DE3806162A1

DE3806162A1 - FLANGE CONNECTION

Info

Publication number: DE3806162A1
Application number: DE3806162A
Authority: DE
Inventors: Kalle Lampela
Original assignee: GS Hydro Oy
Current assignee: GS Hydro Oy
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1988-09-22
Also published as: YU39388A; FI870983A0; JPS63231087A; KR880011519A; SE8800742D0; NO880889D0; IT8847680A0; CN1007751B; FI870983A; FR2611853B1; SE8800742L; GB2202022A; GB2202022B; GB8802979D0; NO880889L; CN88101004A; FR2611853A1; ES2006840A6; IT1219475B

Abstract

As a consequence of its method of formation and the requirement for a flat front face 4, the thickness of collar 2 increases towards the centre of the pipe. Thus the rear face 3 of collar 2 is flared. Flange 5 is formed of complementary shape to the rear face 3 of collar 2. The complementary faces 3 may be straight or curved (Figures 3 and 4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung, die aus den zu vereinigenden Rohrenden besteht, welche jeweils mit einem Bördelrand mit ebener Stirnseite im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des Rohres versehen sind, sowie aus Flanschen mit zentralen Öffnungen für die Rohre. Diese Flansche sind hinter den Bördelrändern angeordnet und in axialer Richtung des Rohres mittels einer geeigneten Befe stigungseinrichtung, beispielsweise Schraubbolzen und Mut tern verspannt. Die Dicke des Bördelrandes nimmt dabei vom Umfang des Bördelrandes zur Mitte des Rohres hin zu, so daß die Gestalt der Rückseite des Bördelrandes sich von der der Stirnseite unterscheidet.The invention relates to a flange connection, which from the pipe ends to be combined, each with a flange with a flat face essentially are provided at right angles to the longitudinal axis of the tube, and made of flanges with central openings for the pipes. These Flanges are located behind the flanged edges and in axial direction of the tube by means of a suitable fitting Stigungseinrichtung, for example bolts and courage tern tense. The thickness of the flange edge increases from Circumference of the flanged edge towards the center of the tube so that the shape of the back of the flanged edge differs from that of the Front side differs.

Um diese Art von Flanschverbindung herzustellen, werden die zu verbindenden Rohrenden insgesamt zunächst mit Bördelrän dern im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des Rohres versehen. Es gibt verschiedene Alternativen zur Schaffung solcher Bördelränder. Bei einem Verfahren, bei dem das Rohrende zur Schaffung eines Bördelrandes gebogen wird, er folgt der Bördelvorgang in zwei Stufen, wobei das Rohrende zunächst zu einem Winkel von ca. 35-40° gespreizt und dann mit einem Hilfsspreizkopf zu einem Winkel von 90° aufgewei tet wird. Ein weiteres allgemein angewandtes Verfahren zum Herstellen eines Bördelrandes unter einem Winkel von 90° besteht darin, am Rohrende ein eigenes kurzes Rohrstück an zuschweißen, welches bereits mit fertigem Bördelrand verse hen ist.To make this type of flange connection, the pipe ends to be connected overall initially with flared ends essentially perpendicular to the longitudinal axis of the tube Mistake. There are different alternatives for creation such flared edges. In a process in which the Tube end is bent to create a flanged edge, he the flaring process follows in two stages, with the pipe end first spread to an angle of approx. 35-40 ° and then with an auxiliary expansion head at an angle of 90 ° is tested. Another commonly used method for Production of a flanged edge at an angle of 90 ° consists of putting a short piece of pipe on the end of the pipe weld together, which already verses with finished flange hen is.

Sobald die Bördelränder hergestellt sind, werden die hinter diesen an den einander gegenüberliegenden Rohren angeordne ten Flansche mittels der Befestigungseinrichtung, bei spielsweise Schraubbolzen und Muttern angezogen. Meistens wird in der Verbindung zwischen den Rohrenden eine Dichtung vorgesehen.Once the flanged edges are made, they will be behind arrange them on the opposite pipes ten flanges by means of the fastening device, at for example screw bolts and nuts tightened. Mostly becomes a seal in the connection between the pipe ends intended.

Bei der Herstellung dieser Art von Flanschverbindungen wer den gegenwärtig Flansche benutzt, deren gegen den Bördel rand gepreßte Oberfläche gerade und im wesentlichen recht winklig zur Längsachse des Rohres ist. Ein Bördelrand mit gerader Rückseite kann zum Beispiel unter Verwendung einer geraden Stützplatte in der Bördelmaschine hergestellt wer den. Zwar kann ein Bördelrand mit gerader und ebener Rück seite mit einem Minimum an Formarbeit hergestellt werden, aber es sammelt sich eine größere Menge Werkstoff an der Vorderseite in der Nähe des mittleren Bereichs des Bördel randes an, so daß die Stirnseite keine gerade Form erhält. Nun ist es aber bei Flanschverbindungen wichtig, daß die Bördelränder der zu vereinigenden Rohre so dicht wie mög lich zusammengebracht werden. Anders ausgedrückt, wenn die Stirnfläche des Bördelrandes nicht eben ist, muß sie bear beitet werden, bis sie eben wird.When making this type of flange connections who the flanges currently used, their against the flare edge pressed surface straight and essentially right is at an angle to the longitudinal axis of the tube. A flanged edge with straight back can be done using, for example straight support plate made in the flanging machine the. Although a flanged edge with a straight and flat back be made with a minimum of molding, but a larger amount of material accumulates on the Front near the center of the bead randes so that the end face does not get a straight shape. Now it is important for flange connections that the Flare edges of the pipes to be combined as tight as possible be brought together. In other words, if the Face of the flanged edge is not flat, it must bear be prepared until it becomes even.

Wenn das Rohrende aufgeweitet oder gespreizt wird, um einen Bördelrand rechtwinklig zur Längsachse des Rohres zu for men, wird die Dicke des Bördelrandes mit zunehmendem Durch messer geringer. Wenn nun die Stirnseite eines unter 90° stehenden Bördelrandes an einem Rohr mit großem Durchmesser weiter bearbeitet wird, damit sie eben wird, bedeutet dies, daß die Dicke des Bördelrandes, die einen kritischen Faktor darstellt, verringert und die Qualität des Bördelrandes verschlechtert wird.If the pipe end is expanded or spread to one Flanged edge at right angles to the longitudinal axis of the pipe men, the thickness of the flanged edge increases with increasing through knife less. If now the face of one is below 90 ° standing flanged edge on a tube with a large diameter is processed further so that it becomes even, this means that the thickness of the crimp edge, which is a critical factor represents, reduces and the quality of the flanged edge is deteriorating.

In US-PS 35 33 449 ist eine Bördelmaschine zum Herstellen eines Bördelrandes unter 90° am Ende eines Rohres offen bart. Der Bördelrand wird unter Benutzung einer Stützplatte geformt, bei der die der Rückseite des Bördelrandes zuge wandte Oberfläche von der senkrechten Ebene abweicht. Es ist klar, daß beim Anbringen eines geraden Flansches an einem derartigen Bördelrand nicht die bestmögliche Verbin dung entsteht, weil die zusammengepreßten Oberflächen von Flansch und Bördelrand nicht exakt in der Form zueinander passen.In US-PS 35 33 449 is a flanging machine for manufacturing of a flanged edge open at 90 ° at the end of a tube beard. The flare is made using a support plate shaped, where the the back of the flanged edge facing surface deviates from the vertical plane. It it is clear that when attaching a straight flange such a flanged edge is not the best possible connection dung arises because the compressed surfaces of Flange and flanged edge are not exactly in shape with each other fit.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flanschverbindung zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is to provide a flange connection create that does not have the disadvantages mentioned.

Die Flanschverbindung gemäß der Erfindung zeichnet sich da durch aus, daß diejenige Oberfläche des Flansches, die ge gen den Bördelrand gepreßt wird, von der Ebene senkrecht zur Längsachse des Rohres so abweicht, daß derjenige Teil des Flansches, der gegen den Umfangsbereich des Bördelran des gepreßt wird, dem Stirnende des Rohres näherliegt als derjenige Teil des Flansches, der gegen den mittleren Be reich des Bördelrandes gepreßt wird, so daß die einander gegenüberliegenden Qberflächen des Bördelrandes und des Flansches im wesentlichen die gleiche Form haben und folg lich zusammenpassen.The flange connection according to the invention stands out by from that surface of the flange, the ge pressed against the flanged edge, from the plane perpendicular deviates from the longitudinal axis of the tube so that that part of the flange against the circumferential area of the flare which is pressed, the end of the tube is closer than that part of the flange which is against the middle loading rich of the flanged edge is pressed so that the each other opposite surfaces of the flange edge and the Flange have essentially the same shape and follow match.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Flanschverbindung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die ge gen den Bördelrand gepreßte Flanschoberfläche im senkrech ten Schnitt gekrümmte Gestalt hat.An advantageous embodiment of the flange connection according to the invention is characterized in that the ge Flange surface pressed vertically against the flanged edge th cut has a curved shape.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Flansch verbindung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die gegen den Bördelrand gepreßte Flanschoberfläche im senkrechten Schnitt ebene Gestalt hat und sich unter einem kleinen Winkel zu einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Rohres erstreckt.Another advantageous embodiment of the flange connection according to the invention is characterized in that that the flange surface pressed against the flange edge in vertical cut has a flat shape and is under one small angle to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the Tube extends.

Die Flanschverbindung gemäß der Erfindung hat viele Vor teile gegenüber bekannten Lösungen. Bei Anwendung moderner Ausrüstung kann der für die Verbindung nötige rechtwinklige Bördelrand leicht hergestellt werden. Dieser Bördelrand braucht dann nicht weiter bearbeitet zu werden, so daß seine Dicke nicht übermäßig reduziert wird. Der Bördelrand ist im mittleren Bereich dicker als im Umfangsbereich, und das hat zur Folge, daß er gegenüber axialen Scherkräften beständiger ist, die eine Belastung der Biegung zwischen dem Bördelrand und dem Rohr darstellen.The flange connection according to the invention has many purposes share compared to known solutions. When using more modern Equipment can be the right angle required for connection Flanged edge can be easily manufactured. This beaded edge then need not be processed further, so that its thickness is not reduced excessively. The flanged edge is thicker in the central area than in the peripheral area, and this has the consequence that it is against axial shear forces is more constant, which is a strain on the bend between represent the flanged edge and the tube.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Winkel zwischen dem Bördelrand und dem Rohr an der Rück seite des Bördelrandes ziemlich gerade sein kann, wodurch der Abstand zwischen dem Inneren des Flansches und der Außenfläche des Rohres verkleinert werden kann. Dadurch wird der Widerstand der Verbindung gegen Druck erhöht, da der den Bördelrand biegende Drehmomentarm verkleinert ist. Unter "Drehmomentarm" ist der Abstand zwischen der Mittel linie der Rohrwand und dem innersten Berührungspunkt zwi schen dem Flansch und dem Bördelrand zu verstehen.Another advantage of the invention is that the Angle between the flange and the tube at the back side of the flanged edge can be pretty straight, which makes the distance between the inside of the flange and the Outer surface of the tube can be reduced. Thereby the resistance of the connection to pressure is increased because the torque arm bending the flanged edge is reduced. Under "Torque arm" is the distance between the middle line of the pipe wall and the innermost point of contact between to understand the flange and the flanged edge.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:The invention is advantageous in the following Details with the aid of schematically represented execution examples explained in more detail. In the drawings:

Fig. 1 einen Teil eines senkrechten Schnittes durch ein Rohrende unmittelbar nach dem Formen eines recht winkligen Bördelrandes; Figure 1 shows a part of a vertical section through a pipe end immediately after forming a right angled flange edge.

Fig. 2 eine Ansicht des gleichen Rohrendes nach weiterer Bearbeitung; Figure 2 is a view of the same pipe end after further processing.

Fig. 3 einen Teil eines senkrechten Schnitts durch ein Rohrende gemäß einem Ausführungsbeispiel der Er findung; Figure 3 shows a part of a vertical section through a pipe end according to an embodiment of the invention.

Fig. 4 einen Teil eines senkrechten Schnitts durch ein Rohrende gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;4 shows a part of a vertical section of a tube end according to another embodiment of the invention.

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Flanschverbindung gemäß der Erfindung. Fig. 5 is a sectional view of a flange connection according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Rohrstück 1, welches aufgeweitet wurde, um einen sich im wesentlichen rechtwink lig zur Längsachse des Rohres erstreckenden Bördelrand 2 zu schaffen. Der Rückseite 3 des Bördelrandes ist eine gerade und gleichmäßige Form gegeben worden, damit sie in einer Flanschverbindung eng gegen den Flansch paßt. Eine gerade Rückseite kann zum Beispiel durch Verwendung einer geraden Stützplatte in der Bördelmaschine hergestellt werden. Die Bördelmaschine wird in diesem Zusammenhang nicht näher er läutert. Es ist auch nicht nötig, eine Bördelmaschine zu benutzen, wenn ein bereits mit einem rechtwinkligen Bördel rand versehenes kurzes Verlängerungsstück auf das Rohrstück geschweißt wird. Fig. 1 shows a section through a pipe section 1 , which has been expanded to create a flared edge 2 extending substantially at right angles to the longitudinal axis of the pipe. The back 3 of the flanged edge has been given a straight and uniform shape so that it fits tightly against the flange in a flange connection. A straight back can be made, for example, by using a straight support plate in the flanging machine. The flanging machine is not explained in more detail in this context. It is also not necessary to use a flanging machine if a short extension piece already provided with a right-angled flanging edge is welded onto the pipe section.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Stirnseite 4 des Kragens 2 nicht gerade. Während des Aufweitens ist die Dicke des Rohrmaterials im Umfangsbereich des Bördelrandes verringert worden und nimmt zum mittleren Teil hin zu. Nun sollte aber die Stirnseite des Bördelrandes gerade und eben sein, denn in einer Flanschverbindung wird sie gegen den Bördelrand des anderen Rohres, meistens unter Zwischenschaltung einer Dichtung gepreßt. Deshalb muß der Bördelrand weiter bear beitet werden, bis er gerade und eben ist (siehe Fig. 2). Aus Fig. 2 geht hervor, daß der ganze Bördelrand nach die ser weiteren Behandlung dünner ist als die ursprüngliche Rohrwand.As is apparent from Fig. 1, the end face 4 of the collar 2 is not straight. During the expansion, the thickness of the tube material in the peripheral region of the flanged edge has been reduced and increases towards the middle part. Now, however, the end face of the flange edge should be straight and even, because in a flange connection it is pressed against the flange edge of the other tube, usually with the interposition of a seal. Therefore, the flanged edge must be processed until it is straight and level (see Fig. 2). From Fig. 2 it can be seen that the entire flanged edge after this water treatment is thinner than the original tube wall.

Fig. 3 zeigt einen Bördelrand 2 gemäß der Erfindung. Seine Rückseite 3 ist nicht gerade, sondern bei diesem Ausfüh rungsbeispiel vorzugsweise leicht gekrümmt, während seine Stirnseite 4 gerade und eben ist. Das erklärt sich aus der Tatsache, daß beim Spreizen des Rohrendes zur Formung des Bördelrandes der Umfangsteil des Bördelrandes dünner wird als der mittlere Teil. Da bei den üblicherweise angewandten Bördelverfahren Stützplatten mit geraden Flächen benutzt werden, liegt auf der Hand, daß sich im mittleren Bereich des Bördelrandes eine größere Menge Material ergibt und die Stirnseite nur durch weiteres Walzen eingeebnet werden kann. Fig. 3 shows a flange 2 according to the invention. Its rear side 3 is not straight, but in this example, it is preferably slightly curved, while its end face 4 is straight and even. This is explained by the fact that when the pipe end is spread to form the flange edge, the peripheral part of the flange edge becomes thinner than the middle part. Since support plates with straight surfaces are used in the flanging processes that are usually used, it is obvious that a larger amount of material results in the central region of the flanging edge and the end face can only be leveled by further rolling.

Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Bördelmaschine mit einer Stützplatte zu versehen, deren Stützfläche von der senkrechten Ebene abweicht, damit das sich im zentralen Be reich des Bördelrandes beim Aufweiten ansammelnde Material an der Rückseite 3 des Bördelrandes ausgebreitet werden kann. Auf diese Weise erhält die Stirnseite des Bördelran des eine ebene Gestalt und braucht nicht weiter bearbeitet zu werden.The basic idea of the invention is to provide a flanging machine with a support plate, the support surface of which deviates from the vertical plane, so that the material accumulating in the central region of the flanged edge during expansion can be spread out on the rear side 3 of the flanged edge. In this way, the end face of the flanging is given a flat shape and does not need to be further processed.

Auch die Rückseite des Bördelrandes braucht keine zusätzli che Bearbeitung, da der für die Verbindung benutzte Flansch so gestaltet ist, daß die gegen den Bördelrand 2 gepreßte Oberfläche die gleiche Gestalt hat wie die Rückseite 3 des Bördelrandes 2.Also the back of the flange does not need additional processing, since the flange used for the connection is designed so that the surface pressed against the flange 2 has the same shape as the back 3 of the flange 2 .

Fig. 4 zeigt eine andere Variante des Bördelrandes, bei dem die Rückseite 3 im senkrechten Schnitt eben aber anders als die Stirnseite 4 nicht genau rechtwinklig zum Rohrstück 1 ist. Der Winkel zwischen Vorder- und Rückseite ist verhält nismäßig klein und liegt vorzugsweise bei 5-10°, je nach dem Durchmesser des Rohres und der Dicke der Rohrwand, ist aber immer größer als 1°. Auch bei diesem Ausführungsbei- spiel ist der Bördelrand in seinem mittleren Bereich dicker als im Umfangsbereich. Fig. 4 shows another variant of the flanged edge, in which the rear side 3 in the vertical section, but unlike the end face 4, is not exactly at right angles to the pipe section 1 . The angle between the front and back is relatively small and is preferably 5-10 °, depending on the diameter of the tube and the thickness of the tube wall, but is always greater than 1 °. In this exemplary embodiment too, the flanged edge is thicker in its central region than in the peripheral region.

Fig. 5 zeigt eine Flanschverbindung gemäß der Erfindung, bei der zwei Rohrstücke 1 stumpf miteinander verbunden sind. Die Rohrenden sind mit Bördelrändern 2 wie oben be schrieben und mit Flanschen 5 versehen, die so gestaltet sind, daß die gegen die Bördelränder gepreßten Oberflächen die gleiche Form haben wie die Rückseiten 3 der Bördelrän der 2. Die Flansche 5 weisen Öffnungen 9 zur Aufnahme von Schraubbolzen 7 auf, die mittels Muttern 8 angezogen sind. Die Verbindung ist durch eine zwischen den beiden Bördel rändern angeordnete, kreisförmige Dichtung 6 abgedichtet. Fig. 5 shows a flange connection according to the invention, in which two pipe pieces 1 are butt-connected. The tube ends are with crimped edges 2 as described above and provided with flanges 5 which are designed such that the surfaces pressed against the crimped edges have the same shape as the rear sides 3 of the crimped edges of FIG. 2 . The flanges 5 have openings 9 for receiving bolts 7 which are tightened by means of nuts 8 . The connection is sealed by a circular seal 6 arranged between the two flange edges.

Claims

1. Flange connection, the from the pipes to be connected, which are each provided with a border ( 2 ) with a flat end face ( 4 ) substantially at right angles to the longitudinal axis of a pipe section ( 1 ), and flanges ( 5 ) be with central Openings for the pipe sections ( 1 ) are provided and arranged behind the flanging edges and in the axial direction of the pipe with a suitable fastening device, for example bolts ( 7 ) and nuts ( 8 ) are braced against one another, the thickness of the flanging edge ( 2 ) from the circumference of the flanged edge increases towards the center of the tube, whereby the shape of the back ( 3 ) of the del del edge ( 2 ) differs from the end face ( 4 ), characterized in that the upper surface of the flange ( 5 ) which is against the flanged edge ( 2 ) is pressed, from the right-angled plane to the longitudinal axis of the pipe section ( 1 ) deviates so that the part of the flange ( 5 ) pressed against the peripheral part of the flange edge ( 2 ) ) is closer to the end of the tube than that part of the flange which is pressed against the central part of the flange edge ( 2 ), so that the opposite surfaces of the flange edge ( 2 ) and the flange ( 5 ) have essentially the same shape and therefore fit together.

2. Flange connection according to claim 1, characterized in that the surface of the flange ( 5 ) pressed against the flanged edge ( 2 ) has a curved shape in vertical section.

3. Flange connection according to claim 1, characterized in that the pressed against the flanged edge ( 2 ) surface of the flange ( 5 ) has a flat shape in vertical section and against a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pipe section ( 1 ) at a small angle extends.

4. A method for producing a flanged edge by expanding or spreading a pipe end for a flange connection according to one of claims 1 to 3, wherein the back of the flanged edge is formed using a support surface, characterized in that the support surface receives such a slope or curvature that when expanding or spreading the pipe end a substantially flat end face ( 4 ) of the flanged edge ( 2 ) perpendicular to the pipe axis is formed.