DE2255141C3 - Lösbare Verbindung von Rohrenden - Google Patents

Description

fr

befindliche Medium unter überdruck, d.h., unier einem den Druck außerhalb des Rohres übersteigenden Druck steht, der durch das Medium auf die Innenseite des Dichtungsringes ausgeübte Druck die Dichtungswirkung verstärkt; d. h., die geneigten Seiten des Dichtungsringes werden noch stärker gegen die Innenflanken der Rohrflansche gedruckt.

Steht das Medium in dem Rohr unter Vakuum oder unter einem Druck, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, »o entfallt der die Dichtungswirkung verstärkende Effekt und das umgebende Medium, beispielsweise atmosphärische Luft, versucht hinter dem Dichtungsring einzudringen. Dies wird jedoch verhindert und eine vollständige Dichtungswir-Isung gewährleistet, indem die freien, gegenüberliegenden Kantenßächen der Rohrflansche den in der Nut des Dichtungsringes angeordneten O-Ring erfassen und dadurch eine weitere Dichtungswirkung, die besonders gegen das Eindringen von Umgebungsluft in das Rnhr wirksam ist, erzeugen.

Durch die Unterschiedlichkeit der Materialien des Dichtunusringes und des O-Ringes ist gewährleistet, daß einmal die spezifische Wirkung des Dieh'ungsringes erhalten bleibt.

Sie ist insbesondere in dem -,teilen, jedoch ciastisch nachgiebigen Material des Dichtungsringes begründet, dessen Gestalt ständig so eingestellt wird, daß zwischen dem Dichtungsring und den Flanschflanken iiings einer Linie oder eines schmalen Kreisrinabcreiches Berührung stattfindet· d.h.. wenn der Kupplunesring angezogen wird und die Rohrflansche zusammengepreßt werden und den Dichtungsring erfassen, wird ein abdichtender Kontakt längs eines schmalen, -ich längs des Umfanges der Rohrverbindung erstreckenden Bandes unter einem sehr hohen Oberflächendruck erzielt, wodurch die gewünschte Dichlungswirkung gewährleistet wird. Dies W, selbst dann der Fall, wenn die geneigten Flächen des Dichtungsringes konvex gerundet sind. Andererseits ist das Material des O-Ringes weich genug, um von den Kantenflächen der Rohrflansche so stark zusammengepreßt zu werden, daß die gewünschte Dichtungswirkung gegenüber äußerem Überdruck vorhanden ist. Dabei ist der Dichtungsring steif genug, um ein Hineincedrücklwcrden des O-Ringcs in das Innere der Rohre und damit ein Umfallen der Dichtimgswirkung zu verhindern.

Die vorliegende Konstruktion hat den weiteren Vorteil, daß, selbst wenn die zu verbindenden Rohrenden sich sehr nahe aneinander befinden und die Rohre Teil eines fixen Rohrsysteins sind, welches es schwierig macht, die Rohre zu entfernen, um den Dichtungsring der Rohrverbindung dazwischen einzusetzen, durch die Ausführungsfonn mit dem geteilten Dichtungsring eine Möglichkeit geschaffen ist. die Rohrverbindung relativ leicht an Ort und Stelle zusammenzubauen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Ausführuimstormen. die in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine \usführungsform der erfindungsgemäßen Rohrverhindung und

Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch eine andrrc Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 sind zw-ii miteinander zu verbindende Rohre 10 an deren Enden mit Flanschen J 2 versehen, die gegeneinander zulaufend abgeschrägt sind, derart, daß jeder Flansch einen Neigungswinkel in der Größenordnung von 40 bis 60° mit der Längsachse des Flansches bildet, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Zwei Kupplungsringteile 30 sind rund um die Flansche U angeordnet; die Innenflächen der Kupplungsteile weisen eine Nut auf, deren Boden gerade ist, während die Wände der Nut mit einem Winkel schräg auseinanderstreben, der dem Flankenwinkel der Flansche 12 entspricht. Die beiden Kupplungsringteile 30 sind mit gegenüberliegenden Ansätzen versehen, die mit Schrauben oder Muttern eine Schraubverbindung bilden sollen, mit deren Hilfe die Kupplungsringteile zusammengezogen werden können, wodurch die Flansche 12 durch eine Keilwirkung in dem Maße zusammengepreßt werden, in dem die Kupplungsringteile 30 mit ihren Innenflächen die Außenflanken erfassen, die im wesentlichen im gleichen Winkel geneigt sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht.

Die Innenflanken 16 der Flansche, die im wesentlichen ilen gleichen Neigungswinkel haben wie die entsprechenden Außenflächen -er Flansche, sind so ausgebildet, daß sie einen Dichtungsring 40 erfassen, der zwischen den Flanschen angeordnet ist, wobei die seitlichen Kantenflächen 42 des Dichtungsringes 40 üP'cr einem der Neigung Jer Inr.enflauken 16 der Fi-in-.vhe 12 entsprechenden Winkel abgeschrägt und vor/ugweise leicht gerundet sind. Wenn die Flansche beim Festziehen des Kupplungsringes aufeinander zu bewegt werden, gleiten die geneigten Kantenflächen 42 des Dichtungsringes 40 gegen die Inneralanken 16 der Flansche. Hierdurch wird der Ring durch die Keilwirkung, der er unterworfen wird, zusammengedrückt; diese Wirkung ist gleichmäßig über den Umfang des Ringes verteilt.

Der Ring besieht aus einem steifen, jedoch elastisch nachgiebigen Material, vorzugsweise einen·. Kunststoff material, wie Poly-hexamelhylenadipamid (Handelsbezeichnung Nylon) oder Pol·, tetrafluorethylen (Handelsbezeichnung Teflon), und wird auf die.ie Weise einer radial nach innen gerichteten elastischen Verformung unterworfen, die auf der Tatsache beruht, daß auf seine Seitcnkanten von den Innenflanken 16 der Flansche 12 an den Rohrenden 10. wie oben beschrieben, eingewirkt wird. Auf diese Weise wird ein abdichtender Eingriff zwischen dem Dichtungsring und den Innenflanken der Flansche erhalten, wobei sich der elastische Dichtungsring von selbst auf mögliche Unregelmäßigkeiten der Flankenoberfliichen während der zwischen dem Dichtungsring uiid den Flankenoberflächen beim Zusammengehen der Rohrverbindung auftretenden geringen gierenden Bewegung einstellt; ebenso stellt sich der Dichtungsring von >elbst auf kleine Fluchtungsfehler /wischen den sich gegenüberliegender Rohrflanschen ein.

Zwei Hauptmerkmale der konstruktiven Ausbildung einer solchen Rohrverbindung sollten beachtet wc;den. Erstens besteht der Dichtungsring 40 aus einem steifen, jedoch nachgiebigen Material und liegt im wesentlichen frei zwischen den zusammenwirkenden Rohrflanschen. Daher umfaß» der Ring keinen der herkörnm'Jchercn weichen und noch weniger der plastischen Werkstoffe, wie beispielsweise Gummi, die ihre Dichtwirkimg durch plastisches Auffüllen und Abdichten eines Zwischenraumes, z. B. zwischen Rohrflanschen, erfüllen. Zweitens brauchen die an

den zu verbindenden Rohrenden angeordneten Flansche nicht notwendigerweise gerade Flankenflächcn darzubieten, d. h., die Erzeugenden der von den Außenflanken und Innenflanken 16 der Rohrflansche 12 gebildeten kegelstumpfförmigen Oberflächen brauchen keine geraden Linien zu sein.

So können die geneigten Flachen 42 des Dichtungsringes 40 konvex gerundet sein, wobei die Gestalt des Ringes ständig so eingestellt wird, daß zwischen dem Ring und den Flanschflanken längs einer Linie oder eines schmalen Kreisringbereiches Berührung stattfindet, d. h., wenn der Kupplungsring angezogen wird und die Rohrflansche zusammengepreßt werden und den Dichtungsring erfassen, wird ein abdichtender Kontakt längs eines schmalen, sich längs des Umfanges der Rohrverbindung erstreckenden Bandes unter einem sehr hohen Oberflächendruck erzielt, wodurch die gewünschte Dichtungswirkung gewährleistet wird.

tn den Fällen, in welchen das in dem Rohr 10 geförderte oder befindliche Medium unter Überdruck, d.h., unter einem den Druck außerhalb des Rohres übersteigenden Druck steht, verstärkt der durch das Medium auf die Innenseite des Dichtungsringes 40 ausgeübte Druck die Dichtungswirkung, d. h., die geneigten Seiten des Ringes werden noch stärker gegen die Innenflanken 16 der Rohrflansche 12 gedrückt. Das Gegenteil findet statt, wenn das Medium in dem Rohr unter Vakuum steht oder unter einem Druck, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, da der die Dichtungswirkung verstärkende Effekt entfällt, und das umgebende Medium beispielsweise atmosphärische Luft, versucht hinter dem Dichtungsring 40 einzudringen. Erfindungsgemäß wird dennoch eine vollständige Dichtungswirkung gewährleistet. Hierzu weist der Dichtungsring 40 eine in der Mitte am Umfang verlaufende Nut 44 mit halbkreisförmiger oder kreissegmentförmiger Querschnittsform auf. In der Nut 44 ist ein herkömmlicher O-Ring 46 angeordnet. Wenn die Kupplungsringteile 30 mit Hilfe der Schraubverbindungen zusammengezogen werden, ergreifen die geneigten Innenflanken 16 der Rohrflansche 12 die entsprechend geneigten äußeren Flachen 42 des Dichtungsringes 40 in der vorerwähnten Weise und drücken abdichtend dagegen. Gleichzeitig erfassen jedoch die freien, gegenüberliegenden Kantenflächen 18 der Rohrflansche den in der Nut 44 des Dichtungsringes 40 angeordneten O-Ring 46, wie dies klar aus F i g. 1 hervorgeht, und erzeugen dadurch eine weitere Dichtungswirkung, die besonders gegen das Eindringen von Umgebungsluft in das Rohr wirksam ist.

Um zwei Rohrenden mit Hilfe der dargestellten Verbindung zu verbinden oder zu lösen, maß es offensichtlich möglich sein, die Rohrenden um eine der Dicke oder Breite des Dichtungsringes 40 entsprechende Strecke auscinar.dcrzuziehen oder auseinanderzustoßen, so daß der Ring zwischen die Rohrenden eingesetzt oder zwischen den Rohrenden herausgenommen werden kann. In der Mehrzahl der Fälle ist dies kein Problem, wenngleich dann, wenn die zu verbindenden Rohre Teil eines fixen Rohrsystems sind, Schwierigkeiten auftreten können, wenn die Rohre ausreichend weit auseinanderbewegt werden sollen, um das Einführen oder Entfernen des Ringes zwischen die oder aus dem Bereich zwischen den Flanschen zu ermöglichen. Bekanntlich wohnt den Rohren, auch wenn die Rohre eines fixen Rohrsystems gegen axiale Bewegung festgelegt sind, immer ein gewisses Maß an Elastizität inne, und es ist praktisch immer möglich, die Rohrenden wenigstens um ein geringes Maß auseinanderzubewegen, wenngleich es nicht immer möglich ist, die Rohrenden um das Ausmaß auseinanderzubewegen, das erforderlich ist. um einen Dichtungsring der vorliegend verwendeten Breite einzusetzen oder zu entfernen.
Bei der AusfUhrungsform gemäß Fig. 2 ist es nur erforderlich, die Rohrenden um die Hälfte der gemäß der AusfUhrungsform nach F i g. 1 erforderlichen Strecke auseinanderzubewegen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist der Dichtungsring 80 zwei symmetrische Hälften 80 a und 90 b mit einer gemeinsamen

is Teilungsebene 88 auf. In der gemeinsamen äußeren Fläche der Ringhälften ist eine mittige Nut 84 angeordnet, die der Nut 44 in dem ungeteilten Dichtungsring 40 der F i g. 1 entspricht. Bei der AusfUhrungsform der F i g. 2 wird die Nut von identischen

Nutteilen 84 α und 84 b in den Dichtungsringhälften 80 α bzw. 80 b gebildet. Ein O-Ring 86 ist in der Nut 84 angeordnet, und wenn die Rohrverbindung zusammengezogen wird, dient der O-Ring zum Abdichten gegen ein Medium, das von außen einzudrin-

»5 gen versucht; dies beruht auf dem Erfaßtwerden zwischen den beiden gegenüberliegenden Rohrkantenflächen 18, und zusätzlich wird die Dichtung an der Teilungsebene 88 zwischen den Dichtungsringhälften verstärkt. Auch eine unsymmetrische Teilung ist möglich (Teilungsebene 88').

Wie aus der F i g. 2 hervorgeht, kann das Einsetzen und das Herausnehmen des unterteilten Dichtungsringe 80 dadurch erfolgen, daß man die Rohrflansche um eine Strecke auseinander entfernt, die der Breite einer der Ringhälften 80 a oder 80 6 entspricht, so daß eine Ringhälfte einzeln in den Spalt zwischen den Rohrenden, d. h., zwischen die Kantenflächen 18 der Rohrflansche 12 eingesetzt oder daraus entfernt werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Materialkombination in Form des steifen Dichtungsringes und des weichen O-Ringes können die vorteilhaften Wirkungen des steifen Dichtringes auch bei äußerem Überdruck voll genutzt werden. Zum Beispiel entfällt wegen der Selbsteinstellung das Erfordernis des koaxialen Ausrichtens der gegenüberliegenden Rohrenden. Gleichzeitig wird auch das Erfordernis einer glatten und gleichförmigen Oberflächenbearbeitung der gegenüberliegenden Oberfläche der Rohrflansche im wcsentlichen eliminiert, was von großem Vorteil ist, da solche Flansche gewöhnlich an den Rohren durch plastisches Verformen dieser Rohre mit Hilfe von Preßwerkzeugen geformt werden. Die unebene und rauhe Oberfläche der gegenüberliegenden, durch den Preßvorgapg geformten Flansche beeinträchtigt die Dichtungseigenschaften der erfindungsgemäßen Rohrverbindung nicht, vorausgesetzt, daß derartige Unregelmäßigkeiten innerhalb vernünftiger Grenzen liegen. Wenn die einen Teil der erfindungsgemäßen

Rohrverbindung bildenden beiden Rohrflanschen durch den umgebenden unterteilten Kupplungsring gegeneinandergezogen werden, stellt sich der dazwischen befindliche, steife jedoch elastische Dichtungsring selbst auf die zwischen den Rohrenden herrsehenden Bedingungen ein und damit auf jede leichte Abweichung der Fluchtung zwischen den Flanschen und auf ein gewisses Maß an Unebenheit ihrer Innenflankenflächen. Der Ring wird daher ge-

ringfügig verdreht und weicht etwas von seiner runen Kreisform ab, um über die Cicsamtausdchnung der Flankonflächcn der Flansche anzuliegen. Fern τ füllt der Werkstoff des Dichtungsringen infolge tier geringen Breite der ringförmigen Kontaktflächen oder des ringförmigen Kontaktbandes, zusammen riit höherem Flächendruck, alle Unregelmäßigkeiten in den Flankenflächen der Flansche aus. Das Selbstjustieren ist in der Praxis von großer Wichtigkeit, bc-

sonders wenn die Rohrverbindung zum Anschließen oder Hinsetzen von Elementen zwischen die Enden von Rohren verwendet werden soll, die in verschiedenen Ebenen liegen und sich beiderseits in verschiedene Richtungen erstrecken.

Die Erfindung IaBt sich mit Vorteil auf zahlrei chcn Gebieten anwenden, so z. IJ. bei einem Hydro ζ.) klon zum Reinigen von Fasersuspensionen in eine Piipicrherstcllungsanlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Lösbare Verbindung von Rohrenden, deren Flansche den Sitz für einen Dichtungsring WJ-dende konisch abgeschrägte Innenflächen, die zwischen sich einen sich in Richtung von der Rohrachse weg verengenden Spalt für die Aufnahme des Dichtungsringes frei lassen, sowie im gleichen Sinne konisch abgeschrägte Außenflächen w aufweisen, welche von der Ringnut eines geteilten, tangential zusammenziehbaren Kupplungsringes umgriffen werden, deren Seitenwände in Richtung auf die Rohrachse zu im gleichen Winkel wie die Außenflächen der Flansche konisch auseinanderstreben, wobei der Dichtungsring den Spalt zwischen den Innenflächen der Flansche im wesentlichen ausfüllt und steif, jedoch elastisch ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit so gewählt ist, daß durch das Zusammenziehea des K jpplungsringes (30) der Dichtungsring (40) durch über den Umfang gleichmäßiges radiales Komprimiertwerden nach innen längs eines schmalen Rinii'>ereiches hohen Flächendrucks an den Innenllachen der Flansche (12) anliegt, und daß der Dichtungsring (40) an seinem Außenumfang in der Mine eine rundumgehende Außenringnut (44) zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsclements, bei>piels\veise eines O-Ringes (46), aufweist, derart, daß das elastische Dicht ngselement von der äußeren Umfangsfläche des Dichtungsringes (40) vorspringt und nach dem Zusarc nenziehen des Kupplungsringes an den sich gegenüberliegenden Kantenflächen (18) der Γ Mansche v52) der Rohrenden anliegt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (80) aus zwei Dichtungsringhälften (80 ο, HOb) besteht, deren Teilungsebene (88; 88') sich senkrecht zur Achse des Dichtungsringes erstreckt, und daß die Außenringnu: (84) in dem Dichtungsring von der Teilungsebene des Dichtungsringes durchsetzt wird.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene (88) des Dichtungsringes (80) die Außenringnut (84) symmetrisch in zwei Hälften teilt.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene (88') des Dichtungsringes (80) die Außenringnut (84) unsymmetrisch durchsetzt, so daß ein Teil (beispielsweise 80 6) des Dichtungsringes einen größeren Teil der Außenringnut enthält als der andere Teil (80 a).

5. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40; 60; 80) aus einem Polyamid, beispielsweise Pölyhexamethylenadipamid besteht.

6. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 βο bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (40; 60; 80) aus Polytetrafluorethylen besteht.

7. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtungselement (46) aus Gummi besieht.

Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung von Rohrenden nach dem Oberbegriff von Anspruch I.

Es ist eine derartige lösbare Verbindung von Rohrenden bekannt (USA.-Patentschrift 3 498 649), die gegen inneren Überdruck abdichtet. Bei einer derartigen Rohrverbindung verstärkt das in den Rohren geförderte oder befindliche Medium, wenn es unter Überdruck, d.h. unter einem den Druck außerhalb der Rohre übersteigenden Druck steht, durch Erzeugung einer auf die Innenseite des Dichtungsringes gerichteten Kraft die Dichtungswirkung; dabei werden die geneigten Seiten des Dichtungsringes noch stärker gegen die Innenflanken der Rohrflansche gedrückt.

S'eht jedoch das Medium in den Rohren unter Vakuum oder unter einem Druck, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, so entfällt der die Dichtungswirkung verstärkende Effekt, und das umgebende Medium, beispielsweise atmosphärische * ':^ft. kann hinter dem Dichtungsring in das Innere der Rohre eindringen.

F.s ist auch eine Rohrverbindung bekannt (schwedische Patentschrift 174 388). bei welcher der Dichtungsring zwischen den Innenflächen der Flansche so weit nach außen gezogen ist, daß er an den gegenüberliegenden kantenflächen der Rohrbunde anliem. Be'-m Zusammenziehen der Rohrflansche mit Hilfe des Kupplungsringes kann daher durch Einklemmen dieses ringflanschariigen äußeren Fortsat/es dc-> Dichtungsringes eine gewisse Abdichtung auch girier, äußeren Überdruck erfolgen; da es sich bei dem Material des Dichtungsringes jedoch um Gummi handelt, wird bei höheren Druckdifferenzen, d. h.. größerem äußerem Überdruck, der genannte ringflanschartige Fortsatz des Dichtungsringes ohne weiteres in den Spalt zwischen den KJintflächcn der Rohrbundc und damit in das Innere der Rohre hineingcdrückt, und damit wird die Rohrverbindung undicht.

Es ist auch eine lösbare Flansciuerbindung mit einem die konisch abgeschrägter. Außenflächen der Flansche ergreifenden geteilten Kupplungsring bekannt (französische Patentschrift 1 012 286), bei welcher die Flansche durch zwei voneinander getrennte Dichtringe aus gleichem Werkstoff gegeneinander abgedichtet werden. Die für die Dichtringe vorgesehenen Flächen liegen bei dieser bekannten Anordnung wie üblich in einer Querschnittsebene der miteinander \erbundenen Rohre, das Einlegen der konzentrisch zueinander angeordneten Dichtringe ni't darauffolgendem Zusammenziehen der Flansche ist umständlich durchzuführen, auch findet eine Verstärkung der Dichtwirkung bei Überdruck des in den Rohren befindlichen Mediums gegenüber dem Außendruck nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Rohrverbindung der genannten Art zu schaffen, die in beiden Richtungen gute Dichtungseigen-.sdlüftcn aufweist, d.h.. sowohl, wenn der Druck in dem Rohr größer ist als der Druck außerhalb des Rohres, wie auch umgekehrt, wenn der Druck in dem Rohr niedriger als der Umgebungsdruck ist und wenn daher ein »Lecken« aus der Umgebung in das Innere des Rohres verhindert werden muß.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rohrverbindung gemäß den Ansprüchen.

Die vorliegende Konstruktion der Rohrverbindung bewirkt, daß, wenn das in dem Rohr geförderte oder