DE186576C

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Publication number: DE186576C
Application number: DENDAT186576D
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den meisten Arten der Befestigung von Rohren an Verbindungsflanschen ist der Widerstand der Befestigungsstelle geringer als der des glatten Teils des Rohres, ganz gleichgültig, ob das Rohr mit dem Flansch, wie bisher üblich, durch Löten, Schweißen, Nieten, bloßes Einsetzen oder Einfalzen verbunden ist.

Es ist nun sehr wichtig, den Widerstand

ίο der Befestigungsstelle praktisch ebensogroß zu machen wie den des Rohres selbst. Es genügt dabei nicht, die Wirkungen des inneren Druckes zu berücksichtigen; die von diesem auf eine Flächeneinheit in einem Querschnitt des Rohres in der Längsrichtung ausgeübten Kräfte sind um die Hälfte geringer als in der Querrichtung; da die Stärke des Rohres für die größte Beanspruchung berechnet ist, so ist sein Widerstand gegen die Beanspruchungen in der Längsrichtung doppelt so groß als unbedingt nötig; infolgedessen scheint es, daß man bei der Befestigung sich mit einem Widerstände begnügen könnte, der halb so groß ist als der des glatten Teils des Rohres.

Man muß indessen auch die Fälle berücksichtigen, wo die Träger der Rohre sich verschieben, sich sacken oder sogar entfernt werden, sowie auch den Fall, daß die Rohrleitungen sich ausdehnen. In diesen Fällen treten an den in schiefer Lage auf Biegung beanspruchten Rohren Kräfte auf, die denen in einem an den Enden eingespannten Balken ähnlich sind und das Bestreben haben, die Befestigung zwischen Rohr und Flansch zu verschieben. Wenn diese Befestigung ungenügend oder wenn das Metall des Rohres durch die Art der Befestigung geschwächt ist, so werden Stellen vorhanden sein, die gegenüber den darauf wirkenden Kräften zu schwach sind.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verbindung der Rohre mit den Flanschen, bei dem diese Verbindung eine Festigkeit erhält, die derjenigen des Rohres praktisch gleich ist.

Die Verbindung des Rohres mit dem Flansch wird in an sich bekannter Weise mittels mehrerer Nuten im Flansch hergestellt, in welche entsprechend vorspringende Teile des Rohres eintreten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß diese Nuten an Tiefe und entsprechend die vorspringenden Teile des Rohres ari Höhe fortgesetzt zunehmen. Hierdurch werden die in der Längsrichtung auf das Rohr wirkenden, von der Biegung herrührenden Kräfte progressiv auf. diese Nuten verteilt. Diese. Anordnung ergibt nicht nur zwischen Rohr und Flansch eine vollständige Dichtigkeit, sondern sichert auch die größtmögliche Festigkeit des Rohres an den Stellen, wo es in die Nuten eingepreßt ist, so daß in jedem Querschnitt des Rohres nur solche Kräfte in der Flächeneinheit wirken, die sehr wenig größer sind als diejenigen im glatten Teil des Rohres.

Um die Deformierung des Metalles des Rohres zu verhindern und so die Beanspruchung zu vermindern, ist es zweckmäßig, die hervortretenden Teile des Rohres im voraus herzustellen, indem man es mit kreis- oder schraubengangförmigen Auskehlungen von zunehmender Tiefe versieht. Bei kreis-

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förmigen Auskehlungen werden die hervortretenden Teile des Rohres in die entsprechenden Vertiefungen des Flansches dadurch hineingedrückt, daß man das Metall ausdehnt, indem man das Rohr in bekannter Weise mittels konischer Rollen aufweitet, die auf einem konischen Dorn rollen, der allmählich immer tiefer eindringt. Bei Amvendung schraubengangförmiger Auskehlungen werden ίο die hervortretenden Teile des Rohres in die entsprechenden Vertiefungen des Flansches einfach durch Aufschrauben des Flansches auf das Rohr hineingebracht, und die zum Schluß stattfindende Aufweitung hat nur den Zweck, die innige und feste Berührung der beiden Teile zu sichern.

In der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise mehrere Arten der Ausführung des Verfahrens dargestellt.

zo Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist α das Rohr, das mit dem Flansch b mittels der hervortretenden Teile c d verbunden ist, die in entsprechende Vertiefungen des Flansches eindringen. Die Böden der beiden Vertiefungen liegen in einer und derselben durch die Erzeugende ef bestimmten Kegelfläche, ebenso liegen die Böden der auf der Innenseite des Rohres hergestellten Vertiefungen in einer und derselben durch die zu ef parallele Erzeugende g h bestimmten Kegelfläche.

Diese Anordnung kann durch Anpressen mittels dreier konischen, mit Vorsprüngen entsprechend den im Rohr herzustellenden Vertiefungen versehenen Rollen U und des ebenfalls konischen Domes ν in bekannter Weise hergestellt werden.

Wenn man die Fig. 2 betrachtet, so sieht man, daß die Zugkraft P vollständig von der

.,40 Fläche k I aufgenommen wird. Mit Rücksicht auf die gebrochene Form des Rohres bei / Ot sind die Kraft P einerseits und der Widerstand der Berührungsfläche andererseits bestrebt, das Rohr, an einem Hebelarm η angreifend, zu biegen, wodurch in dem Schnitt / m Kräfte wirken, die für die Flächeneinheit größer sind als die von der Kraft P im glatten Teil des Rohres hervorgebrachten. Wenn man dagegen mehrere Auskehlungen von zunehmender Tiefe anordnet, wie in Fig. 3, so verteilt sich die Kraft P auf die Berührungsflächen op und q r. Die Fläche ο ρ nimmt nur einen kleinen Bruchteil von P auf, während die Fläche q r den Rest aufzunehmen hat. Die Folge davon ist erstens, daß man die Eindringungstiefe in der zweiten Auskehlung vermehren kann, ohne daß die Beanspruchung in der Flächeneinheit im Querschnitt vermehrt wird. Zweitens wird die Beanspruchung des Metalls auf ρ t und r s derart verteilt, daß diese Querschnitte praktisch nur durch eine Kraft beansprucht werden, die sehr wenig größer ist als P.

Diese progressive Verteilung der Beanspruchung auf mehrere aufeinander folgende Flächen ist im ganzen der Verteilung der Beanspruchung auf die Verbindungsnieten im Eisenbau und Kesselbau ähnlich.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Wie bereits oben erwähnt, ist der Flansch b (Fig. 4) mit Auskehlungen b¹ versehen, deren Böden in einer und derselben von der Erzeugenden ef bestimmten Kegelfläche liegen und die daher an Tiefe zunehmen.

Die hervortretenden Teile des Rohres a (Fig. 5), dessen äußerer Durchmesser α¹ dem inneren Durchmesser b~ des Flansches b gleich ist, werden vor Einführung des Rohres in den Flansch erhalten, indem man kreisförmige Vertiefungen a² auf der Drehbank oder in anderer Weise einschneidet. Diese Vertiefungen nehmen an Tiefe zu, und ihre Böden liegen in einer durch die Erzeugende ij bestimmten Kegelfläche von gleichem Neigungswinkel wie diejenige, welche durch die Erzeugende ef bestimmt ist und in der die Böden der Auskehlungen b¹ des Flansches b liegen. Außerdem haben die zwischen den Auskehlungen a² liegenden hervortretenden Teile des Rohres dieselbe Breite wie die Auskehlungen b^l des Flansches, in die sie eintreten sollen.

Zur Befestigung des Flansches auf dem Rohr verfährt man unter diesen Umständen wie folgt.

Der Flansch b wird in der in Fig. 6 dargestellten Weise über das Rohr α geschoben, so daß sich die hervortretenden Teile des Rohres genau gegenüber den Auskehlungen b^l befinden. Darauf wird das Rohr α mittels dreier oder mehrerer konischen Rollen n^] und des konischen Domes ν in bekannter Weise aufgeweitet, so daß die hervortretenden Teile des Rohres in die Auskehlungen b^l des Flansches eindringen (Fig. 7).

Die neue Befestigungsweise könnte auch noch derart ausgeführt werden, daß man auf der Innenseite des Flansches eine schraubengangförmige Auskehlung von zunehmender Tiefe herstellt, wie aus Fig. 8 ersichtlich, und das Rohr mit einem entsprechenden Schraubengewinde versieht. In diesem Falle genügt es, das Rohr einfach in den Flansch einzuschrauben, um die hervortretenden Teile des Rohres in die Auskehlung des Flansches einzuführen. Indem man es zum Schluß dann noch aufweitet, sichert man eine innige und feste Berührung der beiden Teile.

Die beiden letzteren Ausführungsformen haben den großen Vorteil, das Metall des Rohres sehr viel weniger zu beanspruchen

und für die Einführung der hervortretenden Teile in die Auskehlungen einen sehr viel geringeren Kraftaufwand zu erfordern. Sie gestatten daher, die Zahl oder Ausdehnung der Vorsprünge zu vergrößern und auf diese Weise die progressive Verteilung der Kräfte auf das Metall des Rohres innerhalb des Flansches vollständiger zu bewirken, und zwar derart, daß der Gesamtwiderstand aller to dieser vorspringenden Berührungsflächen erforderlichenfalls dem Widerstand im glatten Teile des Rohres gleichgemacht wird.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Rohrflanschverbindung, bei welcher vorspringende Teile des Rohres in entsprechende Auskehlungen in der Innenwandung des Flansches eintreten, dadurch so gekennzeichnet, daß die Auskehlungen an Tiefe und entsprechend die vorspringenden Teile des Rohres an Höhe fortgesetzt zunehmen, zum Zwecke, die vom Rohr auf den Flansch ausgeübten Kräfte progressiv zu verteilen und in der Flächeneinheit Beanspruchungen hervorzurufen, die nur wenig größer sind als die in dem glatten Teil des Rohres.
2. Verfahren zur Ausführung der Rohrflanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr im voraus mit Vorsprüngen von fortgesetzt zunehmender Höhe versehen wird und diese durch Aufweitung des Rohres in bekannter Weise in entsprechende Auskehlungen des Flansches eingepreßt werden, deren Tiefe fortgesetzt zunimmt.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im voraus mit einem schraubenförmigen Vorsprung von fortgesetzt zunehmender Höhe versehene Rohr in den mit einer entsprechenden schraubenförmigen Auskehlung von fortgesetzt zunehmender Tiefe versehenen Flansch eingeschraubt wird und beide Teile dann durch Aufweiten des Rohres in bekannter Weise fest aneinander gepreßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.