DE19711579A1

DE19711579A1 - Quick-closing flange for use in low pressure or evacuated regions i.e. in air- and space travel applications

Info

Publication number: DE19711579A1
Application number: DE1997111579
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Eigenbrod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1997-03-20
Publication date: 1998-09-24

Abstract

The flange is in the form of a cap or fixture having conical rings to which a uniform axial force is applied. The cap or closure rings apply a closing force, but remain movable along the rings which take the radial and tangential forces in the vessel. The radial forces are applied using an integrated external tool. The component parts form a flush fit both outside and inside with respect to the element to be connected. The design can be sealed both radially and axially.

Description

Flansche zählen zu den weitaus am häufigsten benutzten, lösbaren Verbindungselementen zwischen Apparate-, Rohrleitungs- und Maschinenteilen. Grundvoraussetzung ist eine hinreichende Festigkeit, Formbeständigkeit und Dichtheit der Verbindung. Im Rahmen dieser Forderungen sollen sie wirtschaftlich sein.Flanges are among the most frequently used, releasable connecting elements between apparatus, pipeline and machine parts. The basic requirement is one sufficient strength, dimensional stability and tightness of the connection. As part of this Claims should be economical.

Der für terrestrische Anwendungen am häufigsten eingesetzte Flansch wird auf der einen Seite mit den zu fügenden Bauteilen fest verbunden (geschweißt). Auf der anderen Seite verspannen Schrauben die Flansche gegeneinander, in der Regel über zwischenliegende Axial- Dichtelemente (siehe Fig. 1).The flange most frequently used for terrestrial applications is firmly connected (welded) on one side to the components to be joined. On the other hand, screws clamp the flanges against each other, usually using axial sealing elements in between (see Fig. 1).

Gerade im Rahmen von Anwendungen aus dem Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik wird das beschriebene Anforderungsprofil von Flanschsystemen durch die Forderung an eine besondere Leichtbauweise erweitert.Especially in the context of applications in the field of aerospace technology the requirement profile of flange systems described by the requirement for a special lightweight construction expanded.

Des weiteren stellen die Aufgaben der wissenschaftlichen Forschung an orbitale, wie bodengebundene Einrichtungen Anforderungen an Handhabungstechnik und Betriebs sicherheit. Erheblich verkürzte Montagezeiten durch Schnellverschlußsysteme stellen somit auch für die terrestrische Industrie und Forschung einen wirtschaftlich interessanten Aspekt dar.Furthermore, the tasks of scientific research on orbital, such as Ground-based facilities Requirements for handling technology and operations safety. Significantly shortened assembly times due to quick-release systems an economically interesting aspect also for terrestrial industry and research represents.

Da mit den beschriebenen Qualifikationen keine genormten und standardisierten Flansche erhältlich sind, bedarf es anwendungsspezifischer Neukonstruktionen und aufwendiger Einzelzulassungen. Dieses Marktsegment soll die Schnellverschlußverbindung in Leichtbauweise füllen.As with the qualifications described there are no standardized and standardized flanges are available, application-specific new designs are required and more complex Individual approvals. This market segment is said to be the quick connect connection in Fill lightweight construction.

Quick release vacuum and overpressure flange

Der Aluminium-Überdruckflansch (siehe Fig. 2) ist ein unkompliziert zu bedienender Verschlußmechanismus. Insbesondere ist dieses Flanschsystem für große Durchmesser geeignet, da es erlaubt, die Montage- und Demontagezeit beträchtlich zu verkürzen. Das zylindrische Rohr ist über einen Vorschweißflansch mit dem Abschlußflansch bzw. einem weiteren Rohrsegment verbunden. Beide Flanschhälften bestehen aus einem keilförmigen Radialring, wobei die eine Hälfte in einer Nut den Dichtring aufnimmt. Das umlaufendes Stahlband mit aufgesetzten 44 Spannringsegmenten wird mit Hilfe eines speziellen Werkzeugs radial gespannt und mittels Spannschloß (siehe Fig. 3) fixiert.The aluminum pressure flange (see Fig. 2) is an easy-to-use locking mechanism. This flange system is particularly suitable for large diameters, since it allows the assembly and disassembly time to be shortened considerably. The cylindrical tube is connected to the end flange or a further tube segment via a welding neck flange. Both flange halves consist of a wedge-shaped radial ring, with one half receiving the sealing ring in a groove. The circumferential steel band with 44 clamping ring segments attached is radially stretched using a special tool and fixed using a turnbuckle (see Fig. 3).

Dabei ist gewährleistet, daß zwischen dem Keil und dem Spannringsegment keine Selbsthemmung erfolgt und durch ein frei gleitendes Spannband eine gleichmäßige Krafteinleitung und Verteilung erfolgt.This ensures that none between the wedge and the clamping ring segment Self-locking takes place and with a freely sliding tensioning strap an even one Force transmission and distribution takes place.

Insbesondere sind dabei derartige Flansche für große Durchmesser (siehe Fig. 4) geeignet. Anwendung z. B. in den Bereichen: chemischer Apparatebau, Lüftung-Klima, Abgasleitungssysteme etc.Flanges of this type are particularly suitable for large diameters (see FIG. 4). Application z. B. in the areas: chemical apparatus engineering, ventilation and air conditioning, exhaust pipe systems etc.

Die Unterscheidung zu herkömmlichen Spannsystemen für den Einsatz im Vakuum- bis Niederdruckbereich besteht in der Art der Spannklotz-Verbindung.The distinction from conventional clamping systems for use in vacuum to The low pressure range consists of the type of clamping block connection.

Bei ähnlichen Spannsystemen (Stand der Technik) sind die Spannringsegmente miteinander verkettet, mit der Folge, daß auch die tangentialen Kräfte über diese Segmente geleitet werden. Ebenfalls müssen die Segmente beim Spannen tangential gegen die axiale Vorspannung und resultierende hohe Reibkräfte verrutschen, weil sich beim Spannen der Durchmesser verjüngt. Dies hat zur Folge, daß die aufzubringende axiale Vorspannung zu der Spannschloß abgewandten Seite abnimmt. In unserem Fall sind die Spannringsegmente nicht miteinander verkettet, sondern lose auf dem Spannband integriert. Dabei ist der große Vorteil, daß die Spannringsegmente sich beim Spannen nicht tangential bewegen müssen, weil eben diese Bewegung zwischen Spannband und Segment erfolgt. Aus diesem Grund erlaubt das Verschlußsystem auch noch bei großen Durchmessern eine gleichmäßige Kraftverteilung.In similar clamping systems (prior art), the clamping ring segments are together chained, with the result that the tangential forces are also conducted over these segments. The segments must also be tangent to the axial preload and The resulting high frictional forces slip because the diameter tapers when tightened. This has the consequence that the axial bias to be applied to the turnbuckle facing side decreases. In our case, the clamping ring segments are not together chained, but loosely integrated on the strap. The big advantage is that the Tension ring segments do not have to move tangentially when tensioning, because it is precisely this Movement between the strap and segment takes place. For this reason, it allows Locking system even with large diameters even force distribution.

State of the art

Flanschsysteme mit Spannketten gehören zum Stand der Technik. Hier wird ebenfalls über einen doppelkonischen Ring und Spannringsegmente, bei nahezu gleichem Winkel und unter Aufbringung einer Vorspannung, axial gedichtet. Dabei verschraubt man die Spannringsegmente, z. B. bei zweiteiliger Ausführung, fest miteinander (siehe Fig. 5):
Bei mehrteiligen Spannringsegmenten sind Flanschsysteme bekannt, bei denen die Segmente miteinander direkt verbunden bzw. verkettet sind (siehe Fig. 6):
Solche Verschlußsysteme sind im Sinne einer gleichmäßigen Kraftverteilung und somit konstruktiv bedingt nicht für große Durchmesser geeignet.Flange systems with tension chains are part of the state of the art. Here, too, axial sealing is carried out using a double-conical ring and clamping ring segments, at almost the same angle and applying a preload. You screwed the clamping ring segments, z. B. in two-part design, firmly together (see Fig. 5):
In the case of multi-part clamping ring segments, flange systems are known in which the segments are connected or linked directly to one another (see FIG. 6):
Such closure systems are in the sense of an even distribution of force and therefore not suitable for large diameters due to their construction.

Summary of benefits

- Extremely short assembly times thanks to the quick-release system
- extreme lightweight design development
- simple handling technique
- Better sealing with an extremely low leakage rate compared to flat seals systems
- Version as a welding neck flange
- Production-oriented and economical construction
- Pressure range: vacuum to max. 10bar overpressure (depending on the nominal flange size)
- especially suitable for large diameters
- Even force distribution thanks to the sliding strap
- developed for a wide application in plant construction, e.g. B. the areas of chemical Apparatus construction, ventilation-air conditioning and exhaust pipe systems.

Claims

1. The quick-release flanges in lightweight construction for use in the vacuum to overpressure range with the possibility of applying a uniform axial preload with a conical ring system are characterized in that the clamping ring segments are movably connected to the annular or radial force absorbing annular device.

2. The device according to claim 1 is characterized in that the radial Bias is applied by an external clamping tool and a Positive connection ensures the connection permanently.

3. The device according to claim 1 is alternative to dependent claim 2 characterized in that with the help of an integrated clamping tool the radial Bias is applied.

4. The device according to claim 1 is characterized in that the Overall design in terms of the elements to be connected outside and also can be executed flush.

5. The device according to claim 1 is characterized in that the Overall design can be sealed both axially and radially.