DE19511211A1 - Flanschverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und einen Behälter oder Schacht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Flanschverbindungen werden vorzugsweise in der Abwasser- und Abscheidetechnik benutzt, um einen Schacht, Behälter oder ein ähnliches Bauelement aus einzelnen Kunststoff-Formteilen zu­ sammenzusetzen.

Aus DE-U-93 09 301 bzw. EP 0 631 019 A1 ist ein Schacht oder Behälter bekannt, bei dem zur Verbindung der einzelnen Kunst­ stoffsektionen Flanschverbindungen benutzt werden, bei denen benachbarte Flansche mittels eines zweiteiligen Verbindungse­ lementes gegeneinander gezogen werden. Die beiden Teile des Verbindungselementes werden ineinander getrieben, bis die beiden Auflageköpfe auf den beiden Flanschen durch Keilwir­ kung gegeneinander gespannt sind. Das Verbindungselement be­ steht aus einem besonders zähen und reißfesten Kunststoff. Aufgrund thermischer Einflüsse, Erschütterungen und wegen des bei Kunststoff in Kauf zu nehmenden Kaltfließverhaltens kann die Spannwirkung des Verbindungselementes nachlassen bzw. können sich die Teile lockern, wodurch die Abdichtung zwi­ schen den Kunststoff-Formteilen gemindert oder aufgehoben wird. Für manche Einsatzfälle ist deshalb eine dauerhaft haltbare und leicht nachspannbare Flanschverbindung zweckmä­ ßig. Bei den herzustellenden Behältern oder Schächten wäre es zumindest anzustreben, von den vielen um den Umfang verteil­ ten Flanschverbindungen einige so auszulegen, daß sie sich nicht selbsttätig lockern bzw. einfach nachgezogen werden können, wobei jedoch das Grundkonzept der Flanschausbildung der Kunststoff-Formteile unverändert bleiben soll.

Es ist zwar aus AT-C-29 00 78, Fig. 20, bekannt, bei einem Schacht die Sektionen durch eine Vielzahl über die gesamte Höhe durchgehender metallischer Zuganker gegeneinander zu spannen. Jedoch ist dieses Verbindungsprinzip bei Kunst­ stoff-Formteilen nicht zweckmäßig, weil die mit großen Kräften lo­ kal begrenzt angreifenden Zuganker den Kunststoff unzulässig verformen oder beschädigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbin­ dung bzw. einen Behälter oder Schacht zu schaffen, bei denen unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen für Kunststoff-Formteile eine dauerhaft haltbare und feste Ver­ bindung erzielbar ist. Ferner soll es möglich sein, die neue Flanschverbindung bei Kunststoff-Formteilen anzuwenden, ohne deren für die Verbindung gemäß EP-0 631 019 A1 bestimmtes Konzept verändern zu müssen, d. h. wahlweise die bekannte oder die neue Flanschverbindung zu benutzen.

Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8 gelöst.

Mit der wenigstens einen Spannschraube lassen sich hohe Hal­ tekräfte aufbauen, die von dem aus härterem Material als die Kunststoffbauteile bzw. deren Flansche bestehenden Auflage­ köpfen großflächig auf die Flansche übertragen werden. Das Kaltfließverhalten des Kunststoffes beeinflußt die Haltewir­ kung der Spannschraube nicht. Diese kann sich selbsttätig nicht lockern bzw. läßt sich jederzeit problemlos nachziehen. Die Flanschverbindung ist kompakt, sicher und leicht zu mon­ tieren bzw. demontieren. In besonders zweckmäßiger Weise las­ sen sich die Auflageköpfe mit der Spannschraube anstelle der bisher üblichen Spannelemente verwenden, ohne die der Form­ teil-Flansche ändern zu müssen. Damit ist auch eine nachträg­ liche Umrüstung von Behältern, Schächten oder ähnlichen Bau­ teilen aus Kunststoff-Formteilen problemlos möglich. Die Auf­ lageköpfe können mit der Spannschraube nach Art eines C-förmigen Gebildes von außen über die Flansche greifen. Zweck­ mäßiger, weil platzsparender, ist es jedoch, die Spannschrau­ be durch die Flansche zu führen, derart, daß weder die Aufla­ geköpfe noch die Spannschraube nach außen über die Flan­ schränder vorstehen. Bei dem Behälter oder Bauelement ergibt sich eine haltbare und sichere Flanschverbindung, wobei den besonderen Anforderungen des Kunststoffes der Formteile und ihrer Flansche Rechnung getragen wird. Die Haltekraft der re­ lativ unnachgiebigen Spannschraube wird von jedem Teil des Befestigungselements problemlos aufgenommen und großflächig und schonend an die Flansche übertragen, wobei die Teile für eine ausgleichende Wirkung sorgen.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist sichergestellt, daß die Auflageköpfe unter thermisch bedingten Bewegungen oder Erschütterungen oder bei einem Schlag nicht von den Flanschen abrutschen. Der Formschluß sichert den Sitz der Auflageköpfe im Verbindungsbereich an den Flanschen. Der Formschluß ist zweckmäßig sowohl bei Flanschverbindungen, bei denen die Auflageköpfe mit der Spannschraube die Flansche von außen C-förmig übergreifen als auch bei einer Anordnung, bei der die Spannschraube durch die Flansche greift.

Besonders zweckmäßig ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 3, weil armierter Kunststoff hohe Haltekräfte zu übertragen vermag und unter der relativ hohen Flächenpressung der Spann­ schraube nicht leidet. Mit Glasfasern armiertes Polyamid als Werkstoff für die Teile des Verbindungselementes ist beson­ ders gut geeignet. Die Teile können aber auch aus Metall, z. B. aus Leichtmetall-Druckgußteilen, ausgebildet sein.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ergibt sich ein kom­ pakter Aufbau der Flanschverbindung. Ferner ist der Form­ schluß zwischen den Verbindungselementteilen und den Flan­ schen einfach herstellbar.

Herstellungstechnisch zweckmäßig ist die Ausführungsform ge­ mäß Anspruch 5. Ferner erleichtert dies die Montage.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 6 hervor. Diese Gestalt der Teile ist herstellungstechnisch einfach. Die Teile lassen sich anstelle der bisher üblichen, durch Keilwirkung gespannten Verbindungselementteile benutzen ohne das Konzept der Flansche verändern zu müssen.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 7 ist der Formschluß jedes Auflagekopfes am Flansch sicher, weil sich der ord­ nungsgemäß eingesetzte Eingriffsteil nicht mehr vom Flansch abziehen läßt. Der im Querschnitt schwalbenschwanzförmige Schaftteil füllt die Aussparung der Flansche nach außen aus, so daß sich ein gefälliges und technisch sauberes Erschei­ nungsbild der Flanschverbindung ergibt. Sofern -die Aussparun­ gen der Flansche Durchbohrungen sind, könnte der Schaft auch zylindrisch oder mit polygonalem Querschnitt nach Art eines Rohreinsatzes ausgebildet sein. Sind die für den Formschluß wirksamen Elemente am Auflagekopf vorgesehen, dann könnte ein Schaft gänzlich weggelassen werden. Zweckmäßig ist es, die Schaftlänge für identische Teile des Verbindungselements so zu wählen, daß der Abstand des unteren Endes des Schaftes von der Auflagefläche des Auflagekopfes etwas kleiner ist als die Hälfte des Abstandes zwischen den Oberseiten der gegeneinan­ der zu spannenden Flansche. Dann bleibt nämlich genügend Hub­ weg zum Nachspannen der Spannschraube zur Verfügung. Die Här­ te des Verbindungselementes liegt zweckmäßig zwischen der Härte bzw. Festigkeit der Spannschraube und der des Flansches bzw. Formteils.

Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt in der in Fig. 2 ange­ deuteten Schnittebene eines Schachts,- Behälters oder aus Kunststoff-Formtei­ len zusammengesetzten Bauelements unter Verdeutlichung einer von vorzugsweise mehreren Flanschverbindungen,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt in Fig. 1,

Fig. 3, 4, 5, 6 einander zugeordnete Risse eines Teils eines Verbindungselements der Flansch­ verbindung der Fig. 1 und 2, und

Fig. 7 eine Perspektiv-Phantom-Darstellung des in den Fig. 3 bis 6 geieigten Teils.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines aus Kunst­ stoff-Formteilen F zusammengesetzten Behälters, Schachts oder Bau­ elementes dargestellt, wie er bzw. es aus EP 0 631 019 A1 be­ kannt ist, auf die hiermit nachdrücklich Bezug genommen wird. Es handelt sich um einen Behälter oder Schacht für die Abwas­ sertechnik oder für Abscheideanlagen oder um ein Bauelement wie z. B. einen Sammelbehälter bzw. Silo, der bzw. das aus zu­ einanderpassenden, gegeneinander abgedichteten Kunst­ stoff-Formteilen F, sogenannten Sektionen oder Schüssen, zusammen­ gesetzt wird. Die im Bereich einer Flanschverbindung V mit­ einander verbundenen Kunststoff-Formteile F weisen im Verbin­ dungsbereich nach außen ragende Flansche 1 auf, die ggfs. von Erweiterungen 5, an der Formteilwand 2 nach außen vorstehen. Bei dieser Ausführungsform weisen beide Flansche 1 nach außen offene Aussparungen 3 auf, die miteinander fluchten. Der Ein­ gang jeder Aussparung ist V-förmig nach außen geöffnet und führt über nach innen vortretende Vorsprünge 3b zu einem an­ nähernd rechteckigen, verbreiterten Ausschnitt 3a. Die Flan­ sche 1 werden mittels eines Verbindungselementes E zueinander gespannt, so daß die Verbreiterungen 5 aufeinanderliegen und eine in Hohlräumen 6 angeordnete Dichtung 7 zur Wirkung brin­ gen.

Das Verbindungselement E besteht aus zwei Teilen T, die bei der gezeigten Ausführungsform identische Form und Größe ha­ ben. Gemäß den Fig. 1 und 2 liegt jeder Teil T mit einer Auf­ lagefläche 14 eines annähernd rechteckigen Auflagekopfes 4 großflächig auf der Oberseite seines zugeordneten Flansches 1 auf. Die Haltekraft der Flanschverbindung V wird durch wenig­ stens eine Spannschraube S erbracht, die die beiden Teile T und auch die Aussparungen 3 der Flansche 1 durchsetzt. Die Spannschraube S ist eine metallische Kopfschraube mit einem Kopf 11, einem Schaft 10 und einer Mutter 12. Gegebenenfalls sind Unterlegscheiben 13 vorgesehen, mit denen die Spannkraft der Spannschraube S in der Auflagefläche der Unterlegscheiben 13 entsprechenden Bereichen auf Widerlager 9 aufgebracht wird, die an den Oberseiten der Auflageköpfe als ebene Flä­ chen vorgesehen sind. Die Bereiche, in denen die Spannwirkung der Spannschraube S auf die Auflageköpfe 4 übertragen wird sind jeweils erheblich kleiner als die Auflagefläche 14, mit der jeder Auflagekopf 4 auf seinem Flansch 1 aufliegt. Zwi­ schen den Teilen T liegt zweckmäßigerweise bei angezogener Flanschverbindung ein Zwischenabstand 8 vor. Die Teile T sind in Abziehrichtung zum jeweiligen Flanschrand 1a formschlüssig gesichert, z. B. durch einen formschlüssigen Eingriff von an den Auflageköpfen 4 angeformten Schäften 15, die in die Aus­ sparung 3 der Flansche 1 eingesteckt sind und dort mit Ein­ griffsteilen 17 annähernd rechteckiger Gestalt die Vorsprünge 3b hintergreifen und die Teile T auch gegen Verdrehen um die Achse der Spannschraube S sichern. Die Teile T bestehen zweckmäßigerweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff wie Polyamid, d. h. grundsätzlich aus härterem Material als die Flansche 1 bzw. die Formteile F.

Gemäß den Fig. 3 bis 6 wird jeder Teil T von einem Durchgang 19, z. B. einer Bohrung, für den Schaft 10 der Spannschraube S durchsetzt. Die Oberseite des Auflagekopfes 4 ist hochge­ wölbt, so daß der Auflagekopf in der Ansicht von Fig. 4 bei­ spielsweise eine trapezförmige Querschnittskonfiguration hat.

Aus Gewichtsgründen ist die Oberseite des Auflagekopfes 4 verrippt, d. h. mit Längsrippen 20 versehen, die am als Fläche ausgebildeten Widerlager 9 beginnen und zu den Schmalseiten des Auflagekopfes zueinander parallel abfallen. Der Schaft 15 besteht aus einem längeren Schaftteil 16 und einem damit ein­ stückig ausgebildeten kürzeren Eingriffsteil 17. Der Schaft­ teil 16 hat annähernd schwalbenschwanzförmige Gestalt mit dreieckigen Verbreiterungen 18, die bei in die Aussparung 3 der Flansche eingesetztem Teil in die sich V-förmig verengen­ de Öffnung der Aussparung 3 passen und einen ebenen bündigen Abschluß bilden. Der kürzere Eingriffsteil 17 hintergreift - wie gesagt - die Vorsprünge 3b in der Aussparung, um den Ab­ zieh-Formschluß der Teile herzustellen.

In der Perspektiv-Phantom-Darstellung des Teils C gemäß Fig. 7 ist erkennbar, daß die Hinterseite des Teils T vom Auflage­ kopf 4 über den längeren Schaftteil 16 eben ist und der Teil eine T-förmige Gestalt besitzt. Die Auflagefläche 14 ist ebenfalls rechteckig und eben. Der Eingriffsteil 17 ist we­ sentlich kürzer als der Schaftteil 16 und erstreckt sich nur über eine Höhe, die annähernd der Höhe des Auflagekopfes 4 entspricht. Der Durchgang 19 ist in der Mitte des Auflagekop­ fes eingeformt. Der Teil ist zweckmäßigerweise ein Spritz­ formteil aus Kunststoff. Es wäre aber auch denkbar, einen Leichtmetall-Gußteil oder Druckgußteil für diesen Zweck zu verwenden.

Die beiden Auflageköpfe könnten mit der Spannschraube eine Art C-förmige Schraubzwinge bilden (nicht gezeigt), die von außen über die Flansche 1 geschoben und angezogen wird, so­ fern die Flansche 1 ohne Aussparungen 3 ausgebildet sind. Der Formschluß zwischen den Auflageköpfen 4 und den Flanschen 1 müßte dann auf andere Weise hergestellt werden. Ferner wäre es denkbar, bei vorgesehenen Aussparungen 3 in den Flanschen zwischen den Auflageflächen 14 und den Flanschen 1 einen Formschluß herzustellen, und Auflageköpfe 4 ohne einsteckbare Schäfte 15 zu verwenden.

Die Schaftlänge der Spannschraube S kann so bemessen sein, daß das Verbindungselement E bereits lose vormontiert ange­ bracht werden kann, ohne die Teile T vor der Montage von der Spannschraube abbauen zu müssen. Die Ausbildung des Schaftes 15 kann ferner so gewählt sein, daß er sich von außen in die Aussparung 3 schräg einsetzen und dann in die Betriebslage verdrehen läßt, ohne die Eingriffsteile 17 von oben bzw. un­ ten einführen zu müssen.

Bei der dargestellten Ausführungsform hat jeder Auflagekopf 4 eine Länge von ca. 60 mm und eine Breite von ca. 16 mm bei einer Höhe von ca. 10 mm. Der Schaftteil 16 ist ca. 18 mm lang, während der Eingriffsteil 17 nur ca. 5 mm lang ist. Der Durchgang ist eine Bohrung mit einem Durchmesser von 8,5 mm. Die Wirklänge des Eingriffsteils 17 liegt bei ca. 17,5 mm.

Claims (8)

1. Flanschverbindung für Flansche aufweisende Kunst­ stoff-Formteile, mit wenigstens einem zweiteiligen Verbindungsele­ ment, das sich in Einbaulage mit zueinander spannbaren Aufla­ geköpfen großflächig auf den Flanschen abstützt und aus här­ terem Material besteht als die Flansche, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Teile (T) des Verbindungselements (E) in der Einbaulage wenigstens einen gleichachsigen Durchgang (19) für eine die Auflageköpfe (4) zueinander beaufschlagende Spannschraube (S) aufweisen, die sich auf an den Auflageköp­ fen (4) vorgesehenen Widerlagern (9) in jeweils einem Bereich abstützt, der erheblich kleiner ist als die Auflagefläche (14) jedes Auflagekopfes (4) auf dem Flansch (1).

2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (T) des Verbindungselementes (E) an seinem Flansch (1) in Abziehrichtung zum Flanschrand (1a) formschlüssig gesichert ist, vorzugsweise mittels einander hintergreifender Vorsprünge (18, 3b) am Flansch (1) und am Teil (T).

3. Flanschverbindung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (T) des Verbindungselements (E) Formteile aus einem armierten, vorzugsweise mit Glasfaser ar­ mierten, Kunststoff wie z. B. PA oder PP, sind, und daß, vor­ zugsweise, die Spannschraube (S) eine Metall-Kopfschraube (10, 11) mit Mutter (12) und Unterlegscheiben (13) ist.

4. Flanschverbindung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (1) miteinan­ der fluchtende Durchgänge (3) für an den Auflageköpfen (4) vorgesehene Schäfte (15) der Verbindungselement-Teile (T) auf­ weisen.

5. Flanschverbindung nach wenigsten einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (T) identisch ausgebildet sind.

6. Flanschverbindung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (T) T-förmige Gestalt besitzt, wobei der Auflagekopf (4) den T-Quersteg und der Schaft (15) den Hochsteg des T bilden, daß die Auflage­ fläche (14) des Auflagekopfes (4) eben und annähernd rechteckig ist, und daß die, vorzugsweise hochgewölbte, Oberseite des Auflagekopfes (4) um den zum Angriff der Spannschraube (S) vorgesehenen Bereich gerippt (Rippen 20) ist.

7. Flanschverbindung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schaft (15) vom Durchgang (19) durch­ setzt einen längeren, im Querschnitt annähernd schwalben­ schwanzförmigen Schaftteil (16) und einen kürzeren im Quer­ schnitt annähernd rechteckigen Eingriffsteil (17) aufweist, der in den Durchgang (3) des Flansches (1) einpaßbar ist und die dort vorgesehenen Vorsprünge (3b) in Ausziehrichtung zum Flanschrand (1a) hintergreift.

8. Behälter, Schacht oder Bauelement aus aufeinandergesetzten Flanschteile aufweisenden Kunststoff-Formteilen für die Ab­ wasser- oder Abscheide-Technik, wobei die Formteile mittels Flanschverbindungen gegeneinander gespannt sind, die jeweils mindestens ein zweiteiliges, sich an benachbarten Flanschen abstützendes Verbindungselement aus einem härteren Material als die Flansche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (T) des Verbindungselements (E) in der Einbaula­ ge wenigstens einen gleichachsigen Durchgang (19) für eine die Auflageköpfe (4) zueinander beaufschlagende Spannschraube (S) aufweisen, die sich auf an den Auflageköpfen (4) vorgese­ henen Widerlagern (9) in jeweils einem Bereich abstützt, der erheblich kleiner ist als die Auflagefläche (14) jedes Aufla­ gekopfes (4) auf dem Flansch (1).