DE1986869U - Flanschverbindung, z.B. eines Reaktordruckgefäßes - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Flanschverbindung, z.B. eines Reaktordruckgefäßes.

Es sind bei zylindrischen Druckbehältern Flanschverbindungen bekannt, bei denen die Flansche über radial innerhalb der Flanschschrauben liegende, ringförmige Dichtflächen aufeinander gepreßt sind; radial außerhalb der Flanschschrauben ist dabei zwischen den Flanschen ein ringförmiger Spalt vorhanden. Die Flanschschrauben sind so stark angezogen, daß die zwischen den Dichtflächen der beiden Flansche bestehende Flächenpressung im Hinblick auf den maximal auftretenden Innendruck im Behälter zur Dichtwirkung ausreicht. Dies erfordert oft eine sehr hohe Flanschschraubenkraft. Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß sich infolge der starken Beanspruchung durch die Flanschschraubenkräfte die Flansche mit der Zeit immer mehr durchbiegen. Dies hat zur Folge, daß die Dichtflächen radial außen sehr stark aufeinander gepreßt werden, während sie radial innen weniger aufeinander gepreßt werden und im Extremfall sogar aufklappen; die Dichtwirkung wird dadurch geringer oder geht dadurch verloren.

Es ist bekannt zur Verhinderung des Aufklappens die Dichtflächen radial nach außen divergierend zu bearbeiten, so daß sie erst bei angezogenen Flanschschrauben in voller Größe aufeinanderliegen. Dies erfordert jedoch eine sehr genaue Arbeitsweise und gleichmäßiges und gleichzeitiges Anziehen aller Flanschschrauben.

Eine andere Möglichkeit, die Dichtwirkung der Dichtflächen zu verbessern ist die, die Dichtflächen mit mindestens einer ringförmigen oder dgl. Nut zu versehen, in die ein Dichtring aus elastischem Werkstoff, insbesondere Stahl, eingelegt wird; die senkrecht zu den Dichtflächen gemessene Stärke des elastisch noch nicht verformten Dichtringes ist ein wenig größer als die Tiefe der Ringnut. Die Dichtflächen sind insbesondere durch Hartplattierungen gebildet. Werden nun die Flansche mit der gleichen Schraubkraft zusammengeschraubt wie im erstgenannten Fall, so muß man jetzt zwei Schritte unterscheiden: Gemäß dem ersten Schritt werden die Flansche soweit zusammengepreßt, bis sich die Ringflächen berühren; gemäß dem zweiten Schritt wird die Schraubenkraft bis auf den Endwert erhöht. Beim ersten Schritt wird der Dichtring elastisch verformt. Die Schraubenkraft, die dafür aufgebracht werden muß, beträgt nur einen geringen Teil vom Endwert; der größere Teil wird benötigt, um die Ringflächen so stark wie bei den genannten bekannten Flanschverbindungen, die keine Nut mit Dichtring aufweisen, aufeinander zu pressen. Beim ersten Schritt wird der Dichtring elastisch verformt, beim zweiten Schritt wird er demgegenüber nur noch sehr wenig elastisch verformt. Die spezifische Flächenpressung am Dichtring ist am Schluß des ersten Schrittes theoretisch gerade so groß, daß das Medium aus dem Behälter nicht ausströmen kann; die Aufgabe der Dichtwirkung übernimmt im wesentlichen der Dichtring. Die Flanschschrauben brauchten theoretisch nicht mehr stärker angezogen zu werden; sie werden aber noch bedeutend stärker angezogen und zwar zur Sicherheit und um die Stabilität der Flanschverbindung bzw. des Gehäuses zu sichern.

In der Praxis bringt
<NichtLesbar>

Sicherheit bei der Flanschverbindung mit Nut und Dichtring etwa die gleiche Schraubenkraft auf wie im Falle ohne Nut und Dichtring.

Auch in diesem Falle biegen sich die Flansche mit der Zeit immer mehr durch, weil etwa die gleiche Schraubenkraft wirkt, nur ist jetzt wegen des eingelegten Dichtringes die Sicherheit größer, daß der Druckbehälter dicht bleibt.

Es ist nun ferner an sich bekannt, daß die beiden Flansche radial innerhalb und radial außerhalb der Flanschschrauben über Ringflächen aufeinander gepreßt sind, wobei keine Dichtringe vorgesehen sind. Dadurch ist das Durchbiegen der Flansche verhindert; dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß, um gleiche Flächenpressung und gleiche Dichtwirkung zu erzielen, erheblich größere Schraubenkräfte aufzuwenden sind als bei Dichtflächen, die nur radial innerhalb der Flanschschrauben vorgesehen sind.

Aufgabe gemäß der Neuerung ist nun, das Biegen der Flansche zu verhindern, ohne daß dabei die aufzuwendende Flanschschraubenkraft größer wird. Die Neuerung besteht darin, daß die beiden Flansche innerhalb und außerhalb der Flanschschrauben Dichtflächen aufweisen, über die die Flansche aufeinander gepreßt sind, und im Gebiet der inneren Dichtflächen mindestens eine in Richtung der Aufeinanderfolge der Flanschschrauben verlaufende Nut mit elastisch verformten Dichtring vorgesehen ist, deren Tiefe ein wenig kleiner ist als die in Richtung senkrecht zu den inneren Dichtflächen gemessene Stärke des Dichtringes bei nicht angezogenen Flanschschrauben.

Da sich einerseits die Flansche nicht mehr durchbiegen können und andererseits die Dichtwirkung im wesentlichen auf der hohen Flächenpressung am Dichtring beruht, braucht die Schraubenkraft trotz der zusätzlichen, äußeren Ringflächen, die zusammen mit dem inneren bei Nichtverwendung der Nut mit dem Dichtring im Vergleich zu dem Fall, wo nur die inneren Dichtflächen vorhanden sind, eine größere Schraubenkraft notwendig machen würden, nicht erhöht zu werden, denn die spezifische Flächenpressung zwischen dem Dichtring und der durch ihn gepreßten Dichtfläche würde sich bei einer solchen Erhöhung der Schraubenkraft kaum verändern, da diese Flächenpressung von der elastischen Verformung der Ringe abhängt und sich so gut wie gar nicht mehr ändert, sobald sich die Dichtflächen der Flansche berühren.

Gemäß der Neuerung ergibt sich also folgender Vorteil: Sobald sich beim Zusammenschrauben der Flansche nach der elastischen Verformung des Dichtringes die Dichtflächen berühren, genügt es, die Flanschschrauben nur noch soweit anzuziehen, daß die Stabilität des Gehäuses,

Behälters oder dgl., an dem sich die Flansche befinden, gesichert ist und die gewünschte Dichtwirkung mit Sicherheit eintritt, wobei aber diese Schraubenkraft nicht größer ist als bei einer Flanschverbindung, bei der nur innere Dichtflächen vorgesehen sind.

Diese Flanschverbindung bringt weiterhin neben dem Vorteil, daß die Flansche sich im anfangs genannten Sinne nicht durchbiegen, die Vorteile, daß - auch für einen längeren Zeitraum - die Dichtung gewährleistet ist und die Flanschstärke gegenüber allen genannten Flanschverbindungen geringer gemacht werden kann. Die Flanschschrauben können deshalb auch kürzer ausgelegt werden. Möglicherweise kann auch die Wandstärke des Gehäuses, vor allem in der Nähe der Flansche, vermindert werden.

Diese Art der Flanschverbindung kann vorzugsweise dort angewendet werden, wo große Bauteile miteinander verbunden werden sollen, z.B. im Reaktorbau. Die Dichtflächen der beiden Flansche werden vorzugsweise aus aufgeschweißten Hartplattierungen gebildet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Flanschverbindung gemäß der Neuerung in einem flanschschraubenaxialen Schnitt dargestellt.

Ein Gefäßflansch 10 und eine Deckelflansch 11 eines im Querschnitt kreisringförmigen Reaktorgefäßes sind mittels Flanschschrauben 13 verbunden. Radial außerhalb der Flanschschrauben 13 weist der Gefäßflansch 10 eine Ringleiste 14 auf, die eine ringförmige Dichtfläche 23 bildet. Radial innerhalb der Flanschschrauben 13 sind am Gefäßflansch 10 eine Hartplattierung 15 und am Deckelflansch 11 eine Hartplattierung 16 angebracht, die ringförmige Dichtflächen 21 und 22 bilden. Die Ringflächen 21 bis 24 sind durch die Flanschschraubenkräfte aufeinander gepreßt. Die Hartplattierungen 15 und 16 sind mit dem Gefäßflansch 10 bzw. dem Deckelflansch 11 durch Auftragsschweißung fest verbunden. Sie bestehen vorzugsweise aus rostfreiem und aushärtbarem Stahl. Die Hartplattierung 16 weist zwei Ringnuten 17 und 18 mit je einem eingelegten C-Ring 19 bzw. 20 auf. Diese Ringe bestehen aus Stahl und sind also elastisch verformt. Es handelt sich dabei vorzugsweise um rostfreien Stahl. Der Durchmesser der O-Ringe 19, 20 ist bei nicht angezogenen Flanschschrauben 15 nur ein wenig größer als die Tiefe der Ringnuten 17, 18. Die O-Ringe 19, 20 sind durch den Druck der Dichtfläche 21 elastisch verformt. Eine genannte Ringleiste (14) kann an dem einen und/oder dem anderen Flansch 10, 11 angebracht sein. Sie kann auch ein besonderer Ring sein.

Claims (1)

1. Flanschverbindung, z.B. eines Reaktorgefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flansche (10, 11) innerhalb und außerhalb der Flanschschrauben (13) Dichtflächen (21 bis 24) aufweisen, über die die Flansche (10, 11) aufeinander gepreßt sind und im Gebiet der inneren Dichtflächen (21, 22) mindestens eine in Richtung der Aufeinanderfolge der Flanschschrauben (13) verlaufende Nut (17, 18) mit elastisch verformtem Dichtring (19, 20) vorgesehen ist, deren Tiefe ein wenig kleiner ist als die in Richtung senkrecht zu dem inneren Dichtflächen (21, 22) gemessene Stärke des Dichtringes (19, 20) bei nicht angezogenen Flanschschrauben (13).