DE3515494A1 - Gegen schmelzfluessige medien, insbesondere metallschmelzen abdichtende rohrverbindung - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine gegen schmelzflüssige Medien, insbesondere Metallschmelzen abdichtende Verbindung zwischen zwei zueinander koaxial und relativ verdrehbar gelagerten Rohren.

Rohrverbindungen dieser Art sind z.B. für bestimmte Anwendungen bei Rohrleitungsanlagen für Flüssigmetalle, insbesondere Aluminiumschmelzen erforderlich, beispielsweise soll bei einem als Drehverschluß ausgebildeten Schiebeverschluß (EP 0 040 692), dessen Austrittsrohr bei Verschlußbetätigung eine Drehbewegung ausführt, das schmelzflüssige Medium aus dem genannten Rohr in einen feststehenden Rohrabschnitt übergeleitet werden. Eine hierfür geeignete Rohrverbindung muss einerseits, bei gewährleisteter Dichtheit, Relativdrehungen zwischen den beiden Rohren zulassen. Außerdem soll sie so beschaffen sein, daß eine vorübergehende Erstarrung des Mediums oder allfällige Verkrustungen die Funktion nicht beeinträchtigen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß schmelzflüssige Medien und insbesondere Metallschmelzen allgemein bei Temperaturen transportiert und verarbeitet werden, die nur wenig über dem Schmelzpunkt liegen, weshalb solche Medien zum Erstarren neigen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer abdichtenden Rohrverbindung, welche alle vorgenannten Anforderungen einwandfrei erfüllt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden einander zugekehrten Rohr-Stirnseiten kegelig angeschrägt sind und einen Ringspalt mit V-förmigem Querschnitt bilden, welcher von einem Dichtungsring ausgefüllt ist, der am Umfang von einem eine radiale Pressung ausübenden Spannorgan umfaßt ist.

Diese erfindungsgemäße Anordnung ergibt auf der Rohr-Innenseite einen praktisch völlig glatten, stufenlosen Uebergang. Sie ermöglicht nicht nur beliebige Drehbewegungen in beiden Richtungen, sondern läßt ίο auch radiale und axiale Lageabweichungen bzw. temperaturbedingte Verschiebungen zwischen beiden Rohren bis zu einem gewissen Ausmaß zu. Die Dichtung läßt sich mühelos anbringen und lösen und erlaubt den Ein- und Ausbau der Rohrstücke in radialer Richtung, d.h. ohne axiale Verschiebung. Schließlich erweist sich die Dichtung auch als ausreichend gasdicht, um z.B. über einer Metallschmelze eine Schutzgasatmosphäre ohne übermäßige Leckverluste aufrechtzuerhalten.

Wird der Winkel der kegeligen Anschrägung in einem Bereich gemäß Anspruch 2 gewählt, so ergeben sich günstige Verhältnisse hinsichtlich Druckverteilung im Innern des Dichtungsringes und dessen Anliegen an den Flanken des Ringspaltes. Anspruch 3 nennt eine zweckmäßige, das Anbringen und Lösen begünstigende Ausgestaltung des Spannorgans. An den Rohrenden lösbar befestigte Stirnringe und weitere damit zusammenhängende Maßnahmen nach den Ansprüchen 4 bis 6 sind besonders dann empfehlenswert, wenn das schmelzflüssige Medium eine vollständige Trennung vom Material der tragenden Rohrwandungen verlangt und die Rohre dementsprechend ausgekleidet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Diese zeigt eine Rohrverbindung im Axialschnitt, mit einem Detail in Ansicht.

Beim dargestellten Beispiel handelt es sich um die Verbindung zweier etwa horizontal gelagerter Rohre, deren tragende Wandung, üblicherweise aus Stahl, mit 1 und 2 bezeichnet ist. Zur Durchleitung von Metallschmelze, z. B. schmelzflüssigem Aluminium, sind die Rohre mit einer temperaturbeständigen Innenauskleidung 17 bzw. 18 versehen. Das Rohr 2 ist feststehend gelagert, während das Rohr 1 um seine Längsachse drehbar ist; beispielsweise handelt es sich um das Austrittsrohr eines Drehschiebeverschlusses (nicht dargestellt), z. B. gemäß EP 0 040 692.

An jedem Rohrende ist ein Stirnring 3,4 lösbar befestigt. An ihren einander zugekehrten Stirnseiten sind die Ringe 3, 4 kegelig angeschrägt, so daß sie mit ihren Kegelflächen 9, 10 einen Ringspalt 8 mit V-förmigem Querschnitt bilden. Der Ringspalt 8 ist von einem Dichtungsring 5 ausgefüllt, welcher unter Verformung von außen radial in den Spalt hineingepreßt ist und dabei gegen die Kegelflächen 9 und 10 dichtend anliegt. Die radiale Pressung wird von einem den Dichtungsring 5 am Umfang umfassenden Spannorgan ausgeübt, im vorliegenden Fall gebildet durch ein metallisches Spannband 6, welches mit einem Spannschloß 7 versehen ist. Bei geöffnetem Spannschloß 7 läßt sich das Spannband 6 leicht über den Rohrdurchmesser entfernen und wieder anbringen. Als Material für den verformbaren Dichtungsring 5, welches gegen Aluminiumschmelzen beständig ist, eignet sich insbesondere ein ummanteltes Seil aus keramischen Fasern, beispielsweise mit einer Seele aus Aluminium-Silicium-Fasern und einem geflochtenem Mantel aus Glasfasern. Von einiger Bedeutung ist der Anschrägungswinkel <x der beiden Kegelflächen 9 und 10, damit das Ausfüllen des Ringspaltes 8 und

das satte Anliegen an den Kegelflächen auch bei allfälligen Lageänderungen während des Betriebes durch den Dichtungsring 5 gewährleistet sind; es hat sich ein Winkelbereich von etwa 12—25°, insbesondere zwischen 15 und 20° als geeignet herausgestellt. Dank der erwähnten Zulässigkeit von Lageabweichungen zwischen den Rohren, und weil die Dichtheit schon bei relativ geringer Flächenpressung des Dichtungsringes 5 gewährleistet ist, sind bei dieser Anordnung auch die Reaktionskräfte auf das drehende Rohr 1 und damit allfällige schädliche Rückwirkungen auf einen damit verbundenen Schiebeverschluß gering. Bei der dargestellten Anordnung kann bei drehendem Rohr 1 der Dichtungsring 5 entlang beiden Ringen 3 und 4 gleiten.

Falls dies unerwünscht ist, kann mittels einer einfachen Arretierung (nicht dargestellt), welche zwischen dem einen Rohr und dem Spannband 6 wirksam ist, erreicht werden, daß nur zwischen dem Stirnring des anderen Rohres und dem Dichtungsring eine Relativbewegung erfolgt.

Zwecks Befestigung der Stirnringe 3 und 4 schließt an deren Kegelfläche 9, 10 außen eine zweite, stärker geneigte Kegelfläche 11, 12 an; über diese greift ein mit entsprechendem Innenkegel versehener Zentrierflansch 15 bzw. 16, welcher zusammen mit dem Stirnring 3, 4 axial gegen das jeweilige Rohr 1 bzw. 2 verspannt ist, beispielsweise wie dargestellt durch Verschraubung an einem festen Rohrflansch 13 bzw. 14. Durch die Zentrierflansche 15,16 werden die Stirnringe 3, 4 am Umfang zusammengehalten, so daß diese ohne Risiko auch aus einem spröden Material (z.B. Feuerfestmaterial), welches zu Rißbildung neigt, bestehen können. Beide Stirnringe 3,4 weisen gleiche Innendurchmesser auf wie die Rohrauskleidungen 17, 18, wodurch ein praktisch glatter Übergang zwischen den beiden Rohren für das durchzuleitende Medium zustande kommt. Am Ende des Rohres 1 ist ein Zwischenring 19 vorgesehen, welcher zwischem dem Stirnring 3 und der über den Flansch 13 etwas vorstehenden und stirnseitig bearbeiteten Auskleidung 17 verspannt ist. Beim anderen Rohrende liegt der Stirnring 4 mit seiner Rückseite am Flansch 14 an, wobei ein allfälliger, zur Auskleidung 18 bestehender Spalt mit einem kompressiblen Ring 20 überbrückt oder mittels einer Watte aus keramischen Fasern verstemmt sein kann.

Die Auskleidungen 17,18 sollen die Rohrwandungen 1, 2 vor Berührung durch das durchzuleitende Medium schützen und somit gegen dieses beständig sein. Im Falle von Aluminiumschmelzen eignet sich hierfür ein Gemisch aus keramischen Kurzfasern, zum Beispiel aus Kalzium-Silicium, die mit einem Binder verpreßt sind. Auch die Stirnringe 3 und 4 (wie auch der Zwischenring 19) können aus gleichem oder ähnlichem Material gefertigt sein. Falls erforderlich, kann jedoch für die Stirnringe 3 und 4 ein Material höherer Festigkeit verwendet werden, beispielsweise Aluminiumtitanat oder ein gebranntes Hochtonerde-Material.

Die beiden zu verbindenden Rohre müssen nicht notwendigerweise gleiche Durchmesser aufweisen: wie in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist, kann beispielsweise ein Rohr Γ von kleinerem Durchmesser vorgesehen sein, wobei der mit ihm verbundene Flansch 13' entsprechend nach innen verbreitert ist. Der Zwischenring 19 ist dann ebenfalls zu einer Scheibe verbreitert, um den Flansch 13' stirnseitig zu überdecken und den Anschluß an die Innenauskeidung 17' herzustellen.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Gegen schmelzflüssige Medien, insbesondere Metallschmelzen abdichtende Verbindung zwischen zwei zueinander koaxial und relativ verdrehbar gelagerten Rohren (1, 2), dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden einander zugekehrten Rohr-Stirnseiten kegelig angeschrägt sind und einen Ringspalt (8) mit V-förmigem Querschnitt bilden, welcher von einem Dichtungsring (5) ausgefüllt ist, der am Umfang von einem eine radiale Pressung ausübenden Spannorgan (6,7) umfaßt ist.

2. Rohrverbidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (a) der Anschrägung (9, 10) an jeder Rohr-Stirnseite zwischen 12 und 25 Grad, vorzugsweise 15 bis 20 Grad beträgt.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannorgan durch ein mit einem Spannschloß (7) versehenes, den Dichtungsring (5) umfassendes Spannband (6) gebildet ist.

4. Rohrverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrende mit einem lösbarbefestigten Stirnring (3, 4) versehen ist, welcher eine den Ringspalt (8) begrenzende Kegelfläche (9,10) aufweist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die genannte Kegelfläche (9, 10) außen eine zweite Kegelfläche (11, 12) anschließt, die von einem mit Innenkegel versehenen Zentrierflansch (15, 16) umfaßt ist, welcher gegen das Rohr (1,2) axial verspannt ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnringe (3, 4) gleiche Innendurchmesser wie eine Rohr-Innenauskleidung (17, 18) aufweisen und wie diese aus einem gegen das schmelzflüssige Medium beständigen, insbesondere temperaturbeständigen Material bestehen.