DE3039138A1

DE3039138A1 - Trennbare rohrvereinigung

Info

Publication number: DE3039138A1
Application number: DE19803039138
Authority: DE
Inventors: Irving D. West Orange N.J. Press
Original assignee: Resistoflex Corp
Current assignee: Resistoflex Corp
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1981-05-14
Also published as: GB2062787A; US4288105A; FR2468821A1

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · OIPL.-IN G. W. EITLE - D R. RER. N AT. K. HO FFMAN N . D I PL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE A · D-8000 MD N CH EN 81 · TELEFON (089) Vl 1087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

34 019 p/hl

Resistoflex Corporation,
Roseland, N.J. / V.St.A.

Trennbare Rohrvereinigung

Die Erfindung bezieht sich auf trennbare Vereinigung von Strömungsmittel durchströmten Rohren und insbesondere auf eine Anordnung zur Erstellung einer lecksicheren Verbindung zwischen zwei Rohrkomponenten, wobei sowohl eine vorbelastungsabhängige als auch eine vorbelastungsunabhängige Dichtung verwendet wird.

In den Vereinigten Staaten wurde das Rohr-Code-Dokument ANSI B31.3-1976 mit dem Titel "Chemical Plant and Petroleum. Refinery Piping" überarbeitet, um der zunehmenden Beförderung von gefährlichen und giftigen Flüssigkeiten und Gasen gerecht zu werden. Das Dokument umfaßt eine Servicekategorie mit der Bezeichnung "Category M", welche bestimmt ist als "ein Giftstoffservice, bei dem das Aussetzen einer sehr ge-

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ringen Menge in die Umgebung ernsthafte Probleme erzeugen kann, welche irreversibel auf die Atmungswege und den Körper von' Personen einwirken, sogar wenn prompte restorative Messungen vorgenommen werden". Die für die Begegnung solcher Serviceerfordernisse bekanntgemachten Spezifikationen befanden sich unter den strengsten, die je in der Theorie ausgedacht wurden. Dies setzte voraus, daß die Rohrleitungen zur Förderung dieser giftigen Mittel absolut leckdicht sind.

Im absoluten Sinne ist nichts leckdicht, da alles im Laufe der Zeit einer gewissen Beeinträchtigung unterliegt. Daher besteht eine Annäherung darin, konzentrische Eindämmungsstrukturen vorzusehen, und zwar mit einer Fehlererfassung der inneren Struktur, bevor die äußere Struktur ausfällt. Beispielsweise ist es in.einem Artikel mit dem Titel "Toxicology and Process Design" von Walter R. Payne, Chemical Engineering April 24, 1978, Seiten 83 bis 85, festgestellt worden, daß "Rohre, wenn möglich, durch Schweißen miteinander verbunden werden sollten; in anderen Fällen sollten die Flansche oder Kupplungen Abschirmungen oder einen Schutz tragen, um die Möglichkeit eines Herausspritzens der geförderten Substanz zu vermeiden, wenn die Rohrverbindung fehlerhaft wird. Für jedes toxische oder auf andere Weise gefährliche Material sollte der Konstrukteur ein konzentrisches Rohrsystem berücksichtigen, so daß ein Fehler des Innenrohrs schnell erkannt werden kann". Eine Darstellung einer konzentrischen Rohrverbindung erscheint in diesem Artikel, wobei eine gebolzte Flanschverbindung die Enden der beider Rohrkomponenten miteinander verbindet. Die Dichtung zwischen den Flanschen erscheint als eine herkömmliche Manschette, während die gesamte Verbindung innerhalb einer schützenden Abschirmung liegt. Es wird jedoch angenommen, daß diese Verbindung fehllaufen kann. Tatsächlich waren Flanschverbindungen immer schwache Verbindungen von Rohrsystemen.

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In der schweizerischen Patentschrift 373 934 .vom 31. Jan. 1964 ist eine Dichtanordnung für eine geflanschte Rohrverbindung offenbart, bei der die Dichtung aus einem harten Metallring besteht, welcher mit einer Schicht aus weicherem Metall, wie Silber beschichtet ist und mit einer Vielzahl von konzentrischen Kreisnuten in dessen Oberfläche versehen ist. Dadurch wird das Dichtgebilde mit einer Vielzahl von Dichtzonen versehen, wobei die Leckage einer Zone in einer Nut festgestellt werden kann. Bei einer Ausführungsform ist der Schutz gegen eine Leckage in der Dichtung durch Zusammenschweißen erhöht. Auf den Flansch ist ein Paar von kurzen rohrförmigen Elementen gerichtet, die als Lappen oder Zungen ausgebildet sind. Diese schließen die Dichtung innerhalb eines starren Rohres ein und wandeln die Verbindung aus einer solchen um, die trennbar ist oder zeitweilig permanent ist.

Das direkte Verschweißen des Rohres hat, während bestimmte Schwachpunkte einer Flanschverbindung vermieden werden, seine eigenen Begrenzungen, die nicht zuletzt darin liegen, daß die Schweißverbindungen teuer sind und daß eine Unverträglichkeit mit dem Konzept der Trennbarkeit besteht, häufig ein Vorzug der Flanschverbindungen. Jedoch sind bekannte Flanschverbindungen Gegenstand eines Ausfalls aus verschiedenen Gründen. Die meisten Gründe beinhalten einen Verlust an Dichtungsintegrität. Die Dichtungsintegrität einer Standardflanschverbindung wird dagegen beeinträchtigt durch: unsachgerechte Installation, d.h., Verwendung falscher Bolzen, eines falschen Drehmomentes, usw., Bolzenbruch infolge einer Überbelastung; Bolzenkorrosion und Metallschrumpfen in den Bolzen. Die Mißausrichtung der Rohre während der Installation ist ein Hauptgrund für die Uberbeanspruchung der Bolzen. Andere nachteilige Faktoren sind: Manschettenkaltfluß; Manschettenzerstörung mit zunehmendem Alter; Manschettenschrumpfung infolge niedriger Temperatur; Manschettendeformation bei einem Wärmezyklus; Manschettendegradation durch geförderte Strömungsmittel; Rohrbiegungsbelastungen und Zugbelastungen; Vibrationen,

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Schockbelastungen und Wasserschlag; und die Nähe äußerer Uberhitzungszustände. Natürlich werden die Verbindungen nach dem Auftreten von Feuer, Flut, Erdbeben oder anderen katastrophalen Bedingungen einen Ausfall zur Folge haben.

Bestimmte Dichtungen werden dadurch erstellt, daß konfrontierende Flächen der Rohrverbindungskomponenten oder Vereinigungsteile entweder direkt oder mittels einer manschettenartigen, dazwischenliegenden Dichtung miteinander verbunden werden. In ijedem Fall hängt die Wirksamkeit der erstellten Dichtung von den Kräften ab, mit denen die Teile zusammengebracht werden und letztlich von der Vorbelastung, die zwischen den Dichtungsflächen oder innerhalb der Dichtung selbst erzeugt wird. Bei einer Flanschverbindung, bei der beispielsweise eine einfache Manschette als Sanchwich zwischengeschaltet ist, hängt die Vorbelastung der Manschette und die Wirksamkeit der Strömungsmitteldichtung anfänglich von dem Drehmoment ab, mit welchem die Flanschbolzen angezogen werden. Infolge einer Mißausrichtung des Rohres werden die einzelnen Flanschbolzen häufig ungleich angezogen. Einmal installiert kann jedoch die Vorbelastung nach dem Auftreten irgendwelcher nachfolgenden Phänomene abnehmen: Metallkriechen in den Bolzen, Manschettenkaltfluß, Manschettenzerstörung mit dem Alter, Manschettenschrumpfen infolge niedriger Temperatur (angenommen die Abwesenheit der kompensierenden Bolzenschrumpfung), Manschettendeformation .beim Wärmezyklus und Manschettendegradation durch geförderte Strömungsmittel. Rohrbiegebelastungen und Zugbelastungen können ebenso eine Reduktion der Dichtungsvorbelastung hervorrufen, die jedoch nicht über den gesamten Umfang der Dichtung gleich groß sein muß. Die vorgehende Aufzählung sollte nicht als ausschließlich betrachtet werden, sondern lediglich beispielhaft für die Förderung der Auffassung, die für den Ausdruck "Vorbelastung" angenommen wird. Ein anderer Weg der Betrachtung der Dichtungen liegt in der Spaltempfindlichkeit der Dichtung, d.h. die Empfindlichkeit bzw. Sensitivität des

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Spaltes zwischen den Vereinigungsteilen, die mit abgedichtet werden sollen.

Im Kontrast mit dem obengenannten sind Dichtungen derart anzusehen, die nicht exakt kategorisiert sind, die aber im wesentlichen nicht spaltsensititv sind. Die Natur der letztgenannten Dichtungen ergibt sich im Detail aus der Beschreibung der Erfindung.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Rohrverbindung bzw. eine Rohrvereinigung vorzusehen, welche eine konzentrische Rohrintegrität aufweist, die Trennbarkeit von Standardrohrvereinigungen beibehält und die schnell und ökonomisch zusammengesetzt werden kann. Die Rohrverbindung soll zuverlässig sicher sein, ohne das Erfordernis für sperrige schützende Abschirmungen sowie mit einer Kontinuität im Betrieb, welche Abschirmungen nicht gewährleisten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine trennbare Rohrvereinigung gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Kombination aus einem ersten und einem zweiten Vereinigungsteil, eine Einrichtung zur Erstellung einer ersten Umfangsdichtung zwischen den Vereinigungsteilen, deren Dichtwirkung eine Funktion der Vorbelastung ist und welche bei einem bestimmten Niveau der
Vorbelastung strömungsmitteldicht ist, eine spannbare Einrichtung zum Zusammenziehen der beiden Vereinigungsteile
zur Schaffung zumindest des bestimmten Niveaus der Vorbelastung der ersten Dichtung, wobei die Vereinigungsteile mit der Einrichtung zur Erstellung der ersten Dichtung so im Verhältnis stehen, daß zumindest korrespondierende Abschnitte
radial außerhalb der ersten Dichtung mit zumindest einem
bestimmten Minimalspalt dazwischen axial getrennt bleiben,
wenn die Vereinigungsteile mit der dazwischen eingerichteten ersten Dichtung zusammgengezogen sind und durch axial dehn-

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bare Dichtmittel, die so konstruiert und angeordnet sind, daß sie getrennt an beiden Vereinigungsteilen zur Einrichtung einer zweiten strömungsmxtteldichten Umfangsdichtung innerhalb des Spaltes befestigt sind, welcher konzentrisch die erste Dichtung umgibt, wobei diese zweite Dichtung unabhängig von der Vorbelastung ist, zumindest um jede Strömungsmittelleckage durch die erste Dichtung infolge des Nachlassens der Vorbelastung unter das bestimmte Niveau irgendwo am Umfang der ersten Dichtung auftritt, abzufangen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht mit hälftigem Längsschnitt einer Planschverbindung gemäß der Erfindung, bei der die Rohrenden für die Anbringung einer zweiten Dichtung axial getrennt werden müssen,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 mit der Darstellung der Einzelheiten von Leckageerfassungsöffnungen,

Fig. 4 eine Schnittansicht entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Schnittansicht, jedoch entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 mit der Darstellung der Einzelheiten des Hauptflanschbolzens,

Fig. 5 eine dem hälftigen Längsschnitt der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Darstellung einer Abänderung der Erfindung, gemäß der beide Dichtungen ohne zusätzliche axiale Trennung der Rohrenden zwischen die Flansche eingeschoben werden können,

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Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Darstellung einer weiteren Abänderung, gemäß der die Rohre mit Kunststoff überzogen sind und bei der die radial innere, vorbelastungsunabhängige Dichtung mit Kunststoff ummantelt ist,

Fig. 7 eine dem hälftigen Längsschnitt der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit der Darstellung einer weiteren Abänderung der Erfindung, gemäß der die

Rohre mit Kunststoff verkleidet sind, die Konfiguration jedoch so ist, daß eine Axialtrennung der Rohrenden erforderlich ist, um die radial äußere spaltinsensitive Dichtung zu installieren,

Fig. 8 eine teilperspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der spaltinsensitiven Dichtung,

Fig. 9 eine Endansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der die axial dehnbaren Dichtungs"-mittel permanent an eines der Vereinigungsteile und lösbar an das andere Vereinigungsteil befestigt sind,

Fig. 10 ein Längsschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 9,

Fig. 11 ein Teillängsschnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 9 mit der Darstellung der Einzelheiten der Leckageerfassungsöffnungen,

Fig. 11a eine Teilansicht mit der Darstellung einer Abänderung der Ausführungsform gemäß Fig. 9-11, bei der zwischen den dehnbaren Dichtungsmitteln und dem Vereinigungsteil eine Manschette zwischengelagert ist, an dem diese Manschette lösbar befestigt ist,

Fig. 12 eine Endansicht einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung des in Fig. 9 dargestellten allgemeinen

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Typs, bei der jedoch die axial dehnbaren Dichtungsmittel radial innerhalb des vorbelastungsabhängigen Dichtungsbereiches angeordnet sind,

Fig. 13 einen Längsschnitt entlang der Linie 13-13 in Fig. 12 und

Fig. 14 einen Längsschnitt-entlang der Linie 14-14 in Fig. 12.

Gleiche Bezugszeichen werden in allen Zeichnungen für dieselben oder gleiche Teile verwendet.

In Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen ist eine Rohrvereinigung 10 dargestellt, welche aus Nackenflanschen 11 und 12 besteht, die durch Schweißen an den Enden der Rohrabschnitte 13 bzw. 14 angeschlossen sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Flansche 11 und 12 mit axial vorstehenden Stirnteilen 15, 16 versehen, zwischen denen eine erste Dichtung 17 angeordnet ist. Die Dichtung 17 ist beispielsweise als eine solche dargestellt, welche dadurch hergestellt wird, daß Metall- und Asbeststreifen in ein spiralförmiges ebenes Dichtungspaket gewickelt werden. Eine solche Dichtung ist in der Technik bekannt und ist axial in einem begrenzten Umfang kompressibel. Diese axiale Kompresion der Dichtung ist durch einen massiven Metallring 18 begrenzt, welcher zwischen den Stirnteilen 15 und 16 der Flansche oder Vereinigungsteilen 11 und 12 als Begrenzungsanschlag angeordnet ist. Das Zusammendrücken der Dichtung 17 durch Quetschen zwischen den Stirnteilen 15 und 16 dient einer Vorbelastung der Dichtung. Eine derartige Vorbelastung auf ein bestimmtes Niveau ist notwendig, um ein strömungsmitteldichtes Verhältnis einzurichten. Herkömmliche Muttern und Bolzen 19, 19a, hier vier an der Zahl, bilden wiederverwendbare Mittel, die so angeordnet sind, daß sie unter Zugspannung zwischen den Flanschabschnitten der Vereinigungsteile 11 und 12 angeordnet sind, um selbige aufeinanderzuzuziehen, damit das gegebene

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Niveau der Vorbelastung für die Dichtung 17 vorgesehen wird.

Die Vereinigungsteile 11 und 12 stehen in einem solchen Verhältnis zur vorbelastungsabhängigen oder spaltsensitiven, d.h. spaltempfindlichen Dichtung 17, daß die an den Vereinigungsteilen 11 und 12 befindlichen radialen Flansche 20 und 21 radial außerhalb der Dichtung 17 in Axialrichtung zumindest mit einem bestimmten Minimalspalt 22 getrennt verbleiben, wenn die Vereinigungsteile 11 und 12 mit der dazwischenliegenden Dichtung 17 aufeinanderzugezogen werden. Eine zweite Ringdichtung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet und befindet sich im Spalt 22 zwischen den radialen Flanschen 20 und 21 der Vereinigungsteile 11 und 12, um so die erste Dichtung 17 konzentrisch zu umgeben. Die zweite Dichtung 23 wirkt unabhängig von der Vorbelastung auf die Dichtung 17 und ist innerhalb der physikalischen Grenzen hinsichtlich der Größe des Spaltes 22 unempfindlich. Diese zweite Dichtung weist ein strömungsmittelundurchlässiges Metallelement mit einem rohrförmigen Abschnitt 24 auf, welcher zwischen radial nach außen ragenden Endflanschabschnitten 25 und 26 verläuft, wobei der rohrförmige Abschnitt 24 bei diesem Beispiel mit einer einzelnen Ringwellung sowohl für das axiale Zusammenziehen und Ausdehnen relativ zur Axialdimension der Dichtung 17 konstruiert und angeordnet ist. Ringförmige, im wesentlichen starre Klemmringe 27 und 28 umgeben den rohrförmigen Abschnitt 24 der Dichtung 23 neben jedem Flanschabschnitt 25 und 26 und sind durch Schraubteile oder Schraubbolzen 29 an den korrespondieren Radialflanschen 20 und 21 des Vereinigungsteiles 11 bzw. 12 befestigt. Bei diesem Beispiel werden vier Schraubbolzen 29 verwendet, um jeden Klemmring 27 oder 28 am jeweiligen Vereinigungsteil zu befestigen. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegen die Schraubbolzen 29 umfangsmäßig verteilt im gleichen Abstand voneinander und von den Hauptschraubbolzen 19a. In Abhängigkeit von der Rohrgröße und dem Rohrdruck kann die Anzahl für die Klemmringe befestigenden Schraubbolzen hinsichtlich ihrer Anzahl verändert werden. So kann die

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Anzahl der Hauptschraubbolzen 19a verändert werden, die die Vereinigungsteile miteinander verbinden.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, klemmt der mit zumindest einer Last konzentrierenden Kreisrippe 30 versehene Klemmring 27 den Endflansch 25 der Dichtung 23 gegen die Stirnfläche des radialen Flansches 20, um dazwischen eine Strömungsmitteldichte Abdichtung zu.schaffen. Alternativ kann die Rippe oder können die Rippen am Flansch 20 angeordnet

sejp, um mit der gegenüberliegenden Oberfläche des Flansches 25 zusammenzuwirken. Auf ähnliche Weise schafft der Ring 28 eine Dichtung dadurch, daß die Rippe oder die Rippen 31 an ihrer Stirnfläche gegen den Endflansch 26 der Dichtung 23 drücken, um diese gegen den radialen Flansch 21 zu klemmen. Es sollte beachtet werden, daß ein kleiner Spalt 32 zwischen den Klemmringen 27 und 28 so vorgesehen ist, daß die Dichtung 23 axial zusammenziehbar ist, um nicht mit dem Make-up der Verbindung zwischen den Vereinigungsteilen 11 und 12 in die Quere zu kommen. Wenn jedoch die Schraubbolzen 19a wegen des Kriechens oder Ermüdens des Metalls oder aus einem anderen Grund während des Betriebes der Rohrverbindung nachgeben sollten, so hat eine derartige Ausdehnung der Hauptschraubbolzen 19a trotz Erlaubens einer Axialtrennung oder eines Kantens der Vereinigungsteile 11 und 12 keinen erheblichen Einfluß auf die Dichtung, welche unabhängig von der zweiten Dichtung 23 zwischen den radialen Flanschen 20 und 21 eingerichtet ist. Die zweite Dichtung 23 wird sich nur axial ausdehnen und hält eine Hauptdichtung um die erste Dichtung 17 aufrecht, obwohl die Vorbelastung der Dichtung 17 irgendwo um ihren Umfang zum Punkt der Leckage nachgeben sollte.

Um die Hauptschraubbolzen 19a anzupassen, werden eine Reihe von Öffnungen 33 in den Klemmringen vorgesehen. Dies ist am besten aus Fig. 2 und 4 ersichtlich.

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Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist jeder radiale Flansch 20 und 21 mit einer Leckageerfassungsöffnung 34 bzw. 35 versehen, die mit dem Raum innerhalb des Spaltes 22 zwischen den Stirnteilen 15 und 16 und der zweiten oder äußeren Dichtung 23 in Verbindung steht. Konseguenterweise kann jede Strömungsmittelleckage hinter der inneren, vorbelastungsabhängigen Dichtung 17 durch geeignete Meßeinrichtungen erfaßt werden, die an einer oder an beiden öffnungen 34 und 35 angeschlossen sind.

Es ist nun ersichtlich, daß die Klemmringe 27 und 28 mit den Schraubbolzen 29 Mittel zum Einrichten einer strömungsmitteldichten, wahlweise trennbaren Verbindung zwischen jedem Vereinigungsteil 11 und 12 und den entsprechenden benachbarten Enden 25 und 26 der Dichtung 23 vorsieht. Die zuletzt genannten Mittel sind betriebsmäßig unabhängig von den Hauptschraubbolzen oder wiederverwendbaren Mitteln 19 und 19a. Ebenso ist, wie zuvor erwähnt, die Dichtung 23 zwischen ihren Endflanschabschnitten 25 und 26 in einem Ausmaß zusammenziehbar, welches ausreichend ist, eine Beeinträchtigung der Zusammenziehfähigkeit der Vereinigungsteile 11 und 12 für die Entwicklung eines Strömungsmitteldichten Eingriffs mit der inneren Dichtung 17 und für die Schaffung einer Vorbelastung der inneren Dichtung 17 zu vermeiden. Die Klemmringe 27 und 28 sind jeweils mit einer Umfangsreihe beabstandeter Schraublöcher versehen, deren Achsen parallel mit der Längsachse des Ringes liegen. Die radialen Rohrflansche 20 und 21 sind mit einer Reihe von Löchern versehen, die mit den Schraublöchern in den Ringen ausgerichtet sind, wenn letztere sich relativ zu den Rohrflanschen am Ort befinden. So ragen die Schraubbolzen 29 durch die in den Rohrflanschen 20 und 21 befindlichen Löcher in einen Gewindeeingriff mit den entsprechenden Schraublöchern der Klemmringe 27 und 28.

Es ist bevorzugt, die radial äußere Dichtungskomponente, wel-

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ehe von jeglicher Vorbelastung der inneren Dichtung unabhängig ist und aus den Abschnitten 24, 25 und 26 besteht, aus extra weichem oder niedriggekohltem, rostfreien Stahl herzustellen, beispielsweise vom Typ 316L. Alternativ kann die Dichtung aus jedem anderen Metall bestehen, welches für die bestimmte Anwendung auf geeignete Weise widerstandsfähig und flexibel ist.

Das mit Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel erfordert ein axiales Trennen der Rohrabschnitte 13 und 14 in einem solchen Maße, daß die Außendichtung 23 um die Stirnteile 25 und 26 zu legen, d.h. es erfolgt keine fluchtende bzw. bündige Installation. Wenn jedoch die zu verbindenden Rohre derart angeordnet und montiert sind, daß sie nicht axial voneinander getrennt werden können, kann eine entsprechend Fig. 5 modifizierte Rohrvereinigung verwendet werden. Entsprechend der Darstellung kann die dabei verwendete Dichtung 23 identisch mit der Dichtung sein, die bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wird. Jedoch sind die Stirnteile der Vereinigungsteile 40 und 41 auf eine minimale Höhe reduziert (alternativ können die Stirnteile ganz eliminiert werden) und ein Ringabstandhalter 42 wird mit getrennten Dichtungen 43 und 44 vorgesehen, die zwischen dem Abstandhalter 42 und den entsprechenden Vereinigungsteilen 40 und 41 angeordnet sind. Am Abstandhalter 42 ausgebildete Schultern 45 und 46 dienen der Bestimmung der Maximalkompression oder der Maxialvorbelastung der Dichtungen 43 und 44, wenn die Schraubbolzen 19a die Vereinigungsteile 40 und 41 aufeinanderzuziehen. Der Abstandhalter 42 mit den konzentrisch innerhalb der äußeren Dichtung 23 angeordneten Dichtungen 43 und 44 kann innerhalb des Spaltes zwischen den Vereinigungsteilen 40 und 41 an den bestimmten Ort eingeschoben werden, ohne eine wesentliche axiale Trennung der Vereinigungsteile. Diese Installation wird häufig als die sogenannte fluchtende Installation kategorisiert. Der Abstandhalter 42 mit den Dichtungen 43 und 44

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kann als spaltempfindliche Dichteinrichtung betrachtet werden.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der das Rohr aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, mit Kunststoff beschichtet ist, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE). In einem solchen Fall werden die Kunststoffverkleidungen 50 und 51 von den Schweißnakken 52 bzw. 53 der Nackenflansche 54 und 55 getragen. Die radial innere, vorbelastungsabhängige Dichtung umfaßt einen Ringabstandhalter 60 aus Metall, welcher mit Kunststoff 61 verkleidet ist. Diese Kunststoffverkleidung 61 ist radial nach außen über die gegenüberliegenden Seitenflächen 62 und 63 erweitert. Wo das Kunststoffmaterial zwischen gegenüberliegenden härteren Flächen einzuklemmen ist, wird es bevorzugt, eine oder mehrere Ringrippen und/oder -nuten vorzusehen, welche das Kunststoffmaterial einfangen und dessen Extrusion unter Belastung angesichts der inhärenten Kaltfließeigenschaften des Kunststoffmaterials verhindern. Zugleich können Ringrippen verwendet werden, um die Belastung der Vereinigung zu erhöhen und die Dichtung zu verbessern. Derartige Rippen und/oder Nuten können, sofern gewünscht, auf Oberflächen 58 und 59 und auf den Flächen 62 und 63 vorgesehen werden, wie dies beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist.

Die äußere spaltempfindliche Dichtung 23 kann dieselbe sein wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Dichtung. Dies gilt auch für die Flanschabschnitte 64 und 65, die Schraubbolzen 19a und die Bolzen 29. Die Rohrflansche können ebenso mit Leckageerfassungsöffnungen der zuvor beschriebenen Art versehen sein. Die Funktionsweise der in Fig. 6 dargestellten Rohrvereinigung ist im wesentlichen dieselbe wie die der zuvor beschriebenen Rohrvereinigungen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist dann einsetzbar, wenn ein verkleidetes Rohr unter solchen umständen installiert wird,

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daß die Rohre zum Installieren der Dichtungen nicht axial voneinander getrennt werden können. Dort wo eine solche Trennung möglich ist, kann eine weniger kostspielige Rohrvereinigung entsprechend Fig. 7 vorgesehen werden. Die Ähnlichkeit mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist deutlich. Die Vereinigungsteile 70 und 71 sind jeweils mit Stirnteilen 72 und 73 und radialen Flanschen 74 und 75 versehen. Die Rohrverkleidungen 76 und 77 aus Kunststoff verlaufen entlang den Nackenabschnitten 78 und 79 der Vereinigungsteile 70 und 71 und sind bei 80 und 81 über die Stirnflächen der Stirnteile 72 und 73 radial nach außen sich erweiternd verlegt. Diese Oberflächen der Stirnteile 72 und 73 können mit Rippen und/oder Nuten der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Art versehen sein, beispielsweise entsprechend der Darstellung in Fig. 7. So wirken die erweiterten Enden 80 und 81 der Rohrverkleidung 76 und 77 als die vorbelastungsabhängige erste Dichtung zwischen den Vereinigungsteilen 70 und 71, wenn letztere mittels der Schraubbolzen 19a zusammengezogen werden.

Während die zweite oder äußere Dichtung der im Zusammenhang mit den vorgenannten Figuren beschriebenen und dargestellten Art als Metallelement mit den Abschnitten 24, 25 und 26 ausgebildet war, ist es ebenso möglich, ein Kunststoffelement der in Fig. 7 dargestellten Art zu verwenden. Das Kunststoffelement 82 ist zusammen mit Klemmringen 83 und 84 auf gleiche Weise vorgesehen, wie die Dichtung 23. Es ist jedoch zu beobachten, daß die radial innere Ringfläche der Klemmringe 83 und 84 ein wenig anders ausgebildet sind. Diese Ringflächen erlauben nicht eine tiefe Wellung im Dichtungsglied 82, wie dies bei der Dichtung 23 der Fall ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Dichtungselement 82 aus gesintertem PTFE-Material, wie die Verkleidungen 76 und 77 der Rohre ausgebildet sein. Entsprechend der Darstellung können die Anlageflächen der Klemmringe 83 und 84 mit zumindest einer Ringrippe und/oder -nut versehen sein, um den erweiteren End-

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abschnitt des als Kunststoffelement ausgebildeten Dichtungselementes 82 einzufangen. In anderer Hinsicht ist die Vereinigung der Fig. 7 ähnlich den zuvor beschriebenen Vereinigungen ausgestaltet. Das Dichtungselement 82 aus Kunststoff könnte, sofern dies gewünscht ist, die Metalldichtung 24 in Fig.6 beispielsweise ersetzen.

Die spaltunempfindliche Dichtung kann weiter auf solche Weise modifiziert werden, die beispielsweise in Fig. 8 verdeutlicht wird. Die in Fig. 8 dargestellte Dichtung umfaßt Klemm- · ringe 85 und 86 mit reduziertem Außendurchmesser, kombiniert mit radialen Vergrößerungen oder Lappen 87 und 88, die zur Anpassung der Flanschbolzen mit entsprechenden Löchern und mit Gewindelöchern versehen sind, wie beispielsweise das Gewindeloch 89, hinsichtlich einer Zusammenwirkung mit dem Vereinigungsteilen der Rohrverbindung auf dieselbe Weise wie die zuvor beschriebenen äußeren Dichtungen. Der Strömungsmitteldichtabschnitt der Dichtung entsprechend Fig. 8 besteht aus einem Element aus gesintertem PTFE mit einem rohrförmigen Zentralabschnitt 90 und radial abstehenden Endflanschabschnitten 91 und 92. Zusätzlich ist der Kunststoff durch die Zwischenanordnung einer PTFE-imprägnierten Glasfasermatte 9 3 zwischen den Klemmringen 85 und 86 einerseits und dem PTFE-Element der Dichtung andererseits verstärkt. Ob die Kunststoff getränkte Glasfasermatte 93 vorzusehen ist oder nicht, hängt von der Dimensionierung der Dichtung und vom Strömungsmitteldruck in den Rohrleitungen ab. Meistenfalls hat der Kunststoffabschnitt 90, insbesondere wenn er aus gesintertem PTFE-Harz besteht, eine ausreichende Festigkeit zur überbrückung eines schmalen Spaltes zwischen den Klemmringen 85 und 86, und zwar ohne das Erfordernis der Glasfasermattenverstärkung. Es ist verständlich, daß das Kunststoff inhärent für einen gewissen Grad an Längung und Zusammenziehung sorgt, ähnlich wie die anderen, zuvor beschriebenen Dichtungen. Die Lappen 87 und 88 dienen der Er-

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NACHQSREäCHT

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leichterun,g der Klemmringe 85 und 86 zwischen den Lappen durch Reduzierung des Außendurchmessers ohne Reduzierung ihrer Steifigkeit bis' zu einem Punkt, .bei dem sie unter den Bolzenkräften einem Buckeln unterworfen sind und somit in einer Aufrechterhaltung einer geeigneten Strömungsmitteldichten Dichtung gegenüber den Rohrflanschen fehlgehen. Der in Fig. 8 dargestellte Abschnitt der Dichtung ist typisch. Die mi't öffnungen versehenen Lappen, ähnlich wie die Lappen 87 und 88 und Gewindebohrungen, ähnlich wie die Bohrung 89, sind über den Umfang der Dichtung im Abstand angeordnet.

Alle Rohrvereinigungen der im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 8 einschließlich beschriebenen Art haben die Verwendung einer axial dehnbaren oder spaltunempfindlichen Dichtung gemeinsam, welche trennbar mit jedem der Vereinigungsteile verbunden ist. Es ist jedoch möglich, im wesentlichen, dieselben funktioneilen Vorteile mit einer abgeänderten Konstruktion zu erreichen, welche beträchtlich vereinfacht ist, deren Gewicht und Kosten gering "sind und die im wesentlichen eine geringe Montagezeit ■ für die Installation erfordert. All dies wird der Eliminierung von zwei dichtenden Stellen erreicht, mit einem Klemmring weniger und einem Kreis an Klemmbolzen weniger und ohne Abstandsring. Ein Beispiel einer derartig modifizierten Konstruktion •ist in Fig. 9 bis 11 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Das Bezugszeichen 100 bezeichnet allgemein die Rohrvereinigung. Diese Rohrvereinigung umfaßt einen Überlappungsstoßflansch 101, welcher auf einen Überlappungsstoß-Stutzenende 102 montiert ist, dessen Flansch mittels Rolzen 1O3 und Muttern 104 dann mit dem radial abstehenden Flanschabschnitt 1O5 eines Schweißnackenflansches 106 verbunden ist, wenn die Vereinigung 100 zusammengefügt ist. Der Flansch 106 tind das Stutzenende 102 sind durch Schweißen mit dem jeweiligen Ende des mit Kunststoff verkleideten Metallrohr (nicht dargestellt) verbunden. Die Kunststoff verkleiduncfen 107 und 108 vorlaufen über die Enden der

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jeweiligen Rohrabschnitte hinaus durch den entsprechenden Flansch, wonach sie jeweils radial nach außen über die Fläche 109 des Stutzenendes 102 und über die Stirnfläche 110 des Flansches 106 erweitert sind. Wenn die Vereinigung zusammengefügt ist, werden die erweiterten Verkleidungen entsprechend der Darstellung in Berührung miteinander gebracht, werden zwischen der Stirnfläche 109 des Stutzenendes und der Stirnfläche 110 des Flansches 106 zusammengedrückt und bilden die vorbelastungsabhängige oder spaltempfindliche Dichtung. Wenn die Vereinigung bei einem unverkleideten Rohr verwendet wird, könnte eine Manschette, wie die Dichtung 17 gemäß Fig. 1, oder die nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. bis 14 beschriebene Dichtung zwischen den Stirnflächen 109 und 110 verwendet werden, um die spaltempfindliche Dichtung zu bilden.

Eine axial dehnbare Hauptdichtung wird durch ein rohrförmiges Metallelement 111 gebildet, welches mit einer Umfangswellung oder Umfangsbogen 112 ausgebildet ist. Das Element 111 ist so dimensioniert, daß es teleskopisch lose über die Stirnfläche 110 des Flansches 106 bewegbar ist und permanent an einem Ende des letzteren befestigt ist, indem ein Ringabschnitt in einer Nut 113 eingerollt oder eingesenkt wird, um einem axialen Trennvorgang zu widerstehen. Außerdem wird die Kante bei 114 angeschweißt, um eine Strömungsmitteldichte Dichtung zu perfektionieren . Das gegenüberliegende Ende des Elements 111 ragt durch einen im wesentlichen starren Metallklemmring 115 und ist radial nach außen über eine Lastkonzentrationskreisrippe 116 erweitert. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, verläuft das überlappende Ende der Stirnfläche 109 des Stutzenendes 102 radial nach außen zum Bolzenkreis und endet nahezu tangential zu den Bolzenlöchern 117 der Hauptbolzen 103. Bei einer Standard-Überlappungsflanschkonstruktion endet das überlappende Ende in einem wesentlichen Abstand innerhalb des Bolzenkreises wie bei einem Durchmesser, der gleich dem Außendurchmesser

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der Stirnfläche 110 des Flansches 106 ist.

Wenn die Vereinigung gemäß Fig. 9 bis 11 zusammengefügt wird, werden zuerst die Hauptbolzen 103 auf ein spezifiziertes Drehmoment angezogen, wonach der Klemmring 115 durch vier über den Umfang beabstandet angeordnete Bolzen 118 am Flansch 101 befestigt wird. Die Bolzen 118 verlaufen durch im Flansch 101 befindliche Löcher 119 in Gewindebohrungen 120 des Klemmrings 115. Die Bolzen 118 werden festgezogen, damit der Klemmring zwischen dem erweiterten Ende des Elementes 111 und der Stirnfläche 109 des Stutzenendes 102 eine Strömungsmitteldichte Dichtung entwickelt. Entsprechend der Darstellung sind die Bolzen 118 zwischen den Hauptbolzen 103 über den Umfang angeordnet-. Der Klemmring 115 ist mit geeigneten Löchern 121 versehen, durch die die Hauptbolzen 103 ragen.

Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann entspre-■ chend der Darstellung in Fig. 11 eine Leckageerfassungsöffnung 122 vorgesehen sein. Ebenso kann das axial dehnbare Element 111 aus denselben Materialien hergestellt sein, die wie zuvor erwähnt, bei der Herstellung des Elements 24, 25 und 26 verwendbar sind.

Während in Fig. 9 bis 11 ein Überlappungsstoßflansch 101 dargestellt ist, können stattdessen auch andere Flanschtypen verwendet werden.

Wenn die in Fig. 9 bis 11 dargestellte Vereinigung mit einem Kunststoff verkleideten Metallrohr verwendet wird, können die Hauptbolzen mit einem Drehmoment von jeweils umgefähr 3,5 bis 5,5 mkp (25 bis 40 foot pounds) angezogen werden. Das geringere Drehmoment wurde für ein 50,8 mm (2 inch)Rohr für ausreichend befunden, während das größere Drehmoment für ein 76 mm (3 inch) Rohr verwendet wurde, um eine Dichtung zwischen den erweiterten Enden der Verkleidung eine Dichtung einzurichten, wenn die Verkleidung aus gesintertem PTFE besteht, welches für die

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Handhabung eines Strömungsmitteldrucks bis zu 10,5 kp/cm² (150 psi) bemessen ist- Wenn eine Dichtung zwischen den Verkleidungsenden aus irgendeinem Grund lecken sollte, so wird das Metallelement 111 leicht bis zu 10,5 kp/cm² (150 psi) Strömungsmitteldruck halten, bis geeignete Reparaturen durchgeführt werden können.

Bei der nachfolgend in bezug auf Fig. 12 bis 14 beschriebenen Ausführungsform ist eine verstärkte Graphitmanschette zwischen das erweiterte Ende des dehnbaren Elementes und dem benachbarten jVereinigungsteil zwischenangeordnet. Auf ähnliche Weise kann eine solche Manschette vorteilhafterweise bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zwischen den erweiterten oder geflanschten Enden der dehnbaren Elemente und den Oberflächen der Vereinigungsteile, an denen sie angeklemmt sind, eingeschoben werden. Die Manschette 116a, so wie sie in Fig. 11a dargestellt ist, ist typisch.

Wenn zur Handhabung von Strömungsmittel mit hohen Temperaturen, wie dies bei Petroleumraffinerien der Fall sein kann, d.h. mit Temperaturen von über 538°C (1000⁰F) unverkleidete Rohrleitungen verwendet werden, erfuhren herkömmliche Flanschvereinigungen einer solchen Leitung Leckageprobleme, wenn die Leitung bei derart hohen Temperaturen betrieben wurde. Diese Rohre mußten während eines Abstellens auf Umgebungstemperatur herabgekühlt werden und danach in Dienst gestellt werden. Die herkömmlichen Vereinigungen neigen zu Leckage bis sie die hohe Temperatur wieder erreicht haben. Solche Probleme resultierten aus einer Dichtungskompression und Metalldimensionsveränderungen infolge der Wärmeausdehnung. Diese Dimensionsveränderungen stellen sich nicht vollständig zurück, wenn die Teile auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden. Weniger als die dichtende Kompression wird eine Dichtung entwickelt bis der hohe Temperaturzustand erneut erreicht wird. Diese Leckageproblem wird mit den in Fig. 12 bis 14 dargestellten Vereinigungen vermieden. Diese Vereinigungen werden nachfolgend beschrieben.

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COPY ORlGiNAL INSPECTED

Wenn man Fig. 14 mit Fig. 10 vergleicht, so wird man beobachten, daß das axial dehnbare Element nun in der Nähe des Innendurchmessers der Vereinigungsteile angeordnet ist. Die spaltempfindliche Dichtung ist radial außerhalb davon angeordnet. Die Vereinigung 125 umfaßt einen Schweißnackenflansch 126, welcher mit dem anderen Schweißnackenflansch 127 mittels Hauptbolzen 128 und Muttern 129 miteinander verbunden sind. Eine Flachmanschette 130 befindet sich zwischen der Fläche 131 des Flansches 126 und der radial außenliegenden Stirnfläche 132 des Flansches 127. Die Manschette 130 sollte beim Hochtemperaturbetrieb und bei einem herkömmlichen Bolzendrehmoment Zustände schaffen, die für ein 5 0,8 (2 inch) oder 63,5 mm (2,5 inch)Rohr ungefähr 16,6 kp/cm² (120 foot pounds) pro Bolzen betragen. Zufriedenstellende Resultate wurden mit einer Manschette aus Graphit erzielt, in das eine Metallmattenverstärkung eingebettet ist. Ähnliche Materialien können, sofern dies gewünscht wird, ersatzweise verwendet werden. Derartige verstärkte Graphitmanschetten können eingesetzt werden für die Dichtungen 17, 43 und 44, wenn dies gewünscht v/ird.

Die dehnbare Dichtung wird von einem Metallelement 133 gebildet, dessen eines Ende 134 mechanisch durch Expansion in die Ringnuten 135 zwischenverriegelt ist, welche an der Innenseite des Flansches 127 ausgebildet sind. Eine Dichtungsschweißung ist bei 136 vorgesehen. Eine Flexibilität ist weiterhin durch eine Ringwellung 137 gewährleistet. Das gegenüberliegende Ende ist radial nach außen bei 138 über die Fläche des im wesentlichen starren Metallklemmringes 139 erweitert. Letzterer ist bei 140 zur Anpassung an die Weilung 137 hinterschnitten. Der Klemmring 139 ist mit Bolzen 141 mit dom Flansch 126 verbunden. Diese Bolzen 141 ragen durch Löcher 142 in Gewindebohrungen 143. Das Material der Manschette 1..;0 kann über die gesamte Fläche 131 des Flansches 126 verlaufen, um die Einrichtung einer Strömungsmitteldichten Dichtung -/.wischen dor Fläche 131 und dem erweiterten Ende 138 das Dichtungselementes 133 zu er-

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ORIGSWÄL INSPECTED¹

leichtern. Für die Unterstützung des Zusammensetzen der Vereinigung wird ein Führungsstift 144 innerhalb der Gegenbohrung 145 im Flansch 127 für das Zusammenwirken mit einem axial ausgerichteten Schlitz 146 im Außenumfang des Klemmringes 139 montiert. Dies ist am besten aus Fig. 13 ersichtlich. Wenn der Schlitz 146 auf den Führungsstift 144 ausgerichtet ist, sind die Gewindebohrungen 143 des Klemrnrings mit den jeweiligen Löchern 142 des Flansches 126 ausgerichtet.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 14 sind die Löcher angesenkt und die Bolzen 141 sind derart, daß sie zwischen dem Bolzenkopf und der Ansenkfläche eine strömungsmitteldichte Dichtung entwickeln. Wenn die Löcher alternativ nicht mit geeigneten Ansenkdichtflächen versehen sein können, können Flachbodenschraubköpfe mit Dichtungsbeilagscheiben verwendet werden.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 14 kann auch eine Leckageerfassungsöffnung 147 vorgesehen sein.

Während die Rohrvereinigungen der bisher beschriebenen Art hinsichtlich der geflanschten Abschnitte ganz ähnlich sind, ist es verständlich, daß die exakte Dimensionierung der Flansche der Vereinigungsteile einschließlich der Anzahl der verwendeten Bolzen und der Größe derselben von der Rohrgröße und dem Betriebsdruck abhängig ist.

Um einen adäquaten Freiraum für die Primärdichtung vorzusehen, ist es manchmal notwendig, einen größeren Bolzenkreis für die Hauptbolzen zu verwenden, als dies üblicherweise spezifiziert ist.

Während gebolzte Flansche hierin als Mittel für die Errichtung

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von Rohrvereinigungen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann dieser Technik verständlich,, daß die Erfindung auf Vereinigungen angewendet werden kann, die durch geschlitzte Klemmen oder auf andere bekannte Weise miteinander verbunden sind. Die Verstärkung 93 in Fig. 8 kann immer dann verwendet werden, wenn die spaltunempfindliche, radiale Außendichtung ein Plastikelement verwendet= Die Glasfasermatte kann durch andere Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise durch eine Drahtmatte, andere Kunststoffaser, Tuch oder Paspel o.dgl. ersetzt werden. Gleichermaßen können die Klemmringe gemäß Fig. 1 bis 7 so'modifiziert werden, daß sie Laschen, wie die Laschen 87 und 88 in Fig. 8, umfassen. Die Flanschkonstruktion kann ebenso dadurch verändert werden, daß die Erfindung auf Rohrverbindungen anwendbar ist, welche durch geschraubte Flansche, aufgeschobene Schweißflansche, überlappte Flansche und dgl. erzeugt werden.

In Abhängigkeit von der Wahl des Metalls für das axial dehnbare Element bei den Dichtungen, die nicht spaltempfindlich sind, kann es bevorzugt erscheinen, einen Flansch an dem Ende des Elements auszubilden, beispielsweise den Flansch 138 in Fig. oder Flansche 25 und 26 in Fig. 1. Anstatt, für den Zweck der Befestigung des genannten Endes des Elementes am zugehörigen Klemmring kann das Ende des Elementes innerhalb des Innendurchmessers des Klemmrings enden und am letzteren zur Einstellung einer Strömungsmitteldichten Dichtung und einer mechanischen Anbringung angeschweißt sein„ Mit dem Schweißen ist jedoch die Freiheit der Ausrichtung des Klemmringes relativ zum dehnbaren Element für die erleichterte Ausrichtung der Bolzenlöcher aufgegeben.

Belleville-Beilagscheiben können unter allen Schraubbolzenköpfen und Muttern zusätzlich für die Kompensation des Kaltfließen des Kunststoffs angeordnet sein.

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Wie bereits in der Einführung ausgeführt wurde, kann die
vorbelastungsabhängige Dichtung dadurch eingerichtet werden, daß sie unmittelbar zusammen mit den konfrontierenden Flächen der Vereinigungsteile zusammengebracht wird. Es ist daher
zu verstehen, daß eine Vereinigung der in Fig. 1 dargestellten Art beispielsweise durch Weglassen der getrennten Dichtung 17 modifiziert werden kann. Die Stirnteile 15 und 16 können
auf geeignete Weise so modifiziert werden, daß sie mit einer ausreichenden Vorbelastung zusammengebracht werden, um ein
flüssigkeitsdichtes Zwischenflächenverhältnis zu entwickeln. Dies könnte ein Neigen der konfrontierenden Flächen so zur Folge haben, daß sie mit einer Linienberührung eher
in Eingriff stehen als mit einem breiten Flächenkontakt.
In anderer Hinsicht würde die Vereinigung dieselbe wie in
Fig. 1 sein. Ebenso können andere Manschettenarten oder spaltempfindliche Dichtungen oder ihre Äquivalente die spezifisch dargestellten Dichtungen 17, 43 und 44 ersetzen.

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e e r s e

it

Claims

HOFFMANN · 3EITLM & PARTNER 3039 1 38

PAT 13 N TAN WALTE

• *

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-IN G. W. EITlE · DR.RER. N AT. K. HOFFMAN N - DIPL. -ING. W. LEHN

DIPl.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE -I ■ D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (08?) 911087 . T6LEX 05-29419 (PATH E)

34 019 p/hl

I;
Resiötoflex Corporation,

Roseland, N.J. / V.St.A.

Trennbare Rohrvereinigung

Patentansprüche

Trennbare Rohrvereinigung, gekennzeichnet durch eine.Kombination aus einem ersten und einem zweiten Vereinigungsteil (11, 12), eine Einrichtung zur Erstellung einer ersten Umfangsdichtüng (17) zwischen den Vereinigungsteilen, deren Dichtwirkung eine Funktion der Vor-' belastung ist und welche bei einem bestimmten Niveau der Vorbelastung ströraungsmitteldicht ist, eine spannbare Einrichtung (19, 19a) zum Zusammenziehen der'beiden Vereinigungsteile (11, 12) zur Schaffung zumindest des bestimmten Niveaus der Vorbelastung der ersten Dichtung (17), wobei die Vereinigungsteile (11, 12) mit der Einrichtung zur Erstellung der ersten Dichtung so im Verhältnis stehen, daß zumindest korrespondierende Abschnitte (20, 21) radial außerhalb der ersten Dichtung mit zumindest einem bestimmten Minimalspalt (32). dazwischen axial getrennt bleiben,

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wenn die Vereinigungsteile (11, 12) mit der dazwischen eingerichteten ersten Dichtung (17) zusammengezogen sind und durch axial dehnbare Dichtmittel (23) , die so konstruiert und angeordnet sind, daß sie getrennt an beiden Vereinigungsteilen (11, 12) zur Einrichtung einer zweiten Strömungsmitteldichten ümfangsdichtung innerhalb des Spaltes befestigt sind, welcher konzentrisch die erste Dichtung (17) umgibt,- wobei diese zweite Dichtung unabhängig von der Vorbelastung ist, zumindest um jede Strömungsmittelleckage durch die erste Dichtung infolge des Nachlassens der Vorbelastung unter das bestimmte Niveau irgendwo am Umfang der ersten Dichtung auftritt, abzufangen.
2. Rohrvereinigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die axial dehnbaren Dichtmittel (23) ein Strömungsmitte!undurchlässiges Element mit einem zentralen rohrförmigen Abschnitt (24) umfassen, welcher zwischen radial nach außen verlaufenden Endflanschabschnitten (20, 21) verläuft, wobei zumindest der rohrförmige Abschnitt (24) sowohl für ein axiales Zusammenziehen als auch ein axiales Ausdehnen relativ zur Axialdimension der ersten Dichtung (17) angeordnet und konstruiert ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um eine trennbare Verbindung zwischen den Vereinigungsteilen und dem korrespondierenden Ende der axial dehnbaren Dichtungsmittel (23) einzurichten, welche Mittel einen separaten, im wesentlichen starren Klemmring (27, 28) umfassen, die den rohrförmigen Abschnitt (24) des strömungsmittelundurchlässigen Elementes in der Nähe der Flanschabschnitte umgibt und daß diese Mittel Gewindeteile umfassen, um jeden Klemmring (27, 28) mit jeweils einem der Vereinigungsteile zu verbinden, wobei der entsprechende Flanschabschnitt des strömungsmittelundurchlässigen Elementes dazwischen eingeschlossen wird.

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3. Rohrvereinigung nach Anspruch 2, dadurch g e' k e η η zeichnet , daß die Vereinigungsteile (11, 12) die Form von Rohrflanschen haben und daß Klemmringe (27, 28) jeweils mit einer Umfangsreihe von beabstandeten Gewindebohrungen versehen sind, deren Achsen parallel zu den Längsachsen der Klemmringe verlaufen, daß die Rohrflansche mit einer Reihe von Löchern versehen sind, die mit den Gewindelöchern der Klemmringe ausgerichtet sind, wenn letztere relativ zu den Rohrflanschen am Ort sich befinden, und daß Gewindeteile entsprechende Gewindebolzen umfassen, die durch die in den Rohrflanschen befindlichen Löcher im Gewindeeingriff mit'den korrespondierenden Gewindebohrungen der Klemmringe stehen.
4. Rohrvereinigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß durch jeden Rohrflansch eine Kunst-

. Stoffverkleidung (50, 51) verläuft und um die jeweilige Flanschfläche (58, 59) radial nach außen erweitert gelegt sind, um eine jeweils integrierte Manschette vorzusehen, die zumindest einen Teil der Mittel zur Einrichtung einer ersten Dichtung bilden.
5. Rohrvereinigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht einer Verstärkungsmatte (93) um zumindest den zentralen rohrförmigen Abschnitt des strömungsmittelundurchlässigen Elementes gelegt ist, um diesem Element eine zusätzliche Festigkeit zu verleihen, um den Strömungsmitteldruck aufzufangen, welcher die Leckage an der ersten Dichtung vorbei begleitet.
6. Rohrvereinigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet , daß der zentrale rohrförmige Abschnitt (24) des strömungsmittelundurchlässigen Elementes mit zumindest einer ümfangswellung versehen ist und daß die Klemmringe jeweils entlang der Fläche mit

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einer angepaßten Kontur versehen sind, die der Wellung zugewandt ist, um sich allgemein an die Gestalt der Wellung anzupassen, um dadurch dieselbe abzustützen.
7. Rohrvereinigung, gekennzeichnet durch die Kombination eines ersten und eines zweiten Vereinigungsteiles , eine erste Ringdichtung für die Anordnung zwischen den beiden Vereinigungsteilen, durch wiederverwendbare Mittel, die für die Plazierung unter Zugspannung !konstruiert und angeordnet sind, um die beiden Vereini-'gungsteile aufeinanderzuzuziehen und um dadurch die erste Dichtung dazwischen vorzubelasten, wobei die Vereinigungsteile so zur ersten Dichtung im Verhältnis stehen, daß zumindest entsprechende Abschnitte der Vereinigungsteile radial außerhalb der ersten Dichtung als zumindest mit einem bestimmten Mindestspalt dazwischen axial getrennt verbleiben, wenn die Verein'igungsteile mit der dazwischenliegenden ersten Dichtung aufeinander zugezogen werden, durch eine zweite Ringdichtung zur Anordnung im Spalt zwischen den Abschnitten der Vereinigungsteile, um so konzentrisch die erste Dichtung zu umgeben, wobei die zweite Dichtung mit gegenüberliegenden Enden versehen ist, zwischen denen sie axial zusammenziehbar und dehnbar ist, und mit einer Einrichtung zum Erstellen einer strömungsmitteldichten, wahlweise trennbaren Verbindung zwischen jedem der beiden Vereinigungsteile und dementsprechend benachbarten Ende der zweiten Dichtung, wobei die zuletzt genannte Einrichtung unabhängig von den wiederverwendbaren Mitteln betreibbar sind, und daß die zweite Dichtung in einem Ausmaß axial zusammenziehbar ist, der ausreicht, um eine Beeinträchtigung der Fähigkeit der Vereinigungsteile zum Zusammenziehen über die Entwicklung eines strömungsmitteldichten Eingriffs mit der ersten Dichtung zu vermeiden.
8. Rohrvereinigung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Dichtung ein strömungs-

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mittelundurchlässiges Element mit einem zentralen rohrförmigen Abschnitt umfaßt, welcher zwischen radial nach außen verlaufende Endflanschabschnitte verläuft, wobei der rohrförmige Abschnitt sowohl für das axiale Zusammenziehen als auch das axiale Dehnen relativ zur Axialdimension der ersten Dichtung konstruiert und angeordnet ist, und daß die Einrichtung zum Erstellen einer Verbindung zwischen den Vereinigungsteilen und dem korrespondierenden Ende der zweiten Dichtung einen getrennten, im wesentlichen starren Klemmring umfaßt, welcher den rohrförmigen Abschnitt der zweiten Dichtung in der Nähe der Flanschabschnitte umgibt, und Gewindeteile zum Befestigen j.edes Klemmrings an einem der Vereinigungsteile unter Zwischenschaltung des korrespondierenden Flanschabschnitts der zweiten Dichtung umfaßt.
9. Rohrvereinigung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Vereinigungsteile die Form von Rohrflanschen aufweisen und daß die wiederverwendbaren Teile eine Vielzahl von miteinander wirkenden Muttern und Bolzen für die Anordnung in jeweiligen Bolzenlöchern der Rohrflansche umfaßt.
10. Rohuvereinigung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß,die Klemmringe jeweils mit einer -Umfangsreihe von beabstandeten Gewindebohrungen versehen sind, deren Achsen parallel zur Längsachse des Rings liegt, daß die Rohrflansche mit einer Reihe von Löchern versehen sind, die mit den Löchern der Ringe ausgerichtet sind, wenn letztere sich relativ zu den Rohrflanschen am Ort befinden, und daß die Gewindeteile entsprechende Gewinde umfaßt, die durch entsprechende Löcher der Rohrflansche mit den entsprechenden Gewindebohrungen der Klemmringe in Gewindeeingriff stehen.

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— ο —
11. Rohrvereinigung nach Anspruch 8, dadurch -gekennzeichnet , daß der zentrale rohrförmige Abschnitt mit zumindest einer Umfangswellung versehen ist und daß die Klemmringe an der der Wellung zugewandten Fläche mit einer angepaßten Kontur versehen ist, so daß eine Anpassung und ein Rückhalt der Wellung gewährleistet ist.
12. Rohrvereinigung nach mindestens einem der Ansprüche 2,

6 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß das strömungsmittelundurchlässige Element aus gesintertem Polytetrafluoräthylenharz besteht.
13. Rohrvereinigung nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht einer Verstärkungsmatte um zumindest den zentralen rohrförmigen Abschnitt der zweiten Dichtung vorgesehen ist, um dieser eine zusätzliche Festigkeit zur Aufnahme des Strömungsmitteldrucks zu verleihen, der die Leckage durch die erste Dichtung begleitet.
14. Rohrvereinigung, gekennz eichnet durch die Kombination eines ersten und eines zweiten Vereinigungsteiles , eine Einrichtung zum Erstellen einer ersten Umfangsdichtung zwischen den beiden Vereinigungsteilen, deren Dichtungswirksamkeit eine Funktion der Vorbelastung ist und welche strömungsmitteldicht ist, sofern die Vorbelastung ein bestimmtes Niveau erreicht, durch eine Einrichtung, die unter Zugspannung so konstruiert und angeordnet ist, daß die beiden Vereinigungsteile aufeinandergezogen werden, um der ersten Dichtung zumindest die Vorbelastung des bestimmten Niveaus zu dem Zeitpunkt zu verleihen, zu dem die Rohrvereinigung zusammengefügt ist, wobei die Vereinigungsteile zu der Einrichtung zur Erstellung einer ersten Dichtung so in Relation stehen, daß konfrontierende Umfangsabschnitte der radial vom Bereich der ersten Dichtung versetzten Vereinigungsteile axial mit zumindest einem be-

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stimmten Minimalspalt dazwischen getrennt verbleiben, wenn die Vereinigungsteile mit der dazwischenliegenden ersten Dichtung zusammengezogen werden und durch axial dehnbare rohrförmige Dichtmittel, die hinsichtlich der Erstellung einer zweiten strömungsmitteldichten Umfangsdichtung konstruiert und angeordnet sind, welche den Spalt überbrückt und betriebsmäßig von der Vorbelastung unabhängig ist, wobei die axial dehnbaren Dichtmittel mit axial beabistandeten Enden versehen sind, wobei zumindest eine radial [ausgerichtete Wellung zwischen den beabstandeten Enden vorgesehen ist und wobei ein drehbar ausrichtbarer Klemmring an einem Ende der beabstandeten Enden zum lösbaren Befestigungen des einen Endes an dem entsprechenden einen Vereinigungsteil montiert ist.
15. Rohrvereinigung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Vereinigungsteile die Form von Rohrflanschen haben und daß der Klemmring mit einer Umfangsreihe von beabstandeten Gewindebohrungen versehen ist, deren Achsen parallel zur Längsachse des Ringes liegen, daß der Rohrflansch, welcher mit dem korrespondierenden einen Vereinigungsteil korrespondiert, mit einer Reihe von Löchern versehen ist, die mit den Gewindebohrungen des Ringes fluchten, wenn letzterer sich relativ zu den Rohrflanschen am Ort befindet, und daß Gewindeteile in Form von Gewindebolzen durch die in den Rohrflanschen befindlichen Löcher ragen und mit den korrespondierenden Gewindebohrungen des Klemmringes in Gewindeeingriff stehen.
16. Rohrvereinigung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die axial dehnbaren, rohrförmigen Dichtungsmittel metalisch sind und daß das andere der beabstandeten Enden permanent befestigt und am korrespondierenden anderen Vereinigungsteil mittels einer mechanischen Verriegelung bzw. einer Verschweißung gesichert ist, die

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einer axialen Trennung widersteht und eine strömungsmitteldichte Dichtung vorsieht.
17. Rohrvereinigung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verriegelung in der Nähe des anderen Endes der beabstandeten Enden der dehnbaren, rohrförmigen Dichtungsmittel einen Ringabschnitt derselben umfaßt, der in einer Nut des anderen Vereinigungsteiles versetzt ist und daß die Verschweißung näher am anderen der beabstandeten Enden angeordnet ist als am Ringabschnitt.
18. Rohrvereinigung nach mindestens einem der Ansprüche 1, 14, 16 oder 17, dadurch. gekennzeichnet , daß die Vereinigungsteile die Form von Rohrflanschen haben, die mit einer Kunststoffverkleidung versehen sind, welche entlang dem Rohrflansch verläuft und über jeweilige Flanschflächen radial nach außen sich erweiternd verlegt sind, um eine jeweilige integrierte Manschette vorzusehen, wobei die integrierten Manschetten zumindest einen Teil der Mittel zur Erstellung einer ersten Dichtung bilden.
19. Rohrvereinigung nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η "zeichnet, daß das korrespondierende eine Vereinigungsteil die Form eines-Überlappungsstoßflansches hat, welcher drehbar auf einem überlappungsstoßstutzenende befestigt ist, daß das entsprechende andere Vereinigungsteil die Form eines Schweißnackenflansches mit einer erhabenen Stirnfläche hat, daß der Überlappungsstoßflansch mit einer Vielzahl von umfangsbeabstandeten Bolzenaufnahmelöchern versehen ist, die auf einem Bolzenkreis liegen, daß das Uberlappungsende des Stutzenendes radial nach außen in der Nähe des radial inneren Randes des Bolzenkreises verläuft, und daß der Klemmring so angeordnet ist, daß er trennbar am Überlappungsstoßflansch befestigt ist, um zwischen dem Überlappungsende und dem einen Ende der rohrförmigen Dichtungsmittel eine strömungsmitteldichte Dichtung

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zu bilden.
20. Rohrvereiniguhg nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Kunststoffverkleidung über das Uberlappungsstoßstutzenende verläuft und über einen Abschnitt des Uberlappungsendes radial nach außen erweitert verlegt ist, um hierfür eine integrierte Manschette zu bilden, und daß eine zweite Kunststoffverkleidung über den Schweißnackenflansch verläuft und über die erhabene Stirnfläche radial nach außen sich erweiternd verlegt ist, um eine integrierte Manschette zu bilden, welche zumindest einen Teil der Mittel für die Erstellung einer ersten Dichtung bildet.

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