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Info

Publication number: DE2142129A1
Application number: DE19712142129
Authority: DE
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1970-08-19
Filing date: 1971-08-18
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3653695A; CA938635A; GB1313648A; NL171088B; NL7110982A; DE2142129C2; NL171088C

Description

₁ Berlin 37,den 18.August. 1971 Schweitzer Str. 36 Mein Zeichen 8-7122

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Dresser Industries,Inc«

Republic National Bank Bid. Da 1 1 a s, Texas 75 221 (Vereinigte Staaten von Amerika)

Rohrverbindung für große Temperatur-Schwankungen.

Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungen von Rohren mit ebenen Enden und betrifft eine Ausgestaltung,die auch bei großen TemperaturSchwankungen dicht bleibte

Bei den bekannten Rohrverbindungen werden die Rohrenden unter Zwischenlage von meist ringförmigen Dichtungen zusammen gepreßt, wobei diese Dichtungsringe verformt werden» Im allgemeinen hat das Material der Dichtungsringe einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die umschließenden Metallteile und wird deshalb bei hohen Betriebstemperaturen einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt. Unter der so gesteigerten Pressung sucht sich der Dichtungsring nach allen ihm zugänglichen Richtungen auszudehnen,mit dem Ergebnis,daß bei einer darauf folgenden Abkühlung der Rohrverbindung der ursprüngliche Anspreßdruck des '"Dichtungsringes nicht »leder hergestellt wird· Der so verminderte Anpreßdruck ist dann meist nicht mehr für eine dichte Rohrverbindung ausreichend. Dadurch ergeben sich Instandsetzungsarbeiten an den undicht gewordenen Verbindungsstellen, die die Betriebssicherheit der Anlage beeinträchtigen, Die dann not-

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wendig werdenden Instandsetzungsarbeiten sind besonders gefährlich, wenn brennbare, heiße oder giftige Stoffe in der Leitung enthalten sind.

Versuche, diese Schwierigkeiten zu beheben, haben bisher bei Rohrverbindungen, die hohen Drücken und großen Tempe_ raturschwankungen ausgesetzt sind, keinen Erfolg gehabte So zeigt z.B. die ¥S-Pat ent schrift 5 149 845 einen Q-Ring in einer vergroßterten Ringnute, die ein ungehindertes Ausdehnen und Zusammenziehen des Ringmaterials bei Temperaturschwankungen ermöglicht. Solche Q-Ring-Dichtungen erfordern aber eine sehr genaue Anpassung an das Rohr und sind bei Rohrenden unbrauchbar, weil diese das Bestreben haben, in die innere radiale Ringperipherie einzuschneiden, wenn der Dichtungsring axial zu den Rohrenden angeordnet ist» Die Anwendung solcher O-Ring-Dichtungen war deshalb auf Fälle beschränkt, in denen die Rohrenden innen mit besonderen Werkzeugen ausgekehlt waren. Zudem ist der Anpreßdruck bei solchen O-Ring-Dichtungen auf die Güte des Zusammenpas sens zwischen den Rohrenden, dem Dichtungsring und der Muffe angewiesen, ohne daß Mittel zur Verfügung stehen, mit denen der Anpreßdruck des Dichtungsringes auf das gewünschte Maß gesteigert werden kann.

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung der Verbindung zwischen zwei ebenen Rohrenden, die einen einstellbaren Druck auf den Dichtungsring ermöglicht, der auch bei großen Temperaturschwankungen erhalten bleibt· Dazu werden die stirnseitig ebenen Rohrenden von einer muffenartigen Manschette überdeckt, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch je einen ringförmigen Hohlraum unter den Manschettenenden auf der Mantelfläche der Rohre, in dem ein elastischer Dichtungsring durch Anziehen einer in ein Außengewinde der Manschette greifenden Überwurfmutter gedrückt ist und so

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einen in axialer und radialer Richtung wirkenden Anpreßdruck hervorruft, wobei der Hohlraum in axialer Richtung eine Erweiterung hat, in die der Dichtungsring beim Zu* sammenbau der Rohrverbindung unter Raumtemperatur nicht eintritt, aber bei seiner Ausdehnung infolge Temperatursteigerungen ohne zusätzliche Beanspruchung eintreten kannο

Die weiteren Merkmale der Erfindung sollen in der Beschreibung behandelt werden, in der zwei Ausführungsbeispiele beschrieben werden, die in der Zeichnung dargestellt sind· In dieser zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform der Rohrverbindung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die zweite Ausführungsform,

Fig. 3 den durch einen Kreis bezeichneten Teil der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4- eine Aufsicht auf einen Sperring für die Ausführungsform nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Teilansicht des Sperrings nach Fig. 4-,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Sperring nach der Linie 6-6 in Fig. 4· und

Fig. 7 <len durch einen Kreis bezeichneten Teil der Fig. in vergrößertem Maßstab·

In Fig. 1 ist die Rohrverbindung nach der Erfindung als Ganzes mit der Ziffer 10 bezeichnet. Sie verbindet zwei eben abgeschnittene Rohrenden 11 und 12« Über den Bohrenden liegt als Verbindungsstück eine muffenförmige Manschette 15» die an ihren Enden 16 besw, 17 erweitert ist und so dort ringförmige Hohlräume 18 bezw© 19 aufweist» Sie ist in ihrer Mitte bogenförmig nach außen gewölbt und hat so in Achsrichtung eine gewisse Elastizität, die axiale Verschiebungen kleineren Vmfanges aufnehmen kann«,

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In den Hohlräumen 18 bezw· 19 liegen die Dichtungsringe 20 bezw· 21, die aus synthetischen oder natürlichen elastischem Stoffe, z.B. Gummi, Silikone, Polyurethane oder dergl., bestehen und mit .ihrer Innenseite 22 die Rohre mit geringem Spielraum umfassen· Sie sind in der zusammengebauten Anordnung in axialer und radialer Richtung in die Hohlräume durch die Überwurfmuttern 23 bezw· 24 gedrückt, die mit ihrem Innengewinde in ein Außengewinde der Manschette eingreifen« In Fig« 1 ist die Rohrverbindung auf der linken Seite in der Ausgangsstellung gezeichnet, in der der Dichtungsring 20 noch nicht in seinem Hohlraum liegt, sondern das Rohrende 11 mit seiner ringförmigen Innenfläche frei umfaßt· Die Darstellung auf der rechten Seite zeigt den zusammengepreßten Dichtungsring in seinem Hohlraum 19» wobei er das Rohrende 12 gegen die Manschette 15 abdichtet·

Kennzeichnend für die Erfindung ist die Bemessung der Dichtungsringe 20 bezw· 21 und ihrer Hohlräume 18 bezw· 19· Auf der linken Seite der Fig. 1 hat der Dichtungsring 20 einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt, dessen Außendurchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des Hohlraums 18 ist» Die radiale Dicke A des Ringes ist also größer als die radiale >.Weite B des Hohlraums 18· Im allgemeinen ist A » iVj bis 1Y2 B_e Die Außenränder 16 bezw· 17 der Manschette 15 haben eine sich schwach nach innen verjüngende kegelförmige Ähsshrägung 28 (seifige 3)» der eine entsprechend nach auBen gerichtete Auskehlung 29 an dem Dichtungsring entspricht* Diese Gestaltung führt dazu, daß der Dichtungsring beim Ansielien der Überwurfmutter keilförmig in den Hohlraum 18 gedruckt wird und den gewünschten Dichtungsdruck hervorruft·

Diese Lage des Dichtungsringes ist auf der rechten Seite der Fig· 1 dargestellt. Dabei verbleibt, wie aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, ein kleiner Raum 30 in der Siefe

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des Hohlraums 19 frei. Dieser wird dadurch gebildet, daß die axiale Ausdehnung 0 des Hohlraumes (s. lig. 1) größer ist als die axiale Verformung des Dichtungsringes, wenn er den gewünschten Abdichtungsdruck erreicht hat,

Wenn diese Ausgestaltung der Rohrverbindung bei Raumtemperatur zusammengebaut ist und dann abwechselnd steigenden oder fallenden Temperaturen ausgesetzt ist₉ können die Dichtungsringe, deren Ausdehnungskoeffizient' beispielsweise acht- bis zehnmal so groß ist wie der der umgebenden Metallteile, ungehindert in den freien Raum 30 ein- oder austreten« Dadurch wird die Beanspruchung der Dichtungsringe bei steigenden Temperaturen nicht vergrößert?sondern bleibt konstant entsprechend ihrer vorgesehenen Deformation. Infolgedessen wird der Dichtungsdruck nicht, wie bei den bekannten Bauarten, vermindert, wenn Abkühlung^der Umgebungstemperatur, z»B. in der Größenordnung von 150 bis 550° C auftreten, so daß die Abdichtung wirksam bleibt, ohne daß Instandhaitungs— arbeiten erforderlich werden«

In IFig. 2 bis 7 ist eine andere Ausführungsform dargestellt» die sich von der nach 3?ig. 1 nur durch einen Sperring 35 unterscheidet, der zwischen der radialen Innenfläche dar Überwurfmutter 23 bezw. 24 und der vertikalen Außenfläche 36 des Dichtungsringes 20 bezw· 21 eingefügt ist (vgl· Pig» 3)·

Nach Fig· 4 hat der kreisförmige Sperring 35 einen Spalt 41 und eine freie Innenfläche 42, die der Innenweite 22 des Dichtungsringes entspricht. Bei seiner Herstellung wird der Körper 40 des Sperrings 35 an seiner Innenperipherie mit mehreren Ausschnitten 46 versehen, zwischen denen die Innenkante 48 imesserartig zugeschärft ist. In der Ringfläche liegen mehrere konzentrische Wellen (s. Pig· 7), die an der Außenperipherie in einer axial gerichteten Lippe 47 enden*

Der Sperring 35 kat einen etwas größeren Außendurchmesser als der Dichtungsring und ist zwischen der zugeordneten

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Überwurfmutter und dem Dichtungsring so angeordnet, daß er sich mit der Lippe 47 nach außen gegen die radiale Innenfläche der Überwurfmutter anlegt und sich auf der gegenüberliegenden Seite gegen die Abschrägung 28 des Manschettenendes abstützt, wenn die Überwurfmutter angezogen wird.

Beim weiteren Anziehen der Überwurf mutter werden die Wellen des Sperrings etwas gequetscht, wobei sich seine angeschärfte Innenkante 48 in die Eo.hrwandung Mneinpreßt (s. ]?ig. 3). In dieser Lage verhindert der Sperring eine unbeabsichtigte Auswärtsbewegung der Dichtung, die durch den Leitungs innendruck oder durch andere Ursachen hervorgerufen werden könnte· In J¹Xg. 2 ist der Sperring auf beiden Seiten der Rohrverbindung dargestellt· Es kann aber auch zweckmäßig sein, den Sperring nur auf einer Seite der Rohrverbindung anzuordnen·

Die hier beschriebene Rohrverbindung sichert somit eine einwandfreie Abdichtung ebener Rohrenden für hohe Drücke auch bei großen Temperaturschwankungen, ohne daß der Abdichtungsdruck bei Abkühlungen vermindert wird· Infolge ihrer Einfachheit befriedigt somit die neue Rohrverbindung ein seit langem bestehendes Bedürfnis· Dabei fallen Instandhaltungsarbeiten fort und die dabei mögliche Gefährdung der Arbeiten durch den Leitungsinhalt wird vermieden*

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Claims

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Patentansprüche«

1·)Rohrverbindung für große Temperaturschwankungen, bei der die stirnseitig ebenen Rohrenden von einer muffenartigen Manschette überdeckt werden, gekennzeichnet durch ge einen ringförmigen Hohlraum (18 bezw· 19) unter den Manschettenenden auf der Mantelfläche der Rohre₉ in dem ein elastischer Dichtungsring (21 bezw· 22) durch Anziehen einer in ein Außengewinde der Manschette (15) greifenden Überwü£fmutter (23 bezw· 24) gedrückt ist und so einen in axialer und radialer Richtung wirkenden Anpreßdruck hervorruft_Φ wobei der Hohlraum (18 bezw· 19) in axialer Richtung eine Erweiterung (30) hat, in die der Dichtungsring (21 bezw«, 22) beim Zusammenbau der Rohrverbindung unter Raumtemperatur nicht eintritt aber bei seiner Ausdehnung infolge Temperatursteigerungen ohne zusätzliche Beanspruchung eintreten kann«
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ₉ daß der Innendurchmesser des Dichtungsringes (21 bezwo 22) etwas größer als der Durchmesser des Rohres (11 besw. 12) und sein Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Hohlraumes (18 bezw. 19) der Manschette (15) ist₉ wobei

1/ 1/ die radiale Dicke des Dichtungsringes, 2_OB© etwa 13 bis 12 der radialen Weite des Hohlraums beträgt©

3o Rohrverbindung naeh laspruch 2 dadurch gekennzeichnet₀ daß der Dichtungsring (21 besx?_e 22) auf der &©m Hoklraxam (18 bezw· 19) eier Manschette (15) zugewendeten Seite eine kegelförmige Abschrägpsg (29) ®ia®n kleineren messer hat als des iDneadurcbmesser des Hohlraums (18

4© Rohrverbindung nach Ansprueii 1 bis 5 dadureh gekensseielb,·= aet₉ daß die Stirnkante (28) der Manschette (15) aach. ins©n abgeschrägt ist_e

5» Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (15) in ihrer Mitte zwischen den Dichtungsringen nach außen gewölbt ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß ein geteilter Sperring (35) zwischen der Außenseite des Dichtungsringes (21 bezw. 22) und der Innenfläche der Überwurfmutter (23 bezw. 24) eingeordnet ist, der mit einer Kante (4-8) seiner zylindrischen Innenfläche beim Anziehen der Überwurfmutter sich kerbförmig in die äußere Rohrwand eindrückt·

7· Rohrverbindung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (35) auf seiner zylindrischen Innenfläche mit mehreren über seine Peripherie verteilten Ausschnitten (46) versehen ist, zwischen denen die Kantenteile (48) zugeschärft sind*

8. Rohrverbindung nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (35) in- seiner Ebene (40) wellenförmig so gewölbt ist, daß die Stirnfläche seines Außendurchmessers sich etwa senkrecht gegen die Innenfläche der Überwurfmutter legt, während sich sein gegen-" über liegender Flächenteil gegen die abgeschrägte Stirnfläche (28) der Muffe (15) abstützt.

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