DE2609011A1 - SEAL PIPE CONNECTION - Google Patents
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Description
Dichte Rohrverbindung Die Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen.Tight Pipe Joints The invention relates to pipe joints.
Der herkömmliche Aufbau einer Rohrverbindung sieht Flansche an den beiden Enden der zu verbindenden Rohre vor, die miteinander verbolzt sind. Ein geeigneter Dichtungsring befindet sich zwischen den Flanschen, um eine Dichtwirkung zu erreichen. Für eine wirksame Dichtung erfordert dieser Aufbau hochfeste Bolzen und hohe Bolzen-und D-ichtungsringbelastungen. Wenn derartige herkömmliche verbolzte Flanschverbindungen bei einem Tieftemperatureinsatz verwendet werden, entsteht während der Inbetriebnahme ein besonderes Problem.The conventional construction of a pipe connection provides flanges at the two ends of the pipes to be connected, the are bolted together. A suitable sealing ring is located between the flanges in order to achieve a sealing effect. For an effective seal, this structure requires high strength bolts and high bolt and washer loads. If such conventional bolted flange connections are used for low-temperature applications, occurs during commissioning a particular problem.
Wenn eine Flanschverbindung von Raumtemperatur auf sehrWhen a flange connection changes from room temperature to very
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tiefe Temperaturen, wie beispielsweise auf die Arbeitstemperatur der Verdampfer von verflüssigtem Naturgas, abgekühlt wird, kühlen sich die Flansche ab und schrumpfen schneller zusammen als die Schraubenbolzen. D.h., daß die Bolzen die Flansche nicht mehr genügend dicht halten, da sich die Verbindung lockert, so daß ein Leck auftritt. Eine Möglichkeit, diese Wirkung zu verringern, besteht darin, Schraubenbolzen mit einem extrem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten zu verwenden, so daß die Spannung des Bolzens immer erhalten bleibt. Legierungen mit sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten sind allerdings teuer; das bedeutet, daß die Flanschverbindungen teuer werden. Nach einem gewissen Zeitraum, wenn sich die gesamte Flanschverbindung abgekühlt hat,hört der Leckverlust der herkömmlichen verbolzten Flansche auf, da das Schrumpfen der Eolzen die Flanschverbindung abdichtet und eine Dichtwirkung herstellt.low temperatures, such as the working temperature the evaporator is cooled by liquefied natural gas, the flanges cool down and shrink faster than that Screw bolts. This means that the bolts no longer hold the flanges tight enough because the connection loosens, so that a Leak occurs. One way to reduce this effect is to use screw bolts with an extremely low coefficient of expansion to be used so that the tension of the bolt is always maintained. Alloys with very low expansion coefficients are however expensive; this means that the flange connections become expensive. After a period of time, though the entire flange connection has cooled down, the leakage stops the conventional bolted flanges, since the Shrinkage of the Eolzen seals the flange connection and creates a sealing effect.
Obwohl die Erfindung besonders die Schaffung von Rohrverbindungen betrifft, die im Zusammenhang mit bei sehr tiefen Temperaturen benutzten Rohren verwendet werden, kann die Flanschverbindung auch bei anderen Temperaturen verwendet werden.Although the invention particularly relates to the creation of pipe connections in connection with at very low temperatures If the pipes used are used, the flange connection can also be used at other temperatures.
Als Alternative zu den herkömmlichen Dichtungsring-Flanschverbindungen, bei denen sich ein Dichtungsring zwischen den Flanschen befindet, ist eine Flanschverbindung vorgeschlagen worden (siehe z.B. GB-PS 7 573 36), die ein zylindrisches Dichtungselement mit abgeschrägten Flächen verwendet, die mit entsprechenden abgeschrägten Flächen an den Rohrenden zusammenwirken. Um die Verbindung herzustellen, werden die Rohrenden unter Kraftaufwand zusammengebracht und das Dichtungselement gegen dieAs an alternative to the conventional sealing ring flange connections, In which a sealing ring is located between the flanges, a flange connection is proposed has been (see e.g. GB-PS 7 573 36), which uses a cylindrical sealing element with beveled surfaces, which with corresponding cooperate beveled surfaces on the pipe ends. To make the connection, the pipe ends are under Force brought together and the sealing element against the
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abgeschrägten Flächen an den Rohrenden deformiert. Die Verbindung wird bewirkt, indem die Rohrenden zusammengebracht werden, um die Dichtung zu ergeben.deformed beveled surfaces at the pipe ends. The connection is made by bringing the pipe ends together to form the To surrender to poetry.
Durch die Erfindung wird eine Rohrverbindung geschaffen, die zwei Rohrenden und einen röhrenförmigen Dichtungszylinder aufweist, der sich in die beiden Rohrenden erstreckt und mit seinen Enden mit den Innenseiten der beiden RohrendenThe invention provides a pipe joint comprising two pipe ends and a tubular sealing cylinder which extends into the two pipe ends and with its ends with the insides of the two pipe ends
einen Festsitz darstellt, wobei der röhrenförmige Dichtungszylinder an den Enden flexibel ist, so daß er bei Gebrauch unter dem Druck des Strömungsmittels innerhalb der Rohrenden radial nach außen gedrückt wird und eine Dichtwirkung zwischen den Rohrenden herstellt.represents an interference fit, the tubular sealing cylinder is flexible at the ends so that it is radial within the pipe ends in use under the pressure of the fluid is pressed outwards and creates a sealing effect between the pipe ends.
Die Rohrenden können im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Der Zylinder kann leicht eingeschnürt sein und an seinen entgegengesetzten Enden einen etwas größeren Durchmesser aufweisen als in der Mitte.The pipe ends can have essentially the same diameter. The cylinder can be slightly constricted and are slightly larger in diameter at their opposite ends than at the center.
Der Zylinder kann in der Mitte einen ringförmigen Außenwulst aufweisen, der zwischen die Rohrenden paßt und einen Zwangssitz für die Rohrenden bildet; der Außenwulst dient auch zum Bilden eines stabilen Mittelteils. Er kann an seiner Außenfläche eine Nut besitzen.The cylinder may have an annular outer bead in the center which fits between the pipe ends and forms a positive fit for the pipe ends; the outer bead also serves to form a stable central part. He can have a groove on its outer surface.
Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Zylinders an den Enden etwas größer als der Innendurchmesser der Rohrenden.Preferably, the outside diameter of the cylinder at the ends is somewhat larger than the inside diameter of the pipe ends.
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Das Material des Zylinders besitzt vorzugsweise im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material der Rohrenden.The material of the cylinder preferably has essentially the same coefficient of thermal expansion as the material of the Pipe ends.
Ferner sind die Rohrenden und der Zylinder vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt.Furthermore, the pipe ends and the cylinder are preferably made of the same material.
Die Rohrenden können Außenflansche aufweisen, die miteinander verbolzbar sind, um die Rohrenden in Fluchtungzu halten. Die Rohrenden können maschinell bearbeitet sein, um Aussparungen zu bilden, die den röhrenförmigen Dichtungszylinder aufnehmen. Der Zylinder weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Zylinder und/oder die Aussparungen können' mit einem Stoff mit einem geringen Reibungsko effizienten beschichtet sein, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen oder Molybdändisulf i d.The pipe ends may have outer flanges that can be bolted together to keep the pipe ends in alignment. The pipe ends can be machined to form recesses z u which receive the tubular seal cylinder. The cylinder preferably has a circular cross-section. The cylinder and / or the recesses can be coated with a substance with a low coefficient of friction, preferably polytetrafluoroethylene or molybdenum disulfide.
Die Erfindung schafft ferner eine Rohrverbindung, die zwei Rohrenden und ein metallisches Dichtungselement aufweist, das sich in beide Rohrenden erstreckt.und dazwischen ein strömungsmitteldichtes Dichtungselement bildet; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rohrenden eine im wesentlichen zylindrische innere Dichtungsfläche aufweist und daß das metallische Dichtungselement ein einstückiges, im wesentliches zylindrisches röhrenförmiges Element ist, das sich in die Rohrenden erstreckt, wobei jeder der äußeren Abschnitte des röhrenförmigen ElementsThe invention also provides a pipe connection which has two pipe ends and a metallic sealing element, which extends into both pipe ends and a fluid-tight one in between Forms sealing element; it is characterized in that each of the pipe ends is a substantially cylindrical having inner sealing surface and that the metallic sealing element is a one-piece, substantially cylindrical is tubular member extending into the pipe ends, each of the outer portions of the tubular member
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einen Festsitz mit einer der inneren Dichtungsflächen bildet und wobei das röhrenförmige Element an seinen Enden flexibel ist, so daß es bei Gebrauch unter dem Druck des Strömungsmittels innerhalb der Rohrenden 'radial nach außen gedrückt wird und eine Dichtung zwischen den Rohrenden bewirkt.forms an interference fit with one of the inner sealing surfaces and wherein the tubular member is flexible at its ends so that, in use, it will be exposed to the pressure of the fluid is pushed radially outward within the pipe ends and creates a seal between the pipe ends.
Die Erfindung schafft ferner eine Rohrverbindung, die zwei Rohrenden mit Durchgängen aufweist, die in axialer Ausrichtung zueinander liegen, und ein metallisches Dichtungselement, das sich in beide Rohrenden erstreckt und dazwischen eine ötrömungsmitteldichte Abdichtung ergibt; die Rohrverbindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden jeweils eine im wesentlichen zylindrische innere Dichtungsfläche aufweisen, daß ein aus einem Stück bestehender röhrenförmigerDichtungszylinder in der Mitte einen ringförmigen Außenwulst und an den Enden flexible Abschnitte aufweist, wobei jeder flexible äußere Abschnitt von einem der Rohrenden teleskopartig aufgenommen ist, die Enden der äußeren Abschnitte einen Festsitz mit der inneren Dichtungsfläche bilden und der röhrenförmige Dichtungszylinder im Betrieb unter dem Druck des Strömungsmittels innerhalb der Rohrverbindung radial nach außen gedrückt wird und eine Abdichtung zwischen den Rohrenden bewirkt.The invention also provides a pipe joint having two pipe ends with passages that are in axial alignment are to each other, and a metallic sealing element that extends into both pipe ends and between one results in a fluid tight seal; the pipe connection is characterized in that the pipe ends each have a substantially cylindrical inner sealing surface that a one-piece tubular sealing cylinder with an annular outer bead in the center and flexible at the ends Having sections, each flexible outer section being telescopically received by one of the pipe ends, the ends of the outer portions form an interference fit with the inner sealing surface and the tubular sealing cylinder under, in use the pressure of the fluid within the pipe connection is pressed radially outward and a seal between the Causes pipe ends.
Die beiden Endabschnitte können relativ zueinander feststehend oder beweglich sein. Das röhrenförmige Element kann im mittleren Abschnitt einen äußeren ringförmigen Wulst aufweisen.The two end sections can be fixed or movable relative to one another. The tubular element can be im central portion have an outer annular bead.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.Fig. 1 shows a cross section of a first embodiment according to the invention.
Fig. 2Azeigt einen Querschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.2A shows a cross section of a second according to the invention Embodiment.
Fig. 2 B zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen Verbindung. Fig. 2B shows a cross section of a conventional connection.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.3 shows a cross section of a third exemplary embodiment according to the invention.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird zwischen den Enden 1 und 2 von Rohren eine Verbindung hergestellt. Ein kleiner Flansch 3 ist an das Rohrende 1 angeschweißt und ein entsprechender Flansch 4 ist an das Rohrende 2 angeschweißt. Die Innenbohrunger der Rohrenden 1 und 2 sind genau bearbeitet und bilden zylindrische Aussparungen 5 und 6, die einen exakten Durchmesser und auch eine glatte Oberfläche aufweisen. Innerhalb der Aussparungen 5 und 6 befindet sich ein röhrenförmiger Zylinder 7, der das eigentliche Dichtungselement bildet. Der Zylinder 7 ist genügend flexibel, so daß er sich unter der Wirkung des Innendrucks radial ausdehnen kann. An der Außenfläche des Zylinders 7 befindet sichAs shown in Fig. 1, a connection is made between the ends 1 and 2 of pipes. A little Flange 3 is welded to pipe end 1 and a corresponding flange 4 is welded to pipe end 2. The inner bores the pipe ends 1 and 2 are precisely machined and form cylindrical Recesses 5 and 6, which have an exact diameter and also have a smooth surface. Inside the recesses 5 and 6 is a tubular cylinder 7, which the actual sealing element forms. The cylinder 7 is sufficiently flexible that it moves radially under the action of the internal pressure can expand. On the outer surface of the cylinder 7 is located
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ein ringförmiger Wulst 8, der dazu dient, den Zylinder genau innerhalb der Aussparungen 5 und 6 zu halten. Der Wulst 8 bildet auch "ein stabiles Mittelteil, so daß sich die äußeren Teile vom Mittelteil wegbiegen können. Der Zylinder weist an seinen äußeren Enden 9 und 10 einen etwas größeren Durchmesser auf als an seinem mittleren Abschnitt 11, wenn sich der Zylinder außerhalb der Rohrenden befindet. Der Wulst 8 besitzt eine Umfangsnut 12, um das Abziehen des Zylinders von einem Ende der Rohre zu erleichtern, wenn die Verbindung auseinandergenommen wird. Da die Enden 9 und 10 einen Festsitz innerhalb der Aussparungen 6 und 5 bilden, wäre es schwierig^ den Zylinder zu entfernen, falls die Nut nicht vorgesehen wäre, die eine ausreichende Hebelwirkung auf die Wulst erzielen läßt. Die Flansche 3 und 4 besitzen eine ringförmige Mulde 13 zur Aufnahme des ringförmigen Wulsts 8.Die Verbindung wird einfach dadurch aufgebaut, daß der Zylinder 7 entweder von Hand oder mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs in das Ende eines Rohres gebracht wird und dann das andere Rohr über das freie Ende des Zylinders gebracht wird. Bolzen, wie beispielsweise die Schraubenbolzen 14, werden dann durch die Löcher im Flansch eingesetzt, um die Rohrenden in Arbeitsberührung zu halten. Das Dichtungselement wirkt dann einfach so, daß es sich durch den Innendruck des Strömungsmittels innerhalb des Rohres nach a.ußen ausdehnt.an annular bead 8 which serves to hold the cylinder exactly within the recesses 5 and 6. The bead 8 forms also "a stable middle part, so that the outer parts can bend away from the middle part. The cylinder points at its outer ends 9 and 10 have a slightly larger diameter than at its central portion 11 when the cylinder is outside the pipe ends. The bead 8 has a circumferential groove 12 to allow the cylinder to be withdrawn from one end of the tubes to facilitate when the connection is disassembled. Because the ends 9 and 10 have an interference fit within the recesses 6 and 5, it would be difficult to remove ^ the cylinder if the groove were not provided to allow sufficient leverage can achieve on the bead. The flanges 3 and 4 have an annular trough 13 for receiving the annular Bead 8. The connection is established simply by the Cylinder 7 is brought into the end of a pipe either by hand or with the help of a suitable tool and then the another tube is brought over the free end of the cylinder. Bolts, such as the screw bolts 14, are then inserted through the holes in the flange to keep the pipe ends in working contact. The sealing element then acts simply so that it expands to the outside by the internal pressure of the fluid inside the pipe.
Das Material, aus dem der Zylinder 7 bevorzugt hergestellt ist, besitzt den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material der Rohre. Wenn das so ist, bleibt die DichtungThe material from which the cylinder 7 is preferably made has the same coefficient of thermal expansion as the material of the pipes. If so, the poetry remains
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unabhängig von Temperaturänderungen wirksam. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, bestehen die Dichtung und die Rohrenden aus dem gleichen Material, so daß die Ausdehnungskoeffizienten identisch sind. Wenn der Zylinder in die Rohrenden gebracht wird, bildet er wegen des Festsitzes zwischen der äußeren Fläche der Enden ·. 9 und 10 und dem inneren Durchmesser der Aussparungen 5 und 6 der Rohrenden sogleich eine Abdichtung. Ein Erhöhen des Drucks innerhalb des Rohrs vergrößert nur noch die Dichtwirkung. Deshalb müssen die Schraubenbolzen 14 nur die Anordnung zusammenhalten und den Innendruck aufnehmen, nicht jedoch einen weiteren Dichtungsdruck schaffen. Folglich werden im Vergleich zu einer herkömmlichen verbolzten Flanschverbindung viel weniger Bolzen benötigt; diese Bolzen selbst können kleiner, leichter, schwächer und billiger sein.effective regardless of temperature changes. To get the best results To achieve, the seal and the pipe ends are made of the same material, so that the expansion coefficients are identical are. When the cylinder is brought into the pipe ends it forms because of the interference fit between the outer surface of the ends ·. 9 and 10 and the inner diameter of the recesses 5 and 6 of the pipe ends at the same time a seal. Increasing the Pressure inside the pipe only increases the sealing effect. Therefore, the bolts 14 only need to hold the assembly together and absorb the internal pressure, but not create a further sealing pressure. Consequently, compared to a conventional bolted flange connection requires far fewer bolts; these bolts themselves can be smaller, lighter, weaker and be cheaper.
Da das flexible Dichtungselement dünn ist, läßt es die Wärme schnell durch die Wände hindurch; das bedeutet, daß die Verbindung nicht durch Wärmeübergänge und schnelle Temperaturänderungen beeinflußt wird. Um die Widerstandsfähigkeit der Verbindung auf Wärmeübergänge zu prüfen, wurde eine Einheit aus rostfreiem Stahl mit 50 mm Durchmesser, die einen Zylinder aus rostfreiem Stahl mit Rohrenden aus rostfreiem Stahl aufweist, in einer Anlage geprüft, die einen konstanten Druck von 2 bis 3 at innerhalb der Verbindung aufrecht erhielt. Die Temperatur in der Verbindung wurde während eines Zyklus von 120 Sekunden wie folgt verändert. Die Temperatur wurde von 75°C in 10 Sekunden aufSince the flexible sealing element is thin, it lets heat quickly through the walls; that means that the Connection is not influenced by heat transfers and rapid temperature changes. About the resilience of the connection To test for heat transfers, a stainless steel unit with a diameter of 50 mm was made up of a cylinder stainless steel with pipe ends made of stainless steel, tested in a system that maintains a constant pressure of 2 to 3 at was maintained within the connection. The temperature in the compound was like during a cycle of 120 seconds follows changed. The temperature was increased from 75 ° C in 10 seconds
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5OO°C erhöht. Sie wurde für 80 Sekunden auf 5000C gehalten und dann in 10 Sekunden auf 75 C verringert. Die Temperatur wurde 20 Sekunden lang auf diesem Wert gehalten, womit der Zyklus vollständig war. Man sieht, daß dies eine Anordnung für einen extremen thermischen Zyklus ist; die Verbindung widerstand fehlerlos über 1000 Zyklen. Die Prüfung der Dichtung nach 700 Zyklen die Anlage wurde angehalten, die Dichtung wurde zerlegt'und untersucht - zeigte, daß an keiner der Dichtungsflächen ein Fressen oder Scheuern stattfand; die Dichtung wurde für zufriedenstellend befunden.5OO ° C increased. It was held at 500 ° C. for 80 seconds and then reduced to 75 ° C. in 10 seconds. The temperature was held at this level for 20 seconds, completing the cycle. It can be seen that this is an extreme thermal cycle arrangement; the connection withstood more than 1000 cycles without errors. The test of the seal after 700 cycles, the system was stopped, the seal was dismantled and examined - showed that none of the sealing surfaces was scuffed or chafed; the seal was found to be satisfactory.
Um die Montage der Dichtung zu erleichtern, kann sie an ihrer Oberfläche eine Schicht von Polytetrafluorathylen aufweisen, die durch einfaches Reiben der äußeren Oberflächen des Zylinders 7 mit einem Block aus Polytetrafluorathylen aufgetragen werden kann. Da Polytetrafluorathylen einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist, erleichtert dies den Zusammenbau der Dichtung.In order to facilitate the assembly of the seal, it can have a layer of polytetrafluorethylene on its surface, which is applied by simply rubbing the outer surfaces of the cylinder 7 with a block of polytetrafluorethylene can be. Since polytetrafluorethylene has a low Has coefficient of friction, this facilitates the assembly of the seal.
In der Darstellung der Fig. 2 A und 2 B (die zumIn the representation of FIGS. 2 A and 2 B (the
leichteren Verständnis der Erfindung verbunden sind) sind gleiche Teile der Erfindung mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. versehen. Zuerst werde Fig. 2 B betrachtet: Sie zeigt eine herkömmliche Rohrverbindung von der Art, die Flansche und einen Dichtungsring aufweist. Ein massiver Flansch 15 ist an das Rohrende 1 angeschweißt; ein ähnlicher Flansch 16 ist an das Rohrende 2 angeschweißt. Ein Dichtungsring 17 befindet sich zwischenFor easier understanding of the invention, the same parts of the invention are given the same reference numerals as in Fig. Mistake. Referring first to Figure 2B, it shows a conventional pipe joint of the type that has flanges and one Has sealing ring. A solid flange 15 is on the pipe end 1 welded on; a similar flange 16 is on the pipe end 2 welded on. A sealing ring 17 is located between
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den Flanschen; eine Anzahl von Schraubenbolzen 18 und 19 ist am Umfang der Flansche fest angezogen, um dem im Inneren der Verbindung herrschenden Druck zu widerstehen. Der von den Bolzen aufgewendete Druck setzt sich aus zwei Hauptbestandteilen zusammen, der Druckbelastung und der Abdichtungsbelastung des Dichtungsrings. Die Abdichtungsbelastung des Dichtungsrings, welche die zur Schaffung der Abdichtung erforderliche notwendige Axialkraft darstellt, ist viel höher als die Druckbelastung; sie hängt von der Geometrie des Flansches und von dem für den Dichtungsring verwendeten Material ab; sie kann über dreimal größer sein als die Druckbelastung. Die Flansche und die Bolzen müssen deshalb sehr massiv sein, um den angelegten Drücken zu widerstehen. Die in Fig. 2B dargestellte Verbindung weist die gleiche Druckkapazität wie die in Fig. 2 A dargestellte erfindungsgemäße Verbindung auf. Man sieht, daß die erfindungsgemäße Verbindung sehr'viel,kleiner als die herkömmliche Verbindung ist. Außerdem ist es nicht notwendig, außergewöhnliche und teure Materialien bei der Herstellung der Verbindung zu verwenden.the flanges; a number of bolts 18 and 19 are tightened around the periphery of the flanges to accommodate the inside of the Connection to withstand prevailing pressures. The pressure exerted by the bolts consists of two main components, the pressure load and the sealing load of the sealing ring. The sealing load of the sealing ring, which the axial force required to create the seal is much higher than the compressive load; it depends on the geometry of the flange and on the material used for the sealing ring; it can be over three times larger be than the pressure load. The flanges and bolts must therefore be very massive to withstand the pressures applied. The connection shown in Fig. 2B has the same pressure capacity as that according to the invention shown in Fig. 2A Connection on. It can be seen that the compound according to the invention is very'much, smaller than the conventional connection. In addition, it is not necessary to use unusual and expensive materials in making the connection.
In Fig. 2 A befindet sich das Dichtungselement 11 innerhalb der Aussparungen 5 und 6 der Rohrenden 1 und 2 in der gleichen Weise, wie es vorstehend unter Bezugnahme zu Fig. 1 beschrieben ist. Ein äußerer kreisförmiger Ring 20 bzw. 21 ist mit dem jeweiligen Rohrende verschweißt. Der Ring 20 ist bei 22 mit einem Schraubengewinde versehen. Man sieht, daß der Wulst 8 innerhalb der Ringe 20 und 21 aufgenommen ist, die nach dem Verschweißen maschinell fasarbeitet sind, so daß die Stirnflächen der Rohrenden 1 und 2 mit den Ringen 20 und 21 bündigIn Fig. 2A, the sealing element 11 is inside of the recesses 5 and 6 of the pipe ends 1 and 2 in the same way as described above with reference to FIG is. An outer circular ring 20 or 21 is welded to the respective pipe end. The ring 20 is at 22 provided with a screw thread. You can see that the Bead 8 is received within the rings 20 and 21, which are machined after welding, so that the end faces the pipe ends 1 and 2 with the rings 20 and 21 flush
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sind. Ein äußeres kreiszylinderförmiges Halteteil 23 besitzt einen inneren Flansch 24, der an der Endfläche-25 des Rings 21 aufliegt. Die innere Oberfläche des Halteteils 23 ist bei 26 mit einem Schraubengewinde versehen, so daß es gemäß der Darstellung in Fig. 2 A von rechts auf den Ring 20 geschraubt werden kann. Ein mit einem Gewinde versehener Sperrbolzen 27 kann dann eingeschraubt werden, der verhindert, daß sich das Halteteil 23 löst, jedoch eine relative Drehung des Halteteils 23 gegenüber dem Ring 21 zuläßt. Man sieht, daß dieses ringförmige Teil die Rohrenden 1 und 2 in axialer Flucht zueinander hält.are. An outer circular cylindrical holding part 23 has an inner flange 24 attached to the end face -25 of the ring 21 rests. The inner surface of the holding part 23 is provided with a screw thread at 26 so that it is as shown 2 A can be screwed onto the ring 20 from the right. A threaded locking pin 27 can then be screwed in, which prevents the holding part 23 from loosening, but a relative rotation of the holding part 23 relative to the ring 21 allows. It can be seen that this annular part, the pipe ends 1 and 2 in axial alignment with one another holds.
In Fig. 3 ist eine verschiebbare Verbindung dargestellt, die eine geeignete Ausdehnungsverbindung bildet. Ein verschiebbares Element 28 ist an einem Ende 29 mit einem Rohrende 2 verschweißt. Etwas entfernt davon befindet sich auf dem Element 28 ein äußerer, ringförmiger Wulst 28a; der äußerste Abschnitt des Elements 28 ist ein flexibler Metallzylinder 30, der mit dem restlichen Element 28 in einem Stück ausgebildet ist. Das Rohrende 1 besitzt eine glatte innere Oberfläche 5, an der sich der Metallzylinder 30 verschieben läßt. Ein Halteteil 31 besitzt einen naoh innen gerichteten Flansch 32; es ist bei 33 mit einer nach außen gerichteten ringförmigen Schulter 34 verschraubt. Ein dem Sperrbolzen 27 der Fig. 2a ähnlicher Stift kann im Bedarfsfall verwendet werden. Man sieht, daß sich das Element 28 relativ zum Rohrende 1 um eine Strecke verschieben läßt, die gleich der Summe der Längen 35 und 36 ist. Dies bildet eine wirksame ver-In Fig. 3 a slidable connection is shown which forms a suitable expansion connection. A sliding one Element 28 is welded at one end 29 to a pipe end 2. Somewhat away from it is located on the element 28 an outer, annular bead 28a; the outermost section of the Element 28 is a flexible metal cylinder 30 which is formed in one piece with the remainder of the element 28. The end of the pipe 1 has a smooth inner surface 5 on which the metal cylinder 30 can be moved. A holding part 31 has a near inward flange 32; it is screwed at 33 to an outwardly directed annular shoulder 34. A the locking pin 27 of Fig. 2a similar pin can be used if necessary. It can be seen that the element 28 is relatively Can be moved to the end of the pipe 1 by a distance equal to the sum of the lengths 35 and 36. This forms an effective
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schiebbare Verbindung, in der die Abdichtung zwischen dem Ende des Zylinders 30 und der inneren Oberfläche 5 hergestellt ist. Die Abdichtung wird durch die Wirkung des Drucks innerhalb der Verbindung aufrecht erhalten.sliding connection in which the seal between the end of the cylinder 30 and the inner surface 5 is made. The seal is maintained by the action of the pressure within the joint.
Die erfindungsgemäße Verbindung ist viel kleiner als herkömmliche Verbindungen; zusätzlich hat sie ein sehr glattes ununterbrochenes Inneres und kann sehr.viel größeren Drücken widerstehen. Eine gemäß der Darstellung in Fig. 1 hergestellte Verbindung mit 100 mm Durchmesser wurde mit einer herkömmlichen Verbindung der in Fig. 2 B "dargestellten Art mit dem gleichen Durchmesser verglichen. Die Flansche und Schraubenbolzen wurden aus Aluminium (N8; ASA Klasse 150) hergestellt. Bei Verwendung herkömmlicher Dichtungsringe des in Fig. 2 B dargestellten Typs war der Druck, der von der Verbindung gehalten werden konnte, etwa 18 at (1 attelOO kPa} jSurn Vergleich: Die Verbindung gemäß der Darstellung in Fig. 1 wurde einem Druck von 85 at unterworfen, ohne daß sie undicht wurde. Anschließend wurde der Druck auf Null reduziert und die Schraubenbolzen 14 und die Muttern wurden etwas herausgedreht, so daß die Bolzen ein Spiel von etwa 1,5 mm hatten. Die Verbindung wurde erneut untier einen Druck von 85 at gesetzt: sie blieb immer noch dicht. Der Druck wurde 1 Stunde lang aufrecht erhalten, wobei die Verbindung dicht blieb. Der Druck wurde dann abgelassen, wonach die Verbindung erneut unter einen Druck von 128 at gesetzt wurde. Die Verbindung blieb noch dicht.The compound of the invention is much smaller than conventional connections; in addition, it has a very smooth, uninterrupted interior and is capable of very much greater pressures resist. A connection made as shown in Fig. 1 with 100 mm diameter was with a conventional Compound of the type shown in Fig. 2B "with the same diameter. The flanges and bolts were made of aluminum (N8; ASA class 150). Using conventional sealing rings of the type shown in Fig. 2B the pressure that could be held by the connection was about 18 at (1 attelOO kPa} jSurn comparison: the connection as shown in Fig. 1 was subjected to a pressure of 85 atm without leaking. The pressure was then reduced to zero and the bolts 14 and nuts were unscrewed a little so that the bolts had a play of about 1.5 mm. The connection was again placed under a pressure of 85 at: it still remained tight. The pressure was maintained for 1 hour preserved, the connection remained tight. The pressure was then released, after which the connection was again pressurized was set by 128 at. The connection was still tight.
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Zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit der Verbindung auf Biegemomentbeanspruchungen wurde eine Verbindung aus Aluminium von dem in Fig. 2 A dargestellten Typ mit 50 mm Durchmesser mit einer Verbindung des in Fig. 2B dargestellten Typs mit 50 mm Durchmesser verbunden; das Rohr 2 wurde in einer Klemmvorrichtung unterstützt, so daß zum Anlegen von Biegemomentbelastungen an das Rohrende links der in Fig.2 A dargestellten Verbindung Gewichte hinzugefügt werden konnten. Zuerst wurde an die Anordnung ein Druck von 280 at angelegt, bei dem die in Fig.2A dargestellte erfindungsgemäße Verbindung dicht war, während die herkömmliche Verbindung gemäß der Darstellung in Fig. 2 B versagte. Die in den Fig. 2A und 2B dargestellten Verbindungen sind maßstabsgerecht, so daß ersichtlich ist, daß die massive Verbindung 2B vor der kleineren erfindungsgemäßen verbindung fehlerhaft wurde. Ein neuer Dichtungsring 17 wurde hergestellt; die herkömmliche Verbindung nach Fig.2B wurde zerlegt und wieder zusammengebaut, wonach an die Anordnung ein Druck von 70 at angelegt wurde. Gewichte wurden hinzugefügt, die ein Biegemoment von 550 Nm an der erfindungsgemäßen Verbindung hervorriefen. Die Verbindung war dicht. Der Druck wurde abgelassen, die Verbindung wurde gedreht, wonach der Druck wieder angelegt wurde; es wurde festgestellt, daß die Verbindung wiederum dicht war. Das Biegemoment wurde dann auf einen Wert von 27.5 Nm erhöht, wobei die erfindungsgemäße Verbindung undicht wurde. Beim Zerlegen wurde herausgefunden, daß das Verbindungsteil oder Aufnahmeteil 23 nicht genügend dicht angeschraubt worden ist. Der Abdichtungszylinder wurde dann wieder etwas ausgerichtet, so daß seine entgegengesetzten Abschnitte 9 und 10 leicht nach außen erweitert waren, wonach die VerbindungA connection made of aluminum was used to test the resistance of the connection to bending moment loads of the 50 mm diameter type shown in Fig. 2A with a 50 mm joint of the type shown in Fig. 2B Diameter connected; the tube 2 was supported in a clamp so that bending moment loads could be applied the pipe end to the left of the connection shown in Fig. 2 A weights could be added. First, a pressure of 280 at was applied to the arrangement, at which the pressure shown in FIG The connection according to the invention was tight, while the conventional connection as shown in FIG. 2B failed. In the The connections shown in FIGS. 2A and 2B are to scale so that it can be seen that the solid connection 2B before the smaller connection according to the invention became faulty. A new sealing ring 17 was made; the conventional one The connection according to FIG. 2B was disassembled and reassembled, after which a pressure of 70 atm was applied to the arrangement. Weights were added, which caused a bending moment of 550 Nm on the connection according to the invention. The connection was tight. The pressure was released, the connection was rotated, after which the pressure was re-applied; it was found that the connection was tight again. The bending moment was then increased to a value of 27.5 Nm, with the connection according to the invention leaked. During dismantling, it was found that the connecting part or receiving part 23 was not screwed on sufficiently tightly has been. The sealing cylinder was then re-aligned slightly so that its opposite sections 9 and 10 were slightly expanded outwards, after which the connection
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wieder zusammengebaut wurde. An die Anordnung wurde wieder.ein Druck bis 70 at angelegt; es wurde festgestellt, daß sie dicht war. Dann wurden Gewichte an das Rohr angehängt, die das Biegemoment bis 1250 Nm vergrößerten, wobei die Verbindung dicht blieb, Der Versuch wurde bei diesem Stand unterbrochen, da es unmöglich war, eine größere Zahl von Gewichtsstücken in die am Rohr befestigte Waagschale Zu legen. Es ist deshalb ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Verbindung sehr widerstandsfähig gegenüber Biegemomentbelastungen ist, und ferner, daß sie kein Drehmoment überträgt, da sie frei drehbar ist.was reassembled. A pressure of up to 70 at was again applied to the arrangement; it was found to be tight. Then, weights were attached to the pipe, which increased the bending moment to 1250 Nm, the connection remained tight, the test was interrupted at that stage because it was impossible to put a greater number of weights in the fixed to the tube pan Z u. It can therefore be seen that the connection according to the invention is very resistant to bending moment loads and also that it does not transmit any torque because it is freely rotatable.
Es ist deshalb ersichtlich, daß die Verbindung nicht nur viel kleiner als herkömmliche Verbindungen ist, sondern auch ein größeres Widerstandsvermögen für den Innendruck aufweist. It can therefore be seen that the connection is not only much smaller than conventional connections, but also has a greater resistance to internal pressure.
Es ist ein wichtiges Kennzeichen der Erfindung, daß der röhrenförmige Dichtungszylinder aus einem Material gebildet ist, das über einen langen Zeitraum von beispielsweise 3 Monaten dem Hooke'sehen Gesetz gehorcht.It is an important feature of the invention that the tubular sealing cylinder is formed from a material that over a long period of time, for example 3 months Hooke's law obeyed.
In einem Material, das dem Hooke'sehen Gesetz unterliegt, sind Spannung und Dehnung " einander proportional. Wenn somit ein Stahldraht innerhalb seines Elastizitätbereichs mit einem Betrag X belastet wird, dann entsteht eine Ausdehnung von Y. Wenn die Belastung 2 χ ist, ist die Ausdehnung 2Y. Wenn dieIn a material subject to Hooke's law, Stress and strain are proportional to each other. Thus, if a steel wire is within its elasticity range with a If the amount X is loaded, then there is an expansion of Y. If the loading is 2 χ, the expansion is 2Y. If the
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Last X für einen Zeitraum von 3 Monaten am Draht hängt, ist die Ausdehnung immer noch Y.Load X is hanging on the wire for a period of 3 months, the expansion is still Y.
Im Gegensatz dazu gehorchen Gummi und Kunststoffmaterialien für einen langen Zeitraum nicht dem Hcoke1 sehen Gesetz. Obwohl ein Gummi- oder Kunststoff-Band dem Hooke1 sehen Gesetz bei Raumtemperatur für kurzzeitige Belastungen genügen mag, so würde es über einen langen Zeitraum nicht befolgt werden. Wenn somit eine Belastung A eine unmittelbare Ausdehnung B des Gummibands hervorruft, so würde doch eine Ausdehnung, wenn die Belastung drei Monate angelegt worden ist, wegen des Fließens des Materials unter der andauernden Wirkung der angelegten Last größer als B sein. Das ist so ähnlich, wie wenn ein Gummiblock unter ein Gewichtsstück gelegt wird:d er Block würde sich allmählich mit der Zeit infolge des Verfließens deformieren, so daß die Dicke des Blocks nach und nach abnehmen würde. Es ist durchaus möglich, daß der Block nach dem Entfernen der Last seine ursprüngliche Form wieder annimmt.In contrast, rubber and plastic materials do not obey the Hcoke 1 See Law for a long period of time. Although a rubber or plastic tape may satisfy Hooke's 1 law at room temperature for short-term loads, it would not be obeyed over a long period of time. Thus, if a load A causes an immediate expansion B of the rubber band, an expansion after the load has been applied for three months would be greater than B because of the flow of the material under the sustained effect of the applied load. It is similar to placing a rubber block under a weight: the block would gradually deform over time as a result of flowing, so that the thickness of the block would gradually decrease. It is entirely possible that the block will return to its original shape after the load is removed.
Wenn der röhrenförmige metallische Dichtungszylinder der Erfindung in die Rohrenden eingesetzt ist, unterliegt er einer Druckbelastung, d.h., daß die entgegengesetzten Abschnitte des Zylinders ständig einem starken Druck gegen die Innenwände der Rohrenden unterliegen. Deshalb ergibt sich, wenn der Druck angelegt wird, sofort eine Dichtwirkung, die durch die Wirkung des inneren Drucks erhöht wird und die Abdichtungsbelastung vergrößert. Wenn der röhrenförmige Dichtungszylinder aus Gummi oderWhen the tubular metal sealing cylinder of the invention is inserted into the pipe ends, it is subject to one Pressure load, i.e. that the opposite sections of the cylinder are constantly exerting strong pressure against the inner walls of the Pipe ends are subject. Therefore, when the pressure is applied, there is an immediate sealing effect, which is caused by the action of the internal pressure is increased and the sealing load is increased. When the tubular seal cylinder is made of rubber or
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einem Kunststoffmaterial hergestellt wäre, so würde er sich doch - obwohl er nach dem Einbau einer Druckbelastung unterliegt verziehen (kriechen), wenn er für einige Monate nicht benützt wird, wodurch die Spannung verringert werden würde oder sogar vollständig verschwinden könnte. Deshalb könnte das Strömungsmittel bei Anlegen des Drucks zwischen den Zylinder und die Wand des Rohrs gelangen und einen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des röhrenförmigen DichtungsZylinders herstellen. Wenn diese Situation einmal erreicht ist, kann die Dichtung nicht mehr funktionieren und wird immer undicht sein.a plastic material, it would be - although it is subject to pressure load after installation, it warps (creeps) if it is not used for a few months whereby the tension would be reduced or even disappear completely. So the fluid might when the pressure is applied between the cylinder and the wall of the tube and a pressure equalization between the two Make sides of the tubular seal cylinder. if Once this situation is reached, the seal can no longer function and will always leak.
Da die ursprüngliche Abdichtung so wichtig ist, ist es deutlich vorteilhaft, daß die Rohrenden eine glatte Innenfläche aufweisen; dies wird vorzugsweise unter Bezugnahme auf die Rauhigkeit (Mittellinienmittel) festgesetzt. Vorzugsweise ist die Rauhigkeit für die Innenfläche der Rohrenden und die Außenfläche des Zylinders kleiner als 1,6 um und vorzugsweise im Bereich von 0,8 pm bis 1,6 pm. Es ist klar, daß die Oberflächen um so besser sind, je glatter sie sind; Es wird natürlich wegen der notwendigen Bearbeitungszeit progressiv teurer^ glattere Oberflächen herzustellen.Since the original seal is so important, it is clearly beneficial that the pipe ends have a smooth interior surface exhibit; this is preferably set with reference to the roughness (center line mean). Preferably the roughness for the inner surface of the pipe ends and the outer surface of the cylinder is less than 1.6 µm and preferably in the range from 0.8 µm to 1.6 µm. It is clear that the smoother the surfaces, the better; It is of course becoming progressively more expensive to produce smoother surfaces because of the machining time required.
Um das Entfernen des Dichtungszylinders von der Verbindung zu erleichtern, kann der Wulst 8 axiale und zur Mittelachse des DichtungsZylinders parallel verlaufende Bohrungen aufweisen, in die Bolzen eingesetzt werden können, um den DichtungszylinderIn order to facilitate the removal of the sealing cylinder from the connection, the bead 8 can be axial and to the central axis of the Sealing cylinder have parallel bores into which bolts can be inserted to the sealing cylinder
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aus dem Rohrende zu forcieren.to force out of the pipe end.
Die dargestellte Rohrverbindung befindet sich tatsächlich an Rohren mit kreisförmigem Querschnitt, da diese Rohre die in der Praxis üblichen sind.The pipe connection shown is actually on pipes with a circular cross-section, as these pipes are the same as in are common in practice.
Eines der Rohrenden kann blockiert sein, um einen Verschluß für einen Druckkessel zu bilden.One of the pipe ends can be blocked to form a seal for a pressure vessel.
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