DE2454755C2 - Flanschverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung fur zwei Elemente, insbesondere Rohre, mit zwei jeweils einem Element zugeordneten, durch aneinanderliegende Flächen zentrierten und mittels Spannmittel zusammengehaltenen Flanschen, von denen mindesiens einer eine zum anderen Flansch hin offene Ausnehmung aufweist, deren Wandung zusammen mit einer Gegenwand am anderen Flunsch einen radial innen offenen Ringraum begrenzt, in dem ein verformbarer Dichtungskörper angeordnet ist.
Bei einer aus dem DE-GM 7102 667 bekannten Flanschverbindung dieser Art wird der Dichtungskörpar von einem O-Ring gebildet, der im Ringraum zwischen den beiden Flanschen untergebracht ist. Dieser O-Ring sitzt am Außenumfang eines gleichzeitig die beiden Flansche auf Abstand hallenden Zentrierrings. Damit dieser eingefügt werden kann, müssen die beiden Flansche jeweils so mit einem Rohrende verbunden werden, daß dieses vor einer Aufnahme für den Zentrierring endigt. Infolgedessen steht das in den Rohren strömende Medium über den entlang der Aufnahme verlaufenden Spalt zwischen dem Zentrierring und der Flanschwandung bis zum O-Ring hin an. In diesem Spalt kann sich daher Feuchtigkeit und Schmutz ansammeln, was zu Korrosionen führen kann. Ferner müssen die beiden Flansche rundum druckdicht mit den zugehörigen Rohren verbunden werden, da das Medium sonst über die Fuge zwischen den Rohrstirnseiten und dem Ringspalt zwischen Rohraußenseite und Flanschinnenseite nach außen gelangen kann. Hierbei ergibt sich im Falle einer Lötverbindung an dem der Fuge abgewandten axialen Ende jeweiligen Flansches eine Rundnaht, in der sich wiederum Schmutz und Feuchtigkeit niederschlagen und somit Korrosion auftreten kann. Im Falle einer Verschraubung ergeben sich hinsichtlich der Dichtheit sehr kritische Stellen, die außerdem korrosionsanfällig sind. Der mit seinem Außenumfang frei liegende O-Ring weicht überdies beim Verspannen radial nach außen aus und wird nicht gegen den Zentrierring gepreßt. Im Laufe der Zeit kann daher zwischen dem O-Ring und dem Zentrierring ebenfalls Korrosion auftreten. Zu diesen den Verschleiß fördernden und den Anwendungsbereich der Flanschverbindung einengenden Nachteilen tritt der große Fertigungs- und Montageaufwand hinzu, da mit engen Fertigungs- und Montagetoleranzen gearbeitet werden muß. Mit erschwinglichem Material- und Arbeitsaufwand ist überdies diese Flanschverhindung auf Medien innerhalb eines begrenzten Temperaturbereiches beschränkt. Oberhalb Raumtemperatur entsteht in der Flanschverbindung ein von innen nach außen gerichtetes Temperaturgefälle, das zu Gestaltsänderungen des Zentrierringes und der Flansche sowie zu einer schlechteren Fassung führen kann.
Infolge dieses Temperaturgefälles können sich wiederum Schmutz- und Kondensat in den Toträumen und Spalten ansammeln und Korrosionsgefahr hervorrufen. Schließlich müssen für Rohre verschiedenen Durchmessers unterschiedlich große Flansche auf Lager gehalten werden.

Ausgehend hiervor liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die keine Vorratshaltung an Flanschen mit bestimmter Größe oder Form des Lochquerschnitts oder einen Vorrat geflanschter Rohre erfordert, wobei dazuhin eine sichere Abdichtung der Fuge zwischen den Rohrstirnseiten ohne Spaltbildung unabhängig vom Druck oder der Temperatur des Mediums gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird erflndungsgemäß dadurch gelöst.

daß die Flansche jeweils aus einem der Umfangsform des zugeordneten Elementes angepaßten Abschnitt eines Profil-Halbzeugstranges bestehen und daß der den Ringraum axial und radial ausfüllende Dichtlings-

körper axial länger als gie i'uge zwischen den beiden Elementen breit ist sowie gegen die Außenfläche beider Elemente gepreßt wird, derart, daß er die Fuge überbrückt.

Da der Diehtungskörper in axialer Richtung gesehen langer als die Fuge breit ist und unmittelbar an den Außenflächen der verbundenen Elemente anliegt, ernält man eine Anordnung, bei der der Diehtungskörper beim Verspannen sicher nach innen gepreßt wird und eine unmittelbare Abdichtung der Fuge gewährleistet. Somit kann aus dieser kein Medium austreten und eine Spaltkorrosion wird mit Sicherheit vermieden. Die Schweißnaht, mit der mindestens einer der Flansche am zugehörigen Element befestigt ist, braucht nicht gasdicht zu sein, da sie vom Medium nicht berührt wird. Eine Dichtschweißung ist deshalb nicht erforderlich. Es genügt eine Perlnaht und Schweißnahtprüfungen sind entbehrlich. Dementsprechend bestehen auch keine Beschränkungen bezüglich der Schweiß- und Flanschmaierialien und z. B. von deren Kontaktpotentialen. Wegen dere sicheren Anpressung des Dichtungskörpers an die Elementenaußenseite ist die Anordnung ferner sowohl für Überdruck als auch für Unte-druck geeignet, ebenso wie hohe Mediumtemperaturen die Dichtheit nicht beeinträchtigen. Ein weiterer Vorzug besteht darin, daß der Diehtungskörper nicht nur eine Dichtfunktion, sondern auch eine Haltefunktion ausübt, da er eine die beiden Rohre mechanisch miteinander verbindende Brücke darstellt, die sogar Verformungen der Verbindungsstelle zuläßt, z. B. Knikkungen. Hierdurch wird ermöglicht, daß nur einer der beiden Flansche mit dem zugeordneten Element fest verbunden werden muß, während der andere Flansch lose an seinem Element sitzen kann. Schließlich erhält man durch die Herstellung der Flansche aus Profil-Halbzeugsträngen zumindest eine vereinfachte Lagerhaltung.

Aus der US-PS 24 59 250 ist ein den Ringraum axial und radial ausfüllender Dichtungskörper bekannt. Erist jedoch kurzer als die Fuge breit ist, so daß man keine Anlage des Dichtungskörpers an die Rohrwandungen erhält. Es kann daher in dem Spalt zwischen der Rohraußenseite und der Flanschinnenseite ungehemmt Korrosion auftreten. Der innen nicht abgestützte Dichtungsring kann auch bei einem Unterdruck des Mediums seine Dichtwirkung verlieren. Im übrigen handelt es sich hier um eine verhältnisniäßig schwierig beherrschbare und teure Schraubverbindung.

Ferner ist es aus der DE-PS 8 75 108 an sich bekannt, daß der Diehtungskörper den von den beiden Flanschen gebildeten Ringraum ausfüllt. Es handelt sich hier jedoch nicht um einen radial innen offenen Ringraum, so daß der Dich'.ungskörper nicht an den Rohraußenseiten anliegt. Auch hier besteht die Gefahr, daß eine Spaltkorrosion einerseits zwischen den Flanschen bis v> zum Diehtungskörper und andererseits zwischen den Rohrwandungen und den Flanschinnenseiten bis zu den Schweißnähten hin auftritt.

?.weckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcransprüchen angegeben. Mit der Maßnahme des Anspruchs 2 wird ein gleichmäßiges Zusammenspannen der Flanschverbindung erleichtert, da das Material des Dichtlingskörpers an einer definierten Stelle ausstülpen kann. Der Gegenstand des Anspruchs 3 dient zur Schrägfiächenzenlricrung der Flansche, die b^r> an sich aus der DIM'S 8 75 1(18 oder der IS-PS 24 5'J 250 bekannt isi. Unterschiedlich ist jedoch, daß heim Frlitulungsgeiienstand :'ic Schrägllächen in I lohe des Dichtungskörpers radial außen vorgesehen sind, so daß die Flansche schmal bauen können. Das im Anspruch 4 enthaltene Band verhindert zum einen ein Eindringen des Dichtungsmaterials in die Fuge zwischen den Stirnseiten der beiden Elemente und schützt zum anderen den Dichtungskörper vor dem Angriff aggressiver Medien. Die Maßnahmen der Ansprüche 5 und 6 dienen der einfachen Herstellung.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in derZeichnungdargestellt und im folgenden beschrieben, wobei die beiden Figuren axiale Teilquerschnitte je einer Flanschverbindung darstellen.

In F i g. 1 sind 10 und 11 miteinander zu verbindende Rohr- oder Behälterstücke, die an ihren Enden 12 bzw.

13 mit je einem Flansch 14 bzw. 15 versehen sind. Der Flansch 14 weist an seinem Umfang 17 einen axialen Ringwulst 18 auf, so daß ein hohler Ringraum 19 entsteht, der durch den Körper 16 des Flsnsches 15 verschlossen ist. Der axiale Ringwulst 18 weist am Außenumfang eine Schrägfläche 20 auf. Der Flansch 15 besitzt ebenfalls einen axialen Ringwulst 25, dp· am Innenumfang mit einer Schrägfläche 26 versehen ist. Die Flansche können mit diesen Schrägflächen beim Spannen aneinanderstoßen. Beide Flansche 14 und 15 sind abgelängte Teile je eines Halbzeugstranges, dessen Profil dem des Querschnittes des betreffenden Flansches entspricht, und der durch Biegen der Umgangsform der Rohr- oder Behälterenden 12 bzw. 13 angepaßt ist. Die Halbzeugstränge müssen daher aus einem verformbaren Material bestehen, z. B. aus Metall oder Kunststoff. Die Beiden Enden jedes Stranges können miteinander verschweißt sein. Ebenso ist es zweckmäßig, die beiden Flansche mit den zu verbindenden Elementen 10, 11 zu verschweißen.

Die Fuge 27 zwischen den beiden Rohr- oder Behälterenden ist mit einem Band 28 abgedeckt. Der Ringraum 19 ist mit einem Diehtungskörper 29 ausgefüllt. Dieser Diehtungskörper besteht aus einem Abschnitt eines Dichtungsmaterialstranges, beispielsweise viereckigen Querschnittes. Er kann auch profiliert oder mehrfaserig ausgebildet sein. Die Flansche 14 und 15 weisen noch je eine kleine, ringförmige axiale Rippe 30 bzw. 31 auf. Beide Flansche 14 und 15 sind durch mindestens zwei Spannorgane 39, die an den axialen Rippen 30 und 31 angreifen, zusammengepreßt, so daß der Dichtungskörper 29 im Ringraum sich in gespanntem Zustand befindet und dichtend an dem Band 28. den den Ringraum umschließenden Wandungen 32, 33, 34 und an den Außenflächen 35, 36 der Rohr- oder Behälterstücke 10,11 anliegt. Das Band dient auch dazu, den Diehtungskörper 29 gegen ein eventuell in den Rohren enthaltenes korrosives Medium zu schützen. Der Flansch 15 ist nahe der Kontaktstelle mit dem Flansch

14 mit einer Rille 37 versehen, in welche eine Ausstülpung 38 des Dichtungskörpers 29, die sich bei seinem Zusammenpressen bildet, eindringt. Die Spannorgane 39 können beispielsweise in der dargestellten Form ausgebildet sein. Bei diesem Beispiel sind auch beide Flansche 14, 15 durch Schweißnähte 21, 22 mit den Rohren IC, 11 verbunden.

In F i g. 2 sind die beiden miteinander zu verbindenden Rohr- oder Bchälterstücke und deren Enden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie i.i F i g. I. Die beiden Flansche 40 und 41 sind bei dieser Ausluhrungsform etwas anders ausgebildet als die Flansche 14 und 15. Der Unterseh.cJ besteht darin, daß de 1 aM.ili. Riiiguiilsl 42 am Umfang 43 des Flansches 40 wesentlich kürzer ist als der Rincwulst 18 des Flansches 14.

wogegen der axiale Ringwulst 44 des Flansches 41 entsprechend länger ausgebildet ist.

Durch diese Verschiebung tier Längen der Ringwülste 42 und 44 erübrigt sich die Ausbildung einer der Rille 37 in Fig. I entsprechenden Rille, da der Dichtungskörper45 für seine Ausstülpung 46 genügend Platz zwischen dem Ringwulst 42 und der Schrägfläche 47' des Ringwulstes 44 findet.

Um ein radiales Einsetzen oderAuslahren des Rohres Il zu ermöglichen, ist bei der Ausfiihrungsform nach F i g. 2 nur der Flansch 40 durch eine Schweißnaht 48 mit eiern Rohr 10 verbunden, während der Flansch 41 mit Spiel auf da-, Rohr 11 aufgeschoben ist. so daM ein Toleran/spiili 49 verbleibt. Dieser ist durch das Zusammenpressen der beiden Flansche 40. 41 w>n dem Dichtungskörper 45 ebenfalls vollkommen abgedichtet. t m das Rohr 11 ein/uset/en oder auszufahren, genügt es. den Flansch 41 zusammen mit dem Dichtungskörper 45 und gegebenenfalls mit dein Band 50 axial nach oben zu verschieben.

In gleicher Weise könnte auch in F i g. 1 auf die Schweißnaht 21 verzichtet werden, so daß das Rohr 10 radial eingesetzt oder ausgefahren werden kann, wenn zuvor der (lansch 14. zusammen mit dem Dichuir.gskörper 29 und gegebenenfalls mit dem Band 28 in axialer Richtung nach unten verschoben wird.

Die beschriebenen Flanschverbindungen werden erfindungsgemäß wie folgt hergestellt:

Zunächst wird ein verformbarer Halbzeugstrang genommen, dessen Profil dem des Querschnittes des Flansches 14 bzw. 40 entspricht. Eine Länge des Stranges, die etwa dem Außenumfang des Rohres 10 entspricht, wird diesem Außenuml'ang durch Hiegen, bei eventueller gleichzeitiger Erwärmung, angepal.il. Dies kann, je nach der Verformbarkeit des Halbzeugs, manuell oder mit mechanischen Mitteln geschehen, τ Der Abschnitt wird daraulliin von dem Strang abgetrennt. Dadurch ist der flansch 14 bzw. 40 entstanden. Der Flansch 15 bzw. 41 wird in gleicher Weise aus einem Halb/eugstrang. dessen Profil dem Querschnitt des Flansches 15 bzw. 41 entspricht, geformt. DerRingraum

in des Flansches 14 bzw. 40 wird nun mit einem Abschnitt eines Dichtungsmaterialstranges ausgefüllt, der den Oichtiincskörpcr 2*) bzw. 45 darstellt. Danach werden ti ic Flansche 14 bzw 10 und 15 bzw. 41 zuerst radial und dann durch die .Spannorgane 39 axial zusamiiK-ngezo-

Ii gen. und zwar so weit, daß eine zuverla -sige Verbindung und Dichtung zwischen ilen Rohren entsteht.

Im Falle der Dichtungskörper 29 bzw. 45 gegen ein korrosives Medium in den Rohren 10 und 11 zu schützen ist. und/oder um sein Eindringen in die Fuge 27 zu

.'Ii verhindern, kann voi dein l·.iiimmucii lies i/iCniüngsmaterials die luge 27 zwischen den Rohrenden 12. 13 mit einem Hand 28 bzw. 50 abgedeckt werden, wobei das Band an einem der beiden Rohre 10 oder Il durch einige llaftschweißungen befestigt werden kann.

Die beiden Enden der Flansche können gegebenenfalls miteinander verschweißt werden, insbesondere wenn die Flanschverbindung fur Rohre oiler Behälter mit großem Durchmesser bestimmt ist.
Die be.rien Flansche können selbstverständlich auch dadurch gebildet werden, daß die beiden Abschnitte der Halbzeugstränge bereits vor dem Aufziehen auf die Rohrenden von Ilal'.veugsirängeri abgelängt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Flanschverbindung fur zwei Elemente, insbesondere Rohre, mit zwei jeweils einem Element zugeordneten, durch aneinanderliegende Flächen zentrierten und mittels Spannmittel zusammengehaltenen Flanschen, von denen mindestens einer eine zum anderen Flansch hin offene Ausnehmung aufweist, deren Wandung zusammen mit einer Gegenwand am anderen Flansch einen radial innen offenen Ringraum begrenzt, in dem ein verformbarer Dichtungskörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (14, 15; 40, 41) jeweils aus einem der Umfangsform des zugeordneten Elementes angepaßten Abschnitt eines Profil-Halbzeugstranges bestehen und daß der den Ringraum axial und radial ausfüllende Dichtungskörper (29; 45) axial langer als die Fuge (27) zwischen den beiden Elementen (10, 11) breit ist sowie gegen die Außenflächen (35, 36) beider Elemente (10, 11) gepreßt ist, derart, daß er die Fuge (27) überbrückt.

2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum radial außen im Bereich der Berührungsstelle zwischen der Wandung der Ausnehmung (19) und der Gegenwand (33) eine Erweiterung zur Aufnahme einer Ausstülpung (38; 46) des verspannten Dichtungskörpers (29; 45) besitzt.

3. Flanschverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Ausnehmung (19) radial außen begrenzender erster axialer Ringwulst (18; 42) am einen Flansch (14; 40) an seinem Außenumfang eine erste Sc. jägfläche (20; 47) und ein vom anderen Flansch (15; 41) vorstehender und den ersten Ringwulst (18; 42) übergreifender zweiter axialer Ringwulst (25; 44) an seinem innenumfang eine zweite Schrägflache (26; 47') besitzt, wobei die beiden Schrägflächen aneinander anliegen.

4. Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge (27) zwischen den beiden Elementen (10, 11) mit einem Band (28; 50) abgedeckt ist, über das der Dichtungskörper (29; 45) beidseitig übersteht.

5. Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (29; 45) aus einem Abschnitt eines Dichtungsmaterialstranges besteht.

6. Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Profil-Halbzeugstränge aus verformbarem Werkstoff bestehen.

7. Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur einer der Flansche (Flansch 40) mit dem zugeordneten Element (10) fest verbunden ist, während der andere Flansch (41) auf dem ihm zugeordneten Element (11) sitzt.