DE2655473B2

DE2655473B2 - Auswinkelbare Flanschverbindung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2655473B2
Application number: DE19762655473
Authority: DE
Inventors: Walter 6500 Mainz Wedel
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2655473C3; DE2655473A1

Description

Die Erfindung betrifft eine auswinkelbare Kugelflanschverbindung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der DE-OS 25 16 682, der FR-PS 12 36 037 und der US-PS 40 097 bekannt ist. Die Abdichtung der gewölbten Flanschflächen gegeneinander erfolgt bei solchen " bekannten Systemen in der Regel dadurch, daß man in sich z. T. gegenüberliegende Nuten oder Rillen in den Dichtflächen entsprechend profilierte Dichtringe oder Dichtungen einlegt, die beim Verbinden der Flansche einer verhältnismäßig hohen Flächenpressung ausge- ^Wl setzt werden. Zum Teil fügt man auch profilierte Dichtringe, wie etwa O-Ringe ohne Vorhandensein spezieller Nuten direkt zwischen die einander zugeordneten, kugelig-konkaven und kugelig-konvexen Dichtflächen. Beide Arten von Dichtungen erfordern hohe "> Maßgenauigkeit der verwendeten Dichtringe, da diese sich exakt in die vorgegebenen Flanschformen einpassen müssen.

Diese bekannten Systeme erfahren beim Zusammenspannen der Verbindung eine derartige Deformation der eingelegten Dichtringe, daß sich die an den Flanschen anliegenden Kontaktflächen in jedem Fall verbreitern Hierdurch wird die Flächenpressung der Dichtung entsprechend verringert und es müssen somit höhere Flansch- und Verbindungskräfte aufgebracht werden. Außerdem wirken sich auftretende fertigungsbedingte Unrundheiten an den Flanschen und Dichtungen erschwerend auf die Montage aus und können bei exzentrischem Versatz zur Zerstörung der Dichtung durch Scherkräfte führen. Auch wird durch Einbringen von Dichtrillen das jeweilige Flanschbauteil geschwächt.

Ferner wird diesen bekannten Ausführungsformen beim Auswinkeln der Flanschverbindung die Dichtung in dem kugelig-konkaven Flansch, der sog. Pfanne, häufig verschoben, wodurch eine einseitige Belastung der Pfanne bewirkt wird.

Generell entstehen durch das Verspannen der Flanschverbindung in dem konvexen Flanschteil tangentiale, d. h. umfangsgerichtete Druckkräfte, während in dem konkav ausgebildeten Flanschteil Zugkräfte erzeugt werden.

Da bei den für die bezeichneten Rohrsysteme insbesondere eingesetzten Werkstoffen die Zugfestigkeit geringet als die Druckfestigkeit, ist der konkave Flanschteil das bruchgefährdete Bauteil.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Flanschverbindung mit zwischengefügter Dichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß die Flanschteile weniger bruchgefährdet sind und die Dichtung auch bei ungenauer Lage immer linienförmig belastet sind und somit die Flächenpressung, unabhängig von der Verformung der Dichtung, praktisch konstant bleibt.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die kreisförmige Grenzlinie 11 bildet also eine Dichtkante, und es bilden sich außer- und innerhalb dieser Dichtkante ringförmige Wulste an der deformierten Dichtung, die ein seitliches Verschieben der Dichtung verhindern.

Außerdem bewirkt die ringförmige Dichtkante, daß der Grad der Auswinkelung des mit ihr verbundenen Kugelflansches die Krafteinleitung in den pfannenförmigen Flanschteil nicht beeinflußt. S>e erfolgt konzentrisch und rotationssymmetrisch, vermeidet somit einseitige Beanspruchung und ermöglicht die volle Ausnutzung der Gestaltfestigkeit des pfannenförmigen Flanschteiles.

Die Flansch- und Schraubenkräfte werden ebenfalls durch diese Formgebung minimal gehalten und erlauben eine leichtere Dimensionierung der Verbindungselemente.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die halben Kegelwinkel beider Kegelstumpfmantelflächen spitze Winkel, jedoch lassen sich die Dichtflächen vorteilhaft auch so ausführen, daß der halbe Kegelwinkel der peripheren Kegelstumpfmantelfläche etwa 90° beträgt, wodurch diese in eine Kreisringfläche übergeht, oder der entsprechende Winkel sogar mehr als 90° beträgt.

Die ringförmige Dichtscheibe kann aus den üblichen Werkstoffen hergestellt sein. Das bevorzugte Material ist Polytetrafluoräthylen. Die Dichtscheibe kann ohne oder mit umgebördelten Rand ausgeführt sein.

An die Maßgenauigkeit der Durchmesser werden

keine besonderen Ansprüche gestellt, weil sich die Dichtkante in das Dichtungsmaterial eindrückt

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier, in den Zeichnungen dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es stellen dar

Fig. 1 eine erfindungsgemäße ICagelflanschverbindung, bei der die periphere Kegelstumpfmantelfläche des pfannenförmigen Flanschteiles rechtwinklig zur Rohrachse verläuft und somit eine Kreisringdäche bildet;

Fig.2 dne erfindungsgemäße Kugelflanschverbindung, bei der die halben Kegelwinkel beider Kegelstumpfmantelflächen der pfannenförmigen Dichtfläche spitze Winkel sind. Die Fig.2 erläutert ferner die Winkelverhältnisse.

Entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figuren zeigen jeweils ein Rohrende 1, dessen Flanschteil 2 mit einer kugelig-konvexen Dichtfläche 8 versehen ist Das anzuschließende zweite Rohrende 3 besitzt ein Flanschteil 4 mit erfindungsgemäß ausgeführter pfannenförmiger Dichtfläche. Zwischen beiden Dichtflächen befindet sich ein Dichtring 5. Gegen die rückseitigen Schultern der Flanschteile 2 und 4 liegen jeweils Überwurfflansche 6 an, die dazu dienen, die Rohrenden 1 und 2 mittels Schrauben 7 gegeneinander zu verspannen.

In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 besteht die erfindungsgemäß ausgeführte Dichtfläche aus einer inneren Kegelstumpfmantelfläche 9 und einer sich konzentrisch an diese anschließenden peripheren Kreisringfläche 10. Mit der den Übergang zwischen den Flächen 9 und 10 bildenden kreisförmigen Kante 11 liegt die pfannenförmige Dichtfläche des. Flanschteils 4 an dem Dichtring 5 und über diesen an der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 des Flanschteils 2 an. Durch den ha'ben Kegelwinkel tu ist die mögliche Auswinkelung zwischen Achsen 12 und 13 der Rohrenden 1 und 3 angedeutet

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flanschverbindung mit einer pfan-

ιυ nenförmigen Dichtfläche, deren periphere Kegelstumpfmantelfläche tO einen spitzen Winkel δ mit der Rohrachse bildet Dadurch, daß der Winkel γ der inneren Kegelstumpfmantelfläche 9 kleiner ist als der Winkel <5, entsteht eine kreisförmige Dichtkante 11, die an dem Dichtring 5 und über diesen an der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 anliegt Der Winkel der Tangente an die kugelig-konvexe Dichtfläche 8 in diesem Bereich ist mit β bezeichnet Um einen definierten Kontaktbereich zwischen den gegenseitigen Dichtflächen zu erhalten, muß der Winkel β kleiner als der Winkel <5 und größer als der Winkel γ sein. Nur im Grenzfall kann entweder der Winkel γ oder der Winke! δ gleich dem Winkel β sein. Jedoch erfordert eine solche Ausführung eine hohe Maßgenauigkeit, damit der j pfannenförmige Flanschteil 4 auch wirklich im Bereich der Linie 11 am Kugelflansch 2 anliegt.

Durch den eingezeichneten Winkel ö' ist angedeutet, daß der halbe Kegelwinkel der peripheren Kegelstumpfmantelfläche 10 auch größer als 90° ausgeführt

v> sein kann.

Mit R ist der Krümmungsradius der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 bezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Auswinkelbare Flanschverbindung zum Verbinden von zwei Rohrenden, deren eines Rohrende (1) einen Flanschteil (2) mit einer kugelig-konvexen Dichtfläche (8) aufweist, und bei der eine flache Ringscheibe (5) als Dichtring mit oder ohne umgebördeltem Kragen zwischen diese kugeligkonvexe Dichtfläche (8) und die Dichtfläche des Flanschteils (4) des anderen Rohrendes (3) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche des Flanschteils (4) aus zwei konzentrisch aneinander grenzenden Kegelstumpfmantelflächen (9, 10) besteht, die die Rohrachse (13) als Kegelachse gemeinsam haben, und von denen die auf die Rohrachse (13) bezogene innere Kegelstumpfmantelfläche (9) einen kleineren Kegelwinkel aufweist als die an diese angrenzende periphere Kegelstumpfmantelfläche (10), so daß die aus ihnen bestehende Dichtfläche des Flanschteils (4) im Bereich der kreisförmigen Grenzfläche des Flanschteils (4) im Bereich der kreisförmigen Grenzlinie (11) zwischen den Kegelstumpfmantelflächen (9,10) über den Dichtring (5) an der kugelig-konvexen Dichtfläche (8) des Flanschteils (2) anliegt, wobei die Tangente an die kugelig-konvexe Dichtfläche (8) im Kontaktbereich (11) mit der Dichtfläche (9, 10, 11) des Flanschteils (4) einen Winkel (ß) mit der Rohrachse bildet, der größer ist als der halbe Kegelwinkel (y) der inneren Kegelstumpfmantelfläehe (9), jedoch kleiner als der halbe Kegelwinkel (<5) der peripheren Kegelstumpfmantelfläche (10).

2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kegelwinkel (ö) der peripheren Kegelmantelfläche (10) etwa 50° beträgt, so daß diese im wesentlichen die Gestalt eines planen Kreisringes besitzt.

3. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kegelwinkel (δ) der peripheren Kegelmantelfläche (10) und der halbe Kegelwinkel (γ) der inneren Kegelmantelfläche (9) spitze Winkel sind.

4. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kegelwinkel (ö) der peripheren Kegelmantelfläche größer als 90° ist.