor im Schnitt dargestellt.In the drawing is a flange connection according to the invention with sealing welding
shown in section on a pressure vessel for a gas-cooled nuclear reactor.
Die beiden miteinander zu verbindenden Wandteile des Druckgefäßes
sind in der Zeichnung mit 1 und 2,
die innerhalb bzw. außerhalb des
Druckgefäßes liegenden Räume mit 3 bzw. 4 bezeichnet. Die Wandteile sind durch aneinanderstoßende,
aus stählernen Schmiedestücken gebildete Flansche 5 und 6 verbunden, welche durch
Schweißnähte 7 und 8 mit den Rändern der Wandteile verbunden sind.
Jeder
Flansch 5 und 6 weist auf seiner Außenseite eine Anzahl von Vorsprüngen 9 auf; die
mit ihren Achsen abwechselnd entgegengesetzt zu der neütralen Ebene A-A der Wandteile
geneigt angeordnet sind, die auf der Trennebene der Flansche senkrecht steht. Die
Vorsprünge sind in ihrer Grundform zylindrisch. Die die Flansche miteinander verbindenden
Schrauben 11, die von Durchgangsbohrungen-10 im -einen Flansch und von mit diesen
flüchtenden Gewindelöchern 15 im anderen Flansch aufgenommen werden, liegen gleichfalls
abwechselnd entgegengesetzt - geneigt zu der Ebene A-A, wobei der Neigungswinkel
etwa 30° beträgt. Die Flanschverbindungsschrauben ll.sind als Schraubenbolzen mit
angestauchtem Kopf ausgebildet "und liegen finit diesem Kopf auf Schultern 13 der.purchgangsbohrungen
10 auf. Statt, wie dargestellt; :äls Sacklöcher ausgebildet zu sein, können die
Gewindelöcher 15 auch an beiden -Enden offen sein. Besonders in diesem Fall sind
Dichtungsschweißuügen 16"ünd 17 -zWscheü"-deri beiden Flanschen sowie zwischen den
Köpfen der Flanschverbindungsschrauben 11 -und den Enden der Vorsprünge 9 .vorzusehen-.
... - . , Die Flanschverbindungsschrauben 11-sind nun so angeordnet, da3. die Punkte,.
in. denen ihre Mittelachsen durch die'Trennebene der hindurchgehen, alle auf der
Linie liegen, in der sich diese Trennebene mit der iiäütralen Ebene A=A der Wandteile
1 und 2 schneidet. Hierdurch wird erreicht, daß die Wirkungslinien der Verbindungsschrauben
nicht seitlich gegen die durch den Druck, im Druckgefäß in den Flanschen erzeugten
Zugkräfte versetzt sind. und. daß wesentliche Biegungsbeanspruchungen in den Verbindungsschrauben
, sowie größere sekundäre Spannungen in den Flanschen vermieden werden. Die Vorsprünge
9 an den beiden Flanschen 5 und.6 sind zickzackförmig gegeneinardder versetzt: Bei
Wegfall der Dichtseweißungen 16 und 17 kann ein Dichtungsring 1ä (in der Zeichnung
gestrichelt angedeutet) die erforderliche Abdichtung der Stirnflächen der Flansche
5 und 6, -gegen den Innendruck des Gefäßes hierbeiführen: ' ' -The two wall parts of the pressure vessel to be connected to one another are denoted by 1 and 2 in the drawing, and the spaces inside and outside the pressure vessel are denoted by 3 and 4, respectively. The wall parts are connected by abutting flanges 5 and 6 formed from steel forgings, which are connected by welds 7 and 8 to the edges of the wall parts. Each flange 5 and 6 has a number of projections 9 on its outside; which are arranged inclined with their axes alternately opposite to the neutral plane AA of the wall parts, which is perpendicular to the plane of separation of the flanges. The projections are cylindrical in their basic shape. The screws 11 connecting the flanges to one another, which are received by through-bores 10 in a flange and by threaded holes 15 in the other flange, which are fleeing with these, are also alternately opposite - inclined to the plane AA, the angle of inclination being about 30 °. The flange connection screws 11 are designed as screw bolts with upset head and rest finitely on this head on shoulders 13 of the through-holes 10. Instead of being designed as blind holes, as shown, the threaded holes 15 can also be open at both ends. Particularly in this case, sealing welds 16 "and 17 -zWscheü" -the two flanges as well as between the heads of the flange connection screws 11 -and the ends of the projections 9 .provide-. ... -. The flange connection screws 11 -are now arranged so that that the points at which their central axes pass through the plane of separation of the, all lie on the line in which this plane of separation intersects with the external plane A = A of wall parts 1 and 2. This ensures that the lines of action of the connecting screws are not offset laterally against the tensile forces generated in the flanges in the pressure vessel the connecting screws, as well as major secondary stresses in the flanges can be avoided. The projections 9 on the two flanges 5 and 6 are offset against one another in a zigzag shape: If the sealing whitenings 16 and 17 are omitted, a sealing ring 1ä (indicated by dashed lines in the drawing) can provide the required sealing of the end faces of the flanges 5 and 6 against the internal pressure of the Bring the vessel here: '' -