DE3205178C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Hal­ terung und Zentrierung eines Bauteils zwischen verschraub­ ten Flanschen verschiedener Druckstufen und Ausführungs­ normen nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 40 73 402 be­ kannt. Hiernach kann eine vormontierte Druckentlastungs­ einheit, die aus zwei in der Draufsicht quadratischen Hal­ tegliedern und einer zwischen diese eingefügten Berst­ scheibe besteht, zwischen Rohrflansche eingesetzt werden. Die Flansche werden durch Flanschschrauben miteinander ver­ schraubt, wobei die Druckentlastungseinheit zwischen den Flanschen abgedichtet sowie zentriert gehalten wird und die Flanschschrauben in den Mittelbereichen der Kanten der Halteglieder an diese anstoßen. Die bekannte Vorrichtung kann beispielsweise mit einem Nennmaß von etwa 150 mm (6 inch) zwischen Flansche von 150 mm für Drücke von ca. 10,34 bar (150 psi) und für Drücke von ca. 20,68 bar (300 psi) nach ASA (American Standards Association) eingesetzt werden.

In den USA sind übliche Rohrflansche gemäß den ANSI- Normen (American National Standards Institute) konstru­ iert. Bei einem bestimmten Nennmaß ändern sich die Schrau­ benbolzen-Teilkreise und die Anzahl der in den Flanschen verwendeten Schraubenbolzen mit den Änderungen der Druck­ stufen. So hat z. B. ein 50-mm-Flansch für Drücke von 10,34 bar (2 inch-150 psi-Flansch) einen Bolzenteilkreis mit einem Durchmesser von 120,65 mm (4,75 inch) und vier Schraubenbolzenlöcher, während ein 50-mm-Flansch für Drücke von 20,68 bar (2 inch-300 psi-Flansch) einen Bolzenteil­ kreis mit einem Durchmesser von 127 mm (5 inch) und acht Schraubenbolzenlöcher hat. In anderen Ländern werden andere Normen verwendet, wobei die üblichsten die Deutsche Indu­ strienorm (DIN) und die Japanische Industrienorm (JIS) sind. Da insofern Rohrflansche in den einzelnen Ländern entsprechend den Druckstufen und Ausführungsnormen verschie­ dene Ausbildungen aufweisen, ist es nicht möglich, ein Bau­ teil, das zwischen ANSI-Flanschen mit bestimmtem Nennmaß befestigt und zentriert werden kann, zwischen Flanschen, die nach einer DIN- oder einer JIS-Norm bemessen sind, aus­ tauschbar zu befestigen und zu zentrieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge­ mäße Vorrichtung derart weiterzubilden, daß eine abdichten­ de Befestigung und Zentrierung eines Bauteils mit einem bestimmten Nennmaß zwischen verschraubten Flanschen von verschiedenen Druckstufen und Ausführungsnormen ohne wei­ teres möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Gattungs­ begriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Zum Stand der Technik ist es zwar aus der US-PS 30 74 427 bekannt, bei einem Flansch einer Halterungsvorrichtung kreisbogenförmige Ausnehmungen vorzusehen. Diese sind je­ doch in die zylindrische Außenkontur des Flansches einge­ bracht. Durch Anlage der Schraubenbolzen in den Ausneh­ mungen oder an der zylindrischen Außenkontur ist die Verwen­ dung derselben Halterungsvorrichtung bei lediglich zwei unterschiedlichen Bolzenteilkreisen möglich.

Demgegenüber sind gemäß der Erfindung die geraden Kanten eines quadratischen Haltegliedes mit kreisförmigen Ausneh­ mungen in spezieller Anordnung versehen, und durch die funktionale Verschmelzung von geraden Kanten sowie kreis­ bogenförmigen Ausnehmungen in der erfindungsgemäßen Anord­ nung ergeben sich auf einfache Weise unerwartet viele Mög­ lichkeiten, dasselbe Bauteil zwischen Flanschen verschie­ dener Druckstufen und Ausführungsnormen einsetzen zu können.

Im Stand der Technik wird in der US-PS 36 43 983 davon aus­ gegangen, daß gewisse Flansche, z. B. solche mit Nut und Nase oder Nut und Feder, genau miteinander ausgefluchtet werden können, daß eine solche Ausfluchtung aber bei Flanschen mit ebenen Fläche nicht gewährleistet ist. Zur Lösung dieses Problems wird eine Ausricht- oder Ausflucht­ einrichtung vorgeschlagen, die in ihrer einfachsten Form aus einer ebenen Platte mit einem zentralen Durchtritt besteht, welche zwischen die Flansche eingefügt wird. Diese Platte weist z. B. an ihrem Außenumfang gleich beabstande­ te Nockenflächen auf, die bei einer Drehung der Platte vier Verbindungsschrauben der beiden Flansche in gegenüber dem Schraubendurchmesser größer bemessenen Löchern verla­ gern, womit die Flansche koaxial zur Durchtrittsöffnung in der Platte und damit zueinander ausgefluchtet werden. Um die beabsichtigte Verlagerungswirkung gegenüber den die Flansche verbindenden Bolzen zu erreichen, müssen Nocken­ flächen vorhanden sein, für die eine besondere Bearbei­ tung erforderlich ist. Für eine Zentrierung eines Halte­ glieds zwischen Flanschen verschiedener Druckstufen und Ausführungsnormen gibt dieser Stand der Technik keine Hinweise. Das gilt auch für die Flanschverbindung nach der DE-OS 21 15 075, denn hier soll bei einer Einsparung von Dichtungsmaterial eine Dichtung mit ihrer Durchtrittsöff­ nung in Ausrichtung auf die Öffnungen in Flanschen angeord­ net werden können. Durch Erfühlen von Ecken der Dichtung an den Kanten der Flansche mit den Fingern soll die rich­ tige Lage der Dichtung ermittelt werden, worauf dann die Flansche gegeneinandergezogen werden. Hier handelt es sich nur um das Zentrieren einer Dichtung zwischen Flanschen, nicht um die Zentrierung eines Halteglieds zwischen Flan­ schen verschiedener Druckstufen und Ausführungsnormen.

Durch die erfindungsgemäße, einfache Konstruktion können unter Verwendung von nur einer einzigen Größe Schrau­ benbolzen nach DIN und nach JIS aufgenommen werden. Diese Schraubenbolzen werden in einer unterschiedlichen Anzahl von Wegen positioniert, und unter Verwendung von exakt derselben Vorrichtung gemäß der Erfindung kann man die Schraubenbolzen so anordnen, daß sie die genannten Normen erfüllen.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung zur Halterung eines Bau­ teils, das zwischen einem Paar von verschraubten Flanschen festgeklemmt ist;

Fig. 2 den Querschnitt längs der Linie 2-2 in der Fig. 1;

Fig. 3 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, die zwischen einem Paar von herkömmlichen verschraubten Flanschen befestigt ist;

Fig. 4 den Querschnitt längs der Linie 4-4 in der Fig. 3, wobei die Position der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zwischen DIN-Flanschen von 50 mm für Drücke von 98,1 N/cm², 156,96 N/cm², 245,25 N/cm² und 392,40 N/cm² dargestellt ist;

Fig. 5 bis 9 ähnliche Ansichten wie Fig. 4 mit der glei­ chen Vorrichtung, die zwischen ANSI-Flansche und JIS-Flansche von 50 mm für verschiedene Drücke eingespannt ist;

Fig. 10 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einigen Dimensionsangaben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 10 zur Halterung eines Bauteils, z. B. eines Ventils, welche abgedichtet und zentriert zwischen Flansche 12 und 14 eingespannt ist, die durch Löcher in den Flanschen durchsetzende Schraubenbol­ zen 16 und auf diese gedrehte Muttern 19 verschraubt sind. Jeder Flansch 12, 14 hat einen zentralen Strömungsdurch­ gang, die zueinander komplementär sind.

Die Vorrichtung 10 weist ein Paar von einstückig mit ihr ausgebildeten Haltegliedern 18 und 20 mit parallelen Stirn­ flächen auf, die an entgegengesetzten Seiten der Vorrich­ tung 10 befestigt sind, wobei an jeder Stirnfläche eine ringförmige Sitzfläche 26 und 28 ausgebildet ist. An den Stirnflächen der Flansche 12, 14 sind vorstehende, ringför­ mige Sitzflächen 22 und 24 ausgestaltet, und zwischen den ringförmigen Sitzflächen 22, 24 der Flansche sowie den ringförmigen Sitzflächen 26, 28 der Halteglieder werden Dichtungen 30 und 32 angeordnet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Druckentlastungsvorrichtung, die zwischen zwei Rohrflansche 42 und 44 mittels Schrauben 43 und zugehörigen Muttern geklemmt ist. Die Druckentla­ stungsvorrichtung ist als eine Berstscheibe 40 mit einer mittigen, konkav-konvexen Kuppel, die das Berstteil 46 ist, und einem ringförmigen, zwischen die Halteglieder 48 und 50 eingeklemmten Flansch ausgebildet. Jedes Halteglied 48, 50 hat flache, gegenüberliegende und parallele Stirnflä­ chen für eine abdichtende Anlage an den Dichtungen 56 und 58, welche zwischen den flachen Stirnflächen der Halteglie­ der und den ringförmigen, vorstehenden Sitzflächen 52 sowie 54 an den Flanschen 42, 44 eingespannt sind. Jedes Halte­ glied 48, 50 hat eine mittige, kreisförmige Öffnung, so daß der Berstteil 46 der Berstscheibe 40 ausgefluchtet mit den Strömungsdurchgängen der Flansche 42, 44 und quer zu deren Strömungsdurchgängen angeordnet ist.

Wie die Fig. 2 und 4 zeigen, sind die Umfänge der Halte­ glieder 18 und 20 der Vorrichtung 10 sowie der Halteglie­ der 48 und 50 der Vorrichtung 40 identisch und im wesentli­ chen quadratisch. In allen vier geraden Kanten des Quadrats sind jeweils zwei von den Enden der Kante gleich weit ent­ fernte, zueinander beabstandete Ausnehmungen 17 bzw. 60 ausgebildet, die so positioniert sind, daß die Zentren der kreisbogenförmigen Ausnehmungen 17, 60 rund um den Umfang des Haltegliedes 18, 20 bzw. 48, 50 gleichwinklig angeord­ net sind. Hierbei schließen zwei Linien, die jeweils durch das Zentrum des quadratischen Halteglieds und das Zentrum von zwei benachbarten Ausnehmungen 17, 60 verlaufen, einen Winkel von etwa 45° miteinander ein.

Die Ausbildung des Umfangs der Halteglieder 18, 20, 48 und 50 ermöglicht, daß die Vorrichtungen 10 und 40 zwischen Flanschverschraubungen verschiedener Druckstufen und Aus­ führungsnormen austauschbar abdichtend befestigt und zen­ triert werden können. Bei dem Nennmaß von 25 mm, 40 mm und 50 mm können die Halteglieder in ANSI-Flansche mit ent­ sprechendem Nennmaß für Drücke von 10,34 bar, 20,68 bar und 41,36 bar, in DIN-Flansche für 98,1 N/cm², 156,96 N/cm², 245,25 N/cm² und 392,40 N/cm² sowie in JIS-Flansche für 98,1 N/cm², 156,96 N/cm², 196,20 N/cm², 294,30 N/cm² und 392,40 N/cm² austauschbar eingebaut werden. Bei einem größeren Nennmaß, z. B. 80 mm und 100 mm können die Halte­ glieder in einige, jedoch nicht in alle obengenannten Flan­ sche mit entsprechendem Nennmaß austauschbar eingebaut wer­ den. Die Austauschbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur Halterung von Bauteilen bei Nennmaßen von 25 mm bis 100 mm ist in der beigefügten Tabelle 1 aufgeführt, wobei "ja" heißt, daß die Vorrichtung zwischen den genann­ ten Flanschen festgeklemmt und zentriert werden kann, und "nein", daß die Vorrichtung nicht festgeklemmt und/oder zentriert werden kann.

Um die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen Flanschen mit bestimmtem Nennmaß, jedoch von verschiedenen Druckstufen und Ausführungsnormen zu zentrieren, wird die Vorrichtung mit Hilfe von Schraubenbolzen positioniert, die entweder an die Kanten der Vorrichtung anstoßen oder teilweise oder ganz in deren kreisförmige Ausnehmungen passen.

Zum Beispiel sind bei einem Nennmaß von 50 mm die Kan­ ten der Halteglieder 48 und 50 der Vorrichtung 40 jeweils 105 mm±5 mm lang. Die Ausnehmungen 60 in den Kanten der Halteglieder 48 und 50 entsprechen Teilen von 19 mm ±5 mm großen Kreisen, deren Mittelpunkte sich auf einem Kreis mit einem Durchmesser von 120 mm±5 mm befinden. Werden die Halteglieder 48 und 50 der Vorrichtung 40 in DIN-Flansche von 50 mm für 98,1 N/cm², 245,25 N/cm² und 392,40 N/cm² eingebaut, dann werden sie, wie in Fig. 2 und 4 dargestellt ist, mittels Schraubenbolzen 43 positio­ niert, die in den Mittelbereichen der Kanten der Halte­ glieder an diese anstoßen. Wird die Vorrichtung 40 in ANSI- Flansche von 50 mm für 10,34 bar eingebaut, dann wird sie gemäß Fig. 5 positioniert, wobei vier Schraubenbolzen 43 in vier kreisförmige Ausnehmungen 60 der Halteglieder 48 und 50 passen. Handelt es sich bei den Flanschen 42 und 44 um ANSI-Flansche von 50 mm für 20,68 bar oder 41,36 bar, wird die Vorrichtung 40, wie in Fig. 6 gezeigt ist, posi­ tioniert, wobei sich die acht Schrauben 43 teilweise inner­ halb der kreisförmigen Ausnehmungen 60 der Halteglieder 48 und 50 befinden. Sind die Flansche 42 und 44 JIS-Flan­ sche von 50 mm für 98,1 N/cm², wird die Vorrichtung 40 so angeordnet, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wobei vier Schrau­ ben 43 in vier Ausnehmungen 60 der Halteglieder 48 und 50 sitzen. Wenn die Flansche 42 und 44 JIS-Flansche von 50 mm für 156,96 N/cm² und 196,20 N/cm² sind, wird die Vorrich­ tung 40 gemäß der Darstellung in Fig. 8 angeordnet, d.h., die acht Schrauben 43 passen in die kreisförmigen Ausneh­ mungen 60 der Halteglieder 48 und 50. Handelt es sich bei den Flanschen 42 und 44 um JIS-Flansche von 50 mm für 294,30 N/cm² und 392,40 N/cm², wird die Vorrichtung 40 ge­ mäß Fig. 9 angeordnet, d.h. mit acht Schraubenbolzen 43, die teilweise in die Ausnehmungen 60 der Halteglieder 48 und 50 passen.

Die Vorrichtung zur Halterung von Bauteilen kann nur ein Halteglied mit flachen, einander gegenüberliegenden und parallelen Stirnflächen zur abdichtenden Anlage an den Sitzflächen der Flansche aufweisen, zwischen denen sie fest­ geklemmt wird, wobei eine mittig angeordnete Öffnung sich durch das Halteglied und seine Parallelflächen erstreckt, um das durch das Halteglied gehaltene Bauteil ausgefluch­ tet mit den mittig angeordneten Strömungsdurchgängen in den Flanschen zu positionieren, wobei der Umfang des Halte­ glieds eine Gestalt der oben beschriebenen Art hat.

Abhängig vom bestimmten Nennmaß der Vorrichtung zur Halte­ rung eines Bauteils variiert die Größe wie auch die Tiefe der kreisförmigen Ausnehmungen in den Kanten der Vorrich­ tung. Die Fig. 10 zeigt bestimmte Abmaße, für die die bei­ gefügte Tabelle II die einzelnen Werte für bestimmte Nenn­ maße der Vorrichtung wiedergibt.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Halterung von Ventilen oder Berstscheiben verwendet, kann sie ein Halte­ glied oder zwei oder mehrere einzelne Halteglieder enthal­ ten. Kommen zwei oder mehrere Halteglieder zur Anwendung, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, können die Halteglieder mit der Berstscheibe oder dem Ventil verschweißt, ver­ schraubt oder anderweitig verbunden sein. Dies ist oft in­ sofern wünschenswert, als die verwendeten Ventile oder Berstscheiben und deren Halteglieder vorgefertigt werden können und die Halteglieder das Bauteil dann während einer Handhabung und des Einbaus vor Beschädigung schützen.

Tabelle II

Abmessungen der Halteglieder

Claims (5)

1. Vorrichtung (10) zur Halterung eines Bauteils, das zwi­ schen verschraubten Flanschen (12, 14) mit komplementären Strömungsdurchgängen und ringförmigen Sitzflächen (22, 24) austauschbar abdichtend zu befestigen und zu zentrieren ist, wobei die Vorrichtung (10) mindestens ein Halteglied (18, 20) mit parallelen Stirnflächen und daran ausgebildeten ringförmigen Sitzflächen (26, 28) zur abdichtenden Anlage an den Sitzflächen (22, 24) der Flansche (12, 14) und eine mittig angeordnete Öffnung aufweist, die sich durch das Halteglied (18, 20) sowie dessen Stirnflächen erstreckt, um das mit dem Halte­ glied (18, 20) zu haltende Bauteil ausgefluchtet mit den Strömungsdurchgängen in den Flanschen (12, 14) zu positio­ nieren, und wobei zur Zentrierung des mindestens einen Hal­ teglieds (18, 20, 48, 50) zwischen Flanschen (12, 14) verschiedener Druckstufen und Ausführungsnormen der Umfang des Halteglieds quadratisch ist sowie vier gerade, an rechtwinkligen Ecken zusammentref­ fende Kanten hat, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder geraden Kante des Quadrats zwei zueinander beabstandete, von den Enden der Kante jeweils gleich weit entfernte kreisbogenförmige Ausnehmungen (17, 60) ausgebildet sowie derart positioniert sind, daß die Zentren der kreisbogenför­ migen Ausnehmungen rund um den Umfang des Halteglieds (18, 20, 48, 50) gleichwinklig angeordnet sind, wobei zwei Linien, die jeweils durch das Zentrum des quadratischen Halteglieds und das Zentrum zweier benachbarter Ausnehmungen gezogen sind, einen Winkel von etwa 45° miteinander einschließen, und daß die Flanschschrauben (16, 43) je nach Aus­ führung der Flansche (12, 14) in den Mittelbereichen der Kanten des Halteglieds (18, 20, 48, 50) anstoßen oder teilweise oder ganz in die kreisförmigen Ausnehmungen (17, 60) der Kanten passen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Stirnflächen (26, 28) des Halteglieds (18, 20) flach sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauteil eine Berstscheibe (40) mit einem ringförmigen Flanschteil verwendet wird, das zwischen einem Paar von komplementären Haltegliedern (48, 50) mit jeweils flachen Stirnflächen eingeklemmt ist, und daß die Berstscheibe (40) einen mittigen Berstteil (46) aufweist, der quer zu den mittigen Durchtrittsöffnungen der komplementären Halteglieder (48, 50) und auf diese Öffnungen zu ausgefluchtet positioniert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (40) kreisförmig ist und daß die mittig angeordneten Öffnungen, welche sich durch die Halteglieder (48, 50) erstrecken, im Querschnitt kreisförmig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß der Berstteil (46) der Berstscheibe kuppelförmig aus­ gebildet ist.