DE2910684C2

DE2910684C2 - Lösbare Rohr- bzw. Armaturenverbindung

Info

Publication number: DE2910684C2
Application number: DE2910684A
Authority: DE
Inventors: Hans Otto Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Mieth
Original assignee: Otto Tuchenhagen GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Tuchenhagen GmbH and Co KG
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2910684A1; CH649361A5; US4362327A; NL8001636A

Description

Die Erfindung betrifft eine lösbare Rohr- bzw. Armaturenverbindung mit elastischem Dichtungsring, wie sie im Oberbegriff des Anspruch 1 beschrieben und beispielsweise aus der DE-OS 24 54 755 bekannt ist.

Derartige lösbare Rohr- bzw. Armaturenverbindungen erleichtern die Montage und Demontage insbesondere komplexer Rohrleitung!- oder Armaturensysteme oder machen deren Montage bzw. Demontage bei wirtschaftlich vertretbarem Aufwand überhaupt erst möglich.

Es ist bekannt, die Enden der zu verbindenden

Rohrleitungs- bzw, ArmatnrengehSuseteile mit massiven zylindrischen Flanschen auszustatten, die durch geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden werden. Als Dichtungsmittel dienen starre oder

elastische Dichtungsringe mit Rechteck- oder Kreisring-Qucrschnitt, Zum Zwecke der eindeutigen Lagefixierung dieser Dichtungsringe zwischen den zu verbindenden Flanschen werden in den Flanschen Nuten vorgesehen, in die die Dichtungsringe teilweise

ίο eingebettet sind.

Bei Ausführungsformen der erwähnten Flanschverbindungen, die einen Dichtungsring mit Rechteckquerschnitt verwenden, werden die Vorspann- und Betriebskräfte vollständig über die Flansche auf den Dichtungs- ring übertragen. Diese vorzugsweise wechselnde bzw. schwellende Beanspruchung wirkt im Hinblick auf den Dichtungsring lebensdauerverkürzend.

Andere Ausführungsformen vermeiden diesen Nachteil dadurch, daß sich die Flansche im vorgespannten Zustand auf der Außenseite des Dichtungsringes gegenseitig berühren. Der elastische Dichtungsring wird dabei deformiert und wulstet sich beispielsweise in einen auf der Innenseite des Dichtungsringes zwischen den Flanschen freibleibenden Spalt aus. Der Dichtungsring

wird bei dieser Ausführungsform im Betriebszustand der Verbindung zwar nicht mehr dynamisch beansprucht, die Flanschverbindung hat jedoch andere schwerwiegende Nachteile. Ein Nachteil besteht darin, daß der Dichtungsring bei der Montage oder Demonta-

K) ge der Verbindung nicht sicher lagefixiert ist und insbesondere bei der Montage dadurch beschädigt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Dichtungsring bei jeder Montage und Demontage der Verbindung gequetscht werden muß und somit stets

r> die Gefahr einer Beschädigung gegeben ist.

Es sind weiterhin genormte Rohrverschraubungen (beispielsweise nach DIN 11 851) bekannt, die jedoch ebenfalls mit erheblichen Nachteilen behaftet sind. Zwar ist bei diesen Verbindungen eine Beschädigung des Dichtungsringes, der Rechteckquerschnitt aufweist, bei der Montage bzw. Demontage weitgehend ausgeschlossen. Andererseits besitzen diese Rohrverschraubungen eine relativ große Ein- bzw. Ausbauhöhe. Darüber hinaus wird der Dichtungsring durch Betriebskräfte lebensdauerverkürzend dynamisch beansprucht. Der schwerwiegendste Nachteil besteht wohl darin, daß die Rohrverschraubung nicht einwandfrei bakteriologisch gestaltet ist. An Stellen, die der automatischen Reinigung schwer zugänglich sind, können sich Produkt rückstände festsetzen, die insbesondere bei einem

Einsatz dieser Verbindung in der Nahrungs- und Getränkemittelindustrie Reinfektionsquellen darstellen. In der einleitend erwähnten DE-OS 24 54 755 ist eine Flanschverbindung beschrieben, bei der der Dichtungs-

ring durch eine Führungsfläche sicher lagefixiert und durch eine Anschlagfläche vor lebensdauerverkürzenden dynamischen Beanspruchungen infolge Einwirkung von Betriebskräften geschützt sein soll. Zwar zeigt diese Druckschrift bereits einen sich beim Kuppeln bildenden Wulst durch vom Dichtkörper wegfließendes Dichtmaterial, jedoch liegt dieser Wulst an dem dem Produktraum abgewandten Spaltende. Somit aber können sich in dem Spalt zwischen den beiden zu verbindenden Rohrstirnflächen im Strömungsmedium enthaltene Teilchen absetzen und sich Bakterien bilden, die insbesondere bei einem Einsatz dieser Flanschverbindung in der Nahrungs- und Getränkemittelindustrie Reinfektionsauellen darstellen.

Per Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Rohr- bzw, Armaturenverbindung der einleitend genannten Art zu schaffen, bei welcher for Anlagen, die hygienische Anforderungen erföllep massen, die verwendete Dichtung frei von Vorspann- und BetriebskrSften ist, weder mechanisch noch chemisch beschädigt werden kann und eindeutig lagefixiert ist.

Im Zusammenhang mit mechanischen Beschädigungen ist vor allen Dingen an mögliche Beschädigungen beim Einbau gedacht, die durch scharfe Kanten der Verbindungsstücke erzeugt werden könnten, aber auch im eingebauten Zustand soll eine mechanische Beschädigung der Dichtung ausgeschlossen sein. Auch soll gin in radialer Richtung extrem kurzer Spalt zwischen der Dichtung und dem Produktraum sein, wobei sich die Dichtung in diesem Spalt zum Produktraum hin wölben soll. Im Zusammenhang mit chemischen Beschädigungen wird darauf verwiesen, daß beispielsweise Lebensmittelanlagen ständig gereinigt werden müssen, wobei das dabei verwendete Reinigungsmittel möglichst geringe Angriffsflächen an der Dichtung haben voll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich das Verbindungsstück und das Verbindungsgegenstück bei dem Zusammenfügen der Rohr- bzw. Armaturenverbindung über die Führungsflächen gegenseitig führen, daß sich die Verbindungsstücke bei axialen Druckkräften auf die Verbindung gegenseitig über die innere Anlagefläche abstützen und zentrieren, daß das Verbindungsstück mit einer Nut ausgestattet ist, in der der Dichtungsring vor dem Fügen der Rohr- bzw. Armaturenverbindung formschlüssig und/oder kraftschlüssig eingebettet ist und daß nach dem Fügen der Rohr- bzw. Armaturenverbindung in der durch die innere Anlagefläche begrenzten Endlage der Verbindungsstücke der Dichtungsring als Folge einer durch das Verbindungsgegenstück bewirkten Deforma'ion in den Spalt zwischen Verbindungsstück und -gegenstück und wenigstens unter Ausfüllung des zur Nut hin divergierenden Teils des Spaltes auswulstet.

Durch die starre Verbindung von Verbindungsstück und Verbindungsgegenstück über die innere Anlagefläche wird eine dynamische Beanspruchung des Dichtungsringes während des Betriebes der Verbindung vermieden. Der Kraftschluß verläuft innerhalb der Verbindung unter Ausschluß des elastischen Dichtungsringes. Die innere AnlageOäche übernimmt außerdem in der Betriebsendlage der Verbindungsstücke deren gegenseitige Zentrierung. Beim Fügen der Verbindung übernehmen die in den Verbindungsstücken vorgesehenen Führungsflächen deren verkantungsfreie gegenseitige Führung. Durch die form- und/oder kraftschlüssige Einbettung des Dichtungsringes in die Nut innerhalb des Verbindungsstückes ist eine eindeutige Lagefixierung des Dichtungsringes innerhalb des Verbindungsstückes gewährleistet. Ein Herausfallen des Dichtungsringes und eine Beschädigung desselben, insbesondere bei der Montage der Verbindung, ist ausgeschlossen. Auf dem Weg in die Betriebsendlage des Verbindungsgegenstükkes wird der elastische Dichtungsring zunehmend deformiert. Da das Dichtungsring-Material inkompressibel ist, wulstet sich dieses infolge der durch das Verbindungsgegenstück bewirkten Deformation in den Spalt zwischen Verbindungsstück und -gegenstück aus, wobei der im Betriebszustand verbleibende Nutquerschnitt SO bemessen ist, daß wenigstens der zur Nut hin divergierende Teil des Spaltes vom deformierten Dichtungsring ausgefüllt ist. Diese Auswulstung des Dichtungsringes in den zur Nut hin divergierenden Teil

des Spaltes schafft bakteriologisch einwandfreie Verhältnisse in diesem Bereich, Produktröcjcstände haben keinen Zugang zu den reinigungstechnisch kritischen Hinterschneidungen des Spaltbereiches, Da der Dichtungsring jeweils nur einmal bei der Montage und

ίο Demontage der Verbindung verformt wird, besitzt er gegenüber dynamisch beanspruchten Dichtungsringen bekannter Verbindungen eine höhere Lebensdauer. Ermüdungs- und Auflösungserscheinungen treten überhaupt nicht oder erst nach wesentlich längerer

Betriebszeit auf.

Um den Dichtungsring bei der Montage und Demontage der Verbindungsstücke vor quetschenden Beanspruchungen zu schützen, befindet sich nach einer vorteilhaften Ausführungsform die undeformierte, aus der Nut auswölbende Begrenzungsfläche des in der Nut eingebetteten Dichtungsringes innerhalb der Ein- bzw. Ausbauhöhe der Verbindung.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Nutgrund einerseits an der Außenseite der Nut tangential in eine zylindrische äußere Hankenfläche und andererseits an der Innenseite der Nut tangential in eine zylindrische innere Flankenfläche, die die Länge der Strecklänge des Dichtungsringes besitzt, einmündet und daß im An- Schluß an die innere Rankenfläche eine Kegelfläche mit ihrem Neigungswinkel die Breite der Nut reduziert. Durch diese besondere Formgebung der Nut wird der elastische Dichtungsring zum einen gestreckt, wodurch eine kraftschlüssige Anlage des Dichtungsringes inner halb des Verbindungsstückes gegeben, zum anderen er aber auch formschlüssig in die Nut eingebettet ist, wodurch sein Herausfallen aus der Nut sicher verhindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Mittelschnitt durch die lösbare Rohrbzw. Armaturenverbindung mit elastischem Dichtungsring, wobei das Verbindungsteil als Spannring ausgebil- det ist;

F i g. 2 zeigt einen Mittelschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung;

Fig.3—5 zeigen unterschiedliche Befestigungsmöglichkeiten für die Verbindungsstücke.

In F i g. 1 sind das Verbindungsstück 1 und das Verbindungsgegenstack 2 in ihrer Betriebsendlage dargestellt. Sie berühren und zentrieren sich über die innere Anlagefläche Ai. Die kegelige Spannfläche I^ am Verbindungsstück 1 und die kegeiige Spannfläche 2c am Verbindungsgegenstück 2 bilden zusammen den Flankenwinkel λ. Ein eine keilnutförmige Ausnehmung mit dem Flankenwinkel λ aufweisendes Verbindungsteil 4 drückt nach dem Wirkungsprinzip einer Keilverbindung die Verbindungsstücke 1, 2 in Richtung der axialen

ω Symmetrieachse der zu verbindenden Armaturengehäuse- bzw. Röhrleitungsteile zusammen. Dabei ist das Verbindungsgegenstück zwischen der inneren Anlagefläche Α, und der äußeren Anlagefläche A, statisch bestimmt eingespannt Diese statisch bestimmte Einbau-

»,■; lage ist über den Spzlt T zwischen Verbindungsstück 1 und Verbindungsteil 4 sichergestellt. Der radial zwischen den Verbindungsstücken 1, 2 angeordnete Montagespalt M stellt sicher, daß sich diese in der

Belriebsendlage nicht gegenseitig verkeilen. Beim Fügen der Verbindung übernehmen die Führungsflächen 1Λ, 2d am Verbindungsstück 1 bzw. -gegenstück 2 deren verkantungsfreie gegenseitige Führung.

In das Verbindungsstück 1 ist eine Nut te oder ein Hohlraum eingearbeitet, deren Grund die Ausrundung R besitzt. Der Nutgrund mündet einerseits an der Außenseite der Nut ic tangential in eine zylindrische äußere Flankenfläche id und andererseits an der Innenseite der Nut ic ebenfalls tangential in eine zylindrische innere Flankenfläche Ic ein. Die axiale Erstrecktmg der inneren Flankenfläche Ie entspricht der Strecklänge t des Dichtungsringes 3. der form- und kraftschlüssig zwischen Verbindungsstück 1 und Verbindungsgegenstück 2 eingebettet ist. Im Anschluß an die innere Flankenfläche Ic schließt sich eine Kegelfläche if an, die mit ihrem Neigungswinkel β die Breite der Nut Ic

••n^n-iinpl P^ in in Λ in Akeiin^iinn r ϋΙκΙοιιΓ Λ

Kegelfläche Xf bildet mit dem gegenüberliegenden Verbindungsgegenstück 2 den Spalt S. In der durch die innere Anlageflächc A₁ begrenzten Endlage der Verbindungsstücke I₁ 2 wird der Dichtungsring 3 als Folge einer durch das Verbindungsgegenstück 2 bewirkten Deformation in den Spalt S zwischen Verbindungsstück I und -gegenstück 2 ausgewulstet. D'.-r vom Verbindungngegenstück 2 erfaßte fiktive Di-formationsteil I tritt in der Figur flächenmäßig als Wulst Il innerhalb des Spaltes 5in Erscheinung. Die Nut !eist querschnittsmäßig so bemessen, daß wenigstens der zur Nut Ir hin divergierende Teil des Spaltes .9durch den Wulst Il des Dichtungsringes 3 ausgefüllt ist. Die Ausrundung R des Nutgrundes der Nut Ic ist kleiner als der Radius des undeformierten Kreisquerschnitt aufweisenden Dichtungsringes 3. Die Radiendifferenz ist so bemessen, daß sich die Strecklänge 1 des Dichtungsringes 3 einstellt, wobei sich allerdings seine undeformierte. aus der Nut Wauswolbende Begrenzungsfläche noch rechts von der durch die IJmlaufkante F begrenzten Ebene befindet.

Das Verbindungsstück I ist über die Schweißnaht 1a mit der hauptseitigen Rohrleitung oder dem hauptseitigen Armaturengehäuse \b verbunden. Auf der anderen Seite der Verbindung ist das Verbindungsgegenstück 2 über die Schweißnaht la im Anschluß an eine beliebige Länge /.: des Verbindungsgcgenstückes 2 mit der nebenseitigen Rohrleitung oder dem nebenseitigen Armaturengehäuse verbunden. Das Verbindungsgegenstück 2 kann beispielsweise durch spannlcses Umformen unter Ausbildung des Umformradius Ri an der beliebigen Länge Li des Armaturengehäuse- bzw. ', Rohrleitungsteils ausgebildet sein.

Aus der F i g. I ist weiterhin ersichtlich, daß der axiale Abstand zwischen den Umlaufkanten E. F, die sog. Einbzw. Ausbauhöhe H, sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage der Verbindung überwunden

ίο werden muß. Da sich die nndefoimierte. aus der Nut Ic auswölbende Begrenzungsfläche des in die Nut Ic eingebetteten Dichtungsringes 3 innerhalb der Ein- bzw. Ausbauhöhe H befindet, ist ein Quetschen oder eine Scherbeanspruchung des Dichtungsringes 3 wahrend

ΙΊ der Montag« oder Demontage der Verbindung stets ausgeschlossen.

Die F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform gemäß der Erfindung Ab^w?'chpnH vnn Ηργ AiKfnhrungsform nach Fig. 1 ist hier das rechtsseitige

„>(> Mittelstück 1 durch ein Mittelstück IO ersetzt worden. Das Mittelstück IO ist an der Verbindungsstelle 6 beispielsweise auf ein Rohrende 5 geschweißt. Das Rohrende 5 ist in entsprechender Weise wie die vergleichbaren Teile des Verbindungsstückes I nach

j. F i g. I ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausführungsform bestehi vor allem darin, daß keine Rundum-Verschweißung rüschen Verbindungsstück I und Rohr 5 erforderlich ist. Statt einer Schweißverbindung zwischen dem Zwischenstück fO und dem Rohr 5 kann auch

ι» irgendeine andere Verbindungsmöglichkeit eingesetzt werden.

In F i g. 3 ist eine Verbindung der Verbindungsstücke 1 und 2 mittels eines Spannringes gezeigt.
In F i g. 4 sind sowohl am Verbindungsstück I als auch

r. am Verbindungsgegenstück 2 zylindrische Flansche 5a. 56 ausgebildet, die durch nicht gezeigte Verbindungsmittel miteinander formschlüssig verbunden sind.

In F i g. 5 sind sowohl am Verbindungsstück I als auch am Verbindungsgegenstück 2 genormte Rohrverschrau-

" bungstci'e ausgebildet, die mittels einer Überwurfmutter miteinander formschlüssig verbunden sind.

Die η Fig. I dargestellten SchweiUnahte la. la stehen ,tellvertretend für andere bekannte Verbindungstechniken zwischen Teilen gleichen oder verschleiß denen Materials.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuneer

Claims

Patentansprüche:

J, Lösbare Rohr- bzw, Armaturenverbindung mit elastischem Dichtungsring, bestehend aus zwei Verbindungsstücken, die unit je einer Führungs- und einer Anschlagfläche versehen sind und die stoff-, form- oder kraftschlüssig oder mittels entsprechender kombinierter Verbindungstechniken an den zu verbindenden Rohrleitungsenden bzw, Armaturengehäuseteilen befestigt sind und zwischen sich einen elastischen Dichtungsring unter Vorspannung umschließen, und einer die Verbindungsstücke in Richtung der axialen Symmetrieachse der zu verbindenden Armaturengehäuse bzw, Rohrleitungsteile zusammendrückenden Einrichtung, wobei der Dichtungsring in einem Hohlraum an dem einen Verbindungsstück form- und/oder kraftschlüssig einen Deformationsteil bildend eingebettet, und in der Endlage der Verbindungsstücke in den Spalt zwischen Verbindungsstück und Verbindungsgegenstück ausgewulstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung der lösbaren Rohr- bzw. Armaturenverbindung bei Anlagen, die hygienische Anforderungen erfüllen müssen, die Anschlagfläche unterhalb der Führungsfläche an den Hohlraum (IcJ angrenzend angeordnet ist, der Dichtungsring (3) unter Ausfüllung eines — vom Strömungskanal her gesehen — zum Hohlraum (ic) hin divergierenden Teils des dem Strömungskanal benachbarten Spaltes (SJ ausgewulstet ist, die den Spalt zum Strömungskanal begrenzenden Fläche der Verbindungsstücke abgeschrägt oder abgerundet sind und der Hohlraum (lt/einen Nutgrund mit Radius (R) besitzt, der kleiner ist als der Radius des undeformierten, Kreisquersch .Ht aufweisenden Dichtungsringes (3).
2. Lösbare Rohr- bzw. Armaturenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die undeformierte, aus der Nut (ic) auswölbende Begrenzungsfläche des in der Nut (lcjeingebetteten Dichtungsringes (3) innerhalb der Ein- bzw. Ausbauhöhe fZ/Jbefindet
3. Lösbare Rohr- bzw. Armaturenverbindung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund einerseits an der Außenseite der Nut (ic) tangential in eine zylindrische äußere Flankenfläche (lc/Jund andererseits an der Innensei' te der Nut (ic) tangential in eine zylindrische innere Flankenfläche (1 e), die die Länge der Strecklänge (1) des Dichtungsringes (3) besitzt, einmündet und daß im Anschluß an die innere Flankenfläche (ie) eine Kegelfläche (if) mit ihrem Neigungswinkel (ß) die Breite (2R)der Nut (ic) reduziert.