DE3508287A1

DE3508287A1 - Rohranschluss fuer armaturen oder maschinen

Info

Publication number: DE3508287A1
Application number: DE19853508287
Authority: DE
Inventors: Hans Paul Maier; Nikolay Dipl.-Ing. 7730 Villingen-Schwenningen Vlaykowski
Original assignee: Agintec AG
Current assignee: Agintec AG
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1986-09-11
Also published as: US4836583A; CH669651A5; CN1005357B; JPS61274193A; CN86101364A

Description

Patentanwälte GRAMM + LINS

-b-

European Patent Attorneys

Hans Paul M a i e r

Wilhelmstraße 34

7730 Vi11ingen-Schwenningen

Anwaltsakte

345-14 DE-1

Datum

5. März 1985

Rohranschluß für Armaturen oder Maschinen

Die Erfindung betrifft einen Rohranschluß für Armaturen oder Maschinen, mit einem maschinenseitigen Flansch, der Verbindungsmittel zum Anschluß eines rohrseitigen Flansches aufwei st.

Armaturengehäuse werden meist mit integrierten Normflanschen gegossen, wobei diese Flansche bis zu 50 % des Gesamtgewichtes einer Armatur ausmachen können.

Armaturen mit einem lediglich angegossenen glatten Stutzen erfordern aufwendige Rohranschlüsse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Armaturen oder Maschinen einen leicht montierbaren, hochbelastbaren Rohranschluß zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Maschinenseitig ist ein freier Rohrstutzen vorgesehen;

Hpiiqc QtraRp 9 i Telefon 0531-80079

-Heuss-btraije ά , _Te|ex 0952620grammd

D-3300 Braunschweig Bundesrepublik Deutschland | Telegrammadresse Patent Braunschweig

b) auf das stumpf angeschlossene Rohrende sind der rohrseitige Flansch, ein Klemmelement und ein Kammerteil lose aufgeschoben, die durch die genannten Verbindungsmittel gegeneinander verspannbar sind;

c) eine Dichtung umschließt den Verbindungsstoß zwischen Rohrstutzen und Rohrende und ragt mit ihren beiden axialen Enden in je eine Dichtungskammer;

d) der rohrseitige Flansch und das Kammerteil bilden zwischen sich eine Klemmkammer, in die das Klemmelement eintaucht;

e) das Klemmelement stützt sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand auf dem Rohrende ab, wird hinsichtlich eines radial außenliegenden Klemmrandes von einer Klemmfläche der Klemmkammer übergriffen und ragt in axialer Richtung so aus der Klemmkammer heraus, daß eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt.

Der vorstehend erwähnte maschinenseitige Flansch kann auch ein Gehäuseabschnitt o.dergl. sein.

Der neue Rohranschluß läßt sich auf glatten, lediglich entgrateten Rohrenden montieren, wobei als einzige Montagehilfe passende Schlüssel für die Verschraubungen benötigt werden. Es entfällt also ein Anschweißen, Anlöten oder Anschrauben der Flansche. Der neue Rohranschluß läßt sich nicht nur leicht montieren, sondern ebenso leicht auch demontieren und kann mit Ausnahme der Dichtung mit allen übrigen Einzelteilen mehrfach verwendet werden. Da bei der Montage die Einzelteile lediglich aufgesteckt und über Schraubverbindungen gegeneinander verspannt werden müssen, können alle in explosionsgeschützter Umgebung vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen entfallen. Der Rohranschluß baut verhältnis-

.7·

mäßig klein und führt gegenüber herkömmlichen Flanschverbindungen zu Gewichtseinsparungen von über 40 %.

Für eine spezielle Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn sich das rohrseitige Kammerteil an dem maschinenseitigen Flansch abstützt, der ortsfest ist und die eine Dichtungskammer für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung aufweist, wobei diese Dichtungskammer zugleich den Rohrstutzen bildet. Die eine Dichtungskammer wird also in den maschinenseitig vorhandenen Flansch bzw. Gehäuseabschnitt integriert, wobei die Dichtungskammern vorzugsweise konisch ausgebildet sind.

Es ist vorteilhaft, wenn die ringförmige Anlagefläche zwischen Kammerteil und maschinenseitigern Flansch ballig ausgebildet ist. Dadurch kann das anzuschließende Rohrende unter einem Winkel zum maschinenseitigen Rohrstutzen stehen.

Es ist aber auch möglich, ohne einen in die Armatur oder Maschine integrierten, ortsfesten Flansch auszukommen. In diesem Fall sind erfindungsgemäß auch auf dem maschinenseiti gen Rohrstutzen ein Kammerteil und ein Klemmelement lose aufgeschoben. Die die Dichtung beaufschlagende Abdichtkraft wird durch die die beiden Flansche gegeneinander verspannende Verschraubung aufgebracht, wenn die beiden Kammerteile in axialer Richtung unmittelbar von den beiden Flanschen oder aber über die Klemmelemente beaufschlagt werden. Es kann aber a-uch vorgesehen werden, daß die beiden Kammerteile durch eine eigene Verschraubung gegeneinander verspannbar sind. Wesentlich ist die Trennung der beiden Funktionen "Abdichtung" und "Kraftschiüssigkeit".

Die Dichtung kann eine Elastomer-Formdichtung sein, in die ein harter oder plastischer Innenring eingebettet ist, der unmittelbar auf dem Verbindungsstoß aufliegt. Durch die konusf örtni ge Ausbildung der Dichtungskammern wird beim Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile auf die Dichtung ein Druck in axialer

und radialer Richtung ausgeübt.

Wenn sich die beiden Kammerteile aneinander abstützen ist es zweckmäßig, daß sie im Anlagebereich radial formschlüssig ineinandergreifen. Jedoch können sich die beiden Kammerteile auch über einen Zwischenring aneinander abstützen, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile anliegt. Hierdurch ist ein Winkelversatz zwischen dem maschinenseitigen Rohrstutzen und dem anzuschließenden Rohrende möglich. Außerdem kann der Zwischenring aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff bestehen, so daß bei Verwendung isolierter Schraubbolzen ein nicht leitender Rohranschluß hergestellt werden kann.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Klemmelement aus zumindest einer leicht konisch ausgebildeten Scheibe besteht, und daß die angenähert parallel zum Verbindungsstoß verlaufende Wandung der Klemmkammer der Konizität der genannten Scheibe angepaßt ist. Hierdurch lassen sich bei gleicher Dimensionierung höhere, auf die miteinander zu verbindenden Rohrstutzen einwirkende Zugkräfte übertragen bzw. bei gleichgroßer Belastung die Flansche dünner dimensionieren. Dies ist insbesondere bedeutsam bei Aluminiumverbindungen oder Rohranschlüssen auf dem Kunststoffsektor. Die konische Ausbildung der Klemmelemente bzw. ihre Winkelanstellung wirkt sich auch dann vorteilhaft aus, wenn die miteinander zu verbindenden Rohrstutzen nicht exakt fluchten. Der zwischen den beiden Rohrachsen gebildete Winkel kann so groß werden, bis das Klemmelement in seiner belasteten Position auf seiner einen Seite mit der zugeordneten Rohrachse einen Winkel von genau 90° einschließt, wobei dann die andere Hälfte des Klemmelementes einen Winkel ^L 90° mit der Rohrachse einschließt.

~ O —

-SC-

Zur besseren Zentrierung ist es zweckmäßig, wenn das Kammerteil stirnseitig in eine entsprechende Ausnehmung des Flansches eingreift. Diese Ausnehmung ist zur leichteren Montage mit einer Anfasung versehen und beträgt nur wenige Millimeter. Bei dieser Lösung ist es dann vorteilhaft, wenn die angenähert parallel zum Verbindungsstoß verlaufende Wandung der genannten Ausnehmung der Konizität der genannten Scheibe angepaßt ist.

Der ringförmige Teil des scheibenförmigen Klemmelementes kann im Querschnitt ein bogenförmiges Profil aufweisen, das zu der Ebene des Klemmelementes unter einem spitzen Winkel geneigt ist.

Der rohrseitige Flansch kann auch als Muffe ausgebildet sein, die mit einem Innengewinde auf ein Außengewinde des maschinenseitigen Flansches geschraubt ist. In diesem Fall bestehen also die genannten Verbindungsmittel zwischen den beiden Flanschen aus einer Schraubverbindung 20,21.

Das Verbindungsmittel zum Anschluß des rohrseitigen Flansches am maschinenseiti gen Flansch kann aber auch aus einer geteilten Schale bestehen, die die beiden Flansche klemmend hintergreift. Dabei kann die geteilte Schale axiale Bund-Ansätze aufweisen. Ferner kann der rohrseitige Flansch auf seiner dem Kammerteil abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz aufweisen, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund der Schale anliegt.

In einer abgewandelten Ausführungsform kann das Verbindungsmittel zum Anschluß des rohrseitigen Flansches am maschinenseiti gen Flansch aus einem Rohrstück bestehen, das mit einem Innengewinde auf die beiden jeweils mit einem Außengewinde versehenen Flansche geschraubt ist. Dabei kann ein gleichlaufendes Innengewinde oder aber ein geteiltes, gegenlaufendes Innengewinde Verwendung finden, wobei dann die beiden Außengewinde der Flansche einmal links und einmal rechts laufend sind.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 im Längsschnitt einen Rohranschluß mit einem ortsfesten maschinenseitigen Flansch;

Figur 2 in einer Darstellung gemäß Figur 1 eine Ausführungsform für einen glatten maschinenseitigen Rohrstutzen;

Figur 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt gemäß den Figuren 1 und 2 durch zwei sich aneinander abstützende Kammerteile;

Figur 4 in Draufsicht ein Kammerteil in einer abgewandelten Ausführungsform;

Figur 5 einen Schnitt gemäß der Linie V - V in Figur 4;

Figur 6 einen Schnitt gemäß den Figuren 1 und 2 durch einen Flansch und

Fig.7-9 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 Alternativlösungen für Flanschverbindungsmittel.

Zur Herstellung eines Rohranschlusses gemäß Figur 1 werden auf ein stumpf mit einem freien Ro'hrstutzen 1 zu verbindenden Rohrende 2 ein Flansch 3₉ ein Klemmelement 4 sowie ein Kammerteil 5 aufgeschoben. Das Kammerteil 5 weist eine zum Flansch 3 hin offene, kreisringförmige Klemmkammer 7 auf, in die das Klemmelement 4 eingeschoben wird, das aus einer konisch oder konvex ausgebildeten Scheibe besteht, die sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand 4a auf dem Rohrende 2 abstützt und hinsichtlich ihres radial außenliegenden Klemmrandes 4b von einer ringförmigen Klemmfläche 7a der Klemmkammer 7 übergriffen wird (siehe Figur 3). In entlastetem Zustand ragt das Klemmelement 4

ΛΑ

über die Stirnfläche des Kammertei1s 5 hinaus. Die Ausbildung der Klemmelemente 4 ist dabei so gewählt, daß eine die Klemmelemente in axialer Richtung gegen die Rückseite der Klemmkammer 7 drückende Kraft zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers und gleichzeitig zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt.

Das Kammerteil 5 ist mit einer jeweils zum Verbindungsstoß 8 hin offenen Dichtungskammer 9 versehen (siehe Figuren 3 und 5), die konusförmig ausgebildet ist, sich also in Richtung auf den benachbarten Flansch 3 verjüngt.

Der Verbindungsstoß 8 wird von einer Dichtung 6 umschlossen, die als Elastomer-Formdichtung ausgebildet ist, in die ein Innenring 10 eingebettet ist. Die Außenkontur der Dichtung 6 entspricht etwa der der beiden Dichtungskammern 9,9', weist jedoch ein Übermaß auf, so daß ein Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile 5,5' die Dichtung mit einem Druck beaufschlagt, der axial und radial nach innen gerichtet ist.

Die Verspannung erfolgt über z.B. vier gleichmäßig am Flanschumfang verteilt angeordnete Schraubbolzen 11, die durch die Flansche 3 hindurchgesteckt sind (Figur 2) bzw. als stehende Schraubbolzen in den maschinenseitigen Flansch 3¹ (Figur 1) eingeschraubt sind.

Bei der AusfUhrungsform gemäß Figur 1 stützt sich das rohrseitige Kammerteil 5 an dem maschinenseitigen Flansch 3¹ ab, der auch durch einen Gehäuseabschnitt gebildet sein kann, ortsfest ist und die eine Dichtungskammer 9' für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung 6 aufweist, wobei diese Dichtungskammer 9¹ zugleich den Rohrstutzen 1 bildet. Die ringförmige Anlagefläche 13 zwischen Kammerteil 5 und maschinenseiti gern Flansch 3¹ ist ballig ausgebildet.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind auch auf den maschinenseitigen Rohrstutzen 1 ein Flansch 3¹, ein Klemmelement 4' und ein Kammerteil 5¹ lose aufgeschoben. Die beiden Kammerteile 5,5' stützen sich über einen Zwischenring 17 aneinander ab, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche 17a gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile 5,5' anliegt.

Bei den in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen stützen sich die beiden Kammerteile 5,5' aneinander ab und greifen radial formschlüssig ineinander, wobei dieser radiale Formschluß bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 aus einer Nut/Feder 14 und bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5 aus Zapfen 15 besteht, die in Ausnehmungen 16 eingreifen.

Gemäß Figur 3 besteht das Klemmelement 4 aus zumindest einer leicht konisch bzw. konvex ausgebildeten Scheibe. Die angenähert parallel zum Verbindungsstoß 8 verlaufende Wandung 7b bzw. 7b¹ der Klemmkammer 7 bzw. 7' schließt - in Anpassung an die Konizität der genannten Scheibe - mit der Rohrachse 18 einen Winkel <?C <L 90° ein.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist im Flansch 3 bzw. 3' eine Ausnehmung 19 vorgesehen, in die das zugeordnete Kammerteil 5 bzw. 5' stirnseitig eingreift. Die Ausnehmung 19 weist eine Anfasung auf, um das Einführen und Zentrieren des Kammerteiles zu erleichtern. Die angenähert parallel zum Verbindungsstoß 8 verlaufende Wandung 19a dieser Ausnehmung 19 ist ebenfalls der Konizität des Klemmelementes 4 bzw. 4' angepaßt und schließt daher mit der Rohrachse 18 einen Winkel oC ^ 90 ein.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen abgewandelte Ausflihrungsforman fUr die Verbindungsmittel zum Anschluß :es rohrseitigen Flansches am maschinenseitigen Flansch:

3ei der Ausführungsform gemäß Figur 7 ist der rohrseitige Flansch 3 als Muffe ausgebildet, di- mit einem Innengewinde 20 auf ein Außengewinde 21 des maschinenseitigen Flansches 3' geschraubt ist.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Figur S besteht das genannte Verbindungsmittel aus einer geteilten Schale 22, die die beiden Flansche 3,3' klemmend hintergreift. Dabei weist der rohrseitige Flansch 3 auf seiner de^ Kammerteil 5 abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz 3a auf, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund 22a der Schale 22 anliegt. Die geteilte Schale 22 ist mit axialen Bund-Ansätzen versehen.

Bei der in Figur 9 dargestellten Lösung findet ein Rohrstück Verwendung, das mit einem Innengewinde 24 auf die beiden jeweils mit einem Außengewinde 21 bzw. 25 versehenen Flansche 3',3 geschraubt ist.

Gr/Gru.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

maschinenseitigen Flansch (3¹), der Verbindungsmittel (11; 20,21;22;23) zum Anschluß eines rohrseitigen Flansches (3) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Maschinenseitig ist ein freier Rohrstutzen (1) vorgesehen ;

b) auf das stumpf angeschlossene Rohrende (2) sind der rohrseitige Flansch (3), ein Klemmelement (4) und ein Kammerteil (5) lose aufgeschoben, die durch die genannten Verbindungsmittel (11 ;20 ,21 ;22 ;23) gegeneinander verspannbar sind;

c) eine Dichtung (6) umschließt den Verbindungsstoß (8) zwischen Rohrstutzen (1) und Rohrende (2) und ragt mit ihren beiden axialen Enden in je eine Dichtungskammer (9,9');

d) der rohrseitige Flansch (3) und das Kammerteil (5) bilden zwischen sich eine Klemmkammer (7), in die das Klemmelement (4) eintaucht;

Theodor-Heuss-Straße 2 D-3300 Braunschweig

Bundesrepublik Deutschland

Telefon 0531-800 79

Telex 09 52 620 gramm d

Telegrammadresse Patent Braunschweig

e) das Klemmelement (4) stützt sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand (4a) auf dem Rohrende (2) ab, wird hinsichtlich eines radial außenliegenden Klemmrandes (4b) von einer Klemmfläche (7a) der Klemmkammer (7) übergriffen und ragt in axialer Richtung so aus der Klemmkammer (7) heraus, daß eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt.
2. Rohranschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das rohrseitige Kammerteil (5) an dem maschinenseitigen Flansch (3¹) abstützt, der ortsfest ist und die eine Dichtungskammer (9¹) für das zugeordnete axiale Ende der Dichtung (6) aufweist, wobei diese Dichtungskammer (9') zugleich den Rohrstutzen (1) bildet. (Fig. 1)
3. Rohranschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anlagefläche (13) zwischen Kammerteil (5) und maschinenseitigem Flansch (3¹) ballig ausgebildet ist.
4. Rohranschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf den maschinenseitigen Rohrstutzen (1) ein Flansch (3¹), ein Klemmelement (4¹) und ein Kammerteil (5¹) lose aufgeschoben sind. (Fig. 2).
5. Rohranschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammerteile (5,5') sich aneinander abstützen und radial formschlüssig (14;15,16) ineinandergreifen.(Fig.3-5)
6. Rohranschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Kammerteile (5,5') über einen Zwischenring (17) aneinander abstützen, der mit je einer konkav ausgebildeten Stirnfläche (17a) gegen eine entsprechend ballig konvex ausgebildete Anlagefläche der Kammerteile (5,5') anliegt. (Fig .2) -- -..-..
7. Rohranschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (4,4') aus zumindest einer leicht konisch ausgebildeten Scheibe besteht, und daß die angenähert parallel zum Verbindungsstoß (8) verlaufende Wandung (7b,7b¹) der Klemmkammer (7,7') der Konizität der genannten Scheibe angepaßt ist. (Fig.3)
8. Rohranschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kammerteil (5,5') stirnseitig in eine entsprechende Ausnehmung (19) des Flansches (3) eingreift. (Fig. 6)
9. Rohranschluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die angenähert parallel zum Verbindungsstoß (8) verlaufende Wandung (19a) der genannten Ausnehmung (19) der Konizität der genannten Scheibe angepaßt ist.
10.Rohranschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) eine Elastomer-Formdichtung ist, in die ein harter oder plastischer Innenring (10) eingebettet ist, der unmittelbar auf dem Verbindungsstoß (8) aufliegt.
11.Rohranschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskammer (9,9') konisch ausgebildet ist.
12.Rohranschluß nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrseitige Flansch (3) als Muffe ausgebildet ist, die mit einem Innengewinde (20) auf ein Außengewinde (21) des maschinenseitigen Flansches (3¹) geschraubt ist. (Figur 7).
13. Rohranschluß nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel zum Anschluß des rohrseitigen Flansches (3) am maschinenseitigen Flansch (3¹) aus einer geteilten Schale (22) besteht, die die beiden Flansche (3,3') klemmend hintergreift. (Fig.8)
14. Rohranschluß nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrseitige Flansch (3) auf seiner dem Kammerteil (5) abgewandten Seite einen konusförmigen Ansatz (3a) aufweist, gegen den ein entsprechend konisch ausgebildeter Bund (22a) der Schale (22) anliegt.
15. Rohranschluß nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel zum Anschluß des rohrseitigen Flansches (3) am maschinenseitigen Flansch (3¹) aus einem Rohrstück (23) besteht, das mit einem Innengewinde (24) auf die beiden jeweils mit einem Außengewinde (21,25) versehenen Flansche(3',3) geschraubt ist. (Figur 9).

ientanwälte
m + Li
Gr/Gru.