DE3820379C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L23/00—Flanged joints
- F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially
- F16L23/024—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by how the flanges are joined to, or form an extension of, the pipes
- F16L23/028—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by how the flanges are joined to, or form an extension of, the pipes the flanges being held against a shoulder
- F16L23/0283—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by how the flanges are joined to, or form an extension of, the pipes the flanges being held against a shoulder the collar being integral with the pipe
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L23/00—Flanged joints
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- F16L23/032—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially characterised by the shape or composition of the flanges
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Flanged Joints, Insulating Joints, And Other Joints (AREA)
- Clamps And Clips (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung für
Hydraulik-Leitungen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Gattungsähnliche Verbindungen sind beispielsweise aus der
DE-PS 32 42 183 bekannt.
Bei allen bekannten Verbindungen für Hydraulik-Leitungen
werden u.a. Splitflansche in Verbindung mit
an den Leitungsenden oder entsprechenden Anschlußstellen
vorgesehenen Flanschstutzen verwendet, die
mit stirnseitigen O-Ring-Abdichtungen über Schrauben
und Muttern dichtend eingesetzt werden. Die Verwendung
der bekannten Verbindungselemente weist
im Hydraulik-Rohrbereich verschiedene Nachteile auf.
Die in den Normen festgelegten Maße sind mit großen
Plus-Minus-Toleranzen versehen, die bei der Montage
eine genaue Positionierung zur Achse nicht gewährleisten.
Versetzte, nicht symmetrisch zugeordnete
Verbindungen verursachen aber Behinderungen im Strömungsverhalten
des Druckmediums, so daß dies zu
einer Herabsetzung des hydraulischen und energetischen
Wirkungsgrades führt.
Die gering dimensionierten Bunde des Flanschstutzens
sind meist nicht genau mit den Kragenstufen der Flansche
symmetrisch gekoppelt, wodurch unausgewogene
Kräfteverteilungen entstehen, die insbesondere bei
hohen, kurzzeitigen, dynamischen Kräften die Druckflächen
auf das Äußerste belasten. Darüberhinaus
wird auch der O-Ring als Dichtungselement in der
Peripherie unterschiedlich belastet, so daß es zur
Spaltextrusion oder zum Platzen des O-Ringes und da
mit zu Leckagen kommen kann.
Schließlich besteht durch Vibration die Gefahr, daß
Flansche, insbesondere geteilte Flansche, sogenann
te Splitflansche, ihre Positionen so verändern, daß
sie zum einen nur noch ungenügend auf der Bundkante
aufliegen und zu gefährlich hoher Flächenpressung
führen, zum andern abkippen und auf die Anschraub
fläche beispielsweise eines Pumpengehäuses auf
setzen, ihre Klemmkraft verlieren und so Leckagen
möglich machen oder schließlich bei einer Kupplung
allein aus Splitflanschen ganz abrutschen. Hier
durch werden aufwendige Reparaturen und Stillstands
kosten bedingt und das ausfließende Hydrauliköl
kann zu erheblichen Umweltbelastungen im Erdreich
führen.
Aus der gattungsbildenden GB-PS 12 05 926 ist eine
Splitflansch-Verbindung bekannt, bei welcher die an
dem Splitflansch vorgesehene Kragenstufe profiliert
und der an dem Flanschstutzen vorgesehene umlaufende
Bund ebenfalls profiliert ausgebildet sind. Die
Profilierung ist dabei wellenförmig oder sinusförmig
gestaltet, wobei der Sinn dieser Profilierung in
dieser Literaturstelle nicht näher erläutert wird. Da
aber die Innenfläche des Flansches über einen großen
Längenbereich dicht an der Außenfläche des Flansch
stutzens anliegt, ist eine Präzisionsbearbeitung er
forderlich, die für derartige Bauelemente zu kosten
aufwendig ist. Diese bekannte Art der Profilierung
wirkt weiterhin wie ein Gelenk und bewirkt dadurch,
daß Flansch und Schrauben einem starken Biegemoment
ausgesetzt sind. Durch Verkanten und Einarbeiten
des Schraubenkopfes kann die Schraubenvorspannung
nachlassen und die Dichtelemente - im besonderen
die auf die Preßkraft angewiesenen Dichtlippen -
können ihre Funktion nur noch ungenügend wahrnehmen.
Schließlich wird keine Stützwirkung durch zentrierende
Kräfte erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Einrichtung dahingehend zu verbessern,
daß ungünstige mechanische Belastungen und Dezentrierungen vermieden werden.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird
durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch
erläutert.
Die erfindungsgemäß gestaltete vibrationsbeständige
Zentrierung der Flansche und Flanschstutzen bewirkt:
- 1. Eine stete Übereinstimmung der Lochbilder der zu verbindenden Elemente und damit korrekter Sitz der Dichtelemente,
- 2. die Gewährleistung einer reinen Zugbelastung für die verbindenden Schrauben; ungünstige Biegemomente werden vermieden,
- 3. Vergrößerung der Auflagefläche zur Übertragung der Preßkräfte bei gleichzeitig stets optimaler Ausnutzung der Fläche und damit eine Minimierung der Flächenpressung,
- 4. Nivellierung der Preßkräfte und Biegemomente auf dem Umfang des Flanschkragens 8 und des Bundes 7 durch zum einen gegenseitige Stützwirkung der ohne Sägespalt hergestellten Flanschhälften, zum anderen die Stützwirkung der Hangabtriebskräfte und demgemäße Verringerung der Durchbiegung,
- 5. eine erhebliche Montageerleichterung, da eine manuelle Vormontage durch zwei gepaarte Flanschhälften die Verbindung bereits fixiert.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Verbindung ermöglicht
damit die Bildung einer Kupplung mit Splitflanschen
ohne zusätzliche Fixierelemente. Der Splitflansch
weist die Wirkung eines Vollflansches auf und verbindet
somit dessen Vorteile mit der Montagefreundlichkeit
des Splitflansches.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol
gend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeich
nungen zeigen dabei in
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Flansch
stutzen und einen Flansch, in
Fig. 2 eine schematische Darstellung der
Wirkungslinien der Flächennormale
und in
Fig. 3 eine Erläuterung der Kraftkomponenten.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Flanschstutzen und mit 2 ein
Flansch bezeichnet. Der Flansch 2 weist ein asymme
trisches oder symmetrisches Lochbild auf, wobei die
von den Löchern aufzunehmenden Schrauben mit 3 bezeichnet
sind. Mittels dieser Schrauben 3 kann nunmehr
der Flanschstutzen 1 an einem anderen Bauteil
festgelegt werden, beispielsweise an einem anderen
Flanschstutzen oder auch an einem festen Geräteanschlußteil.
Der Flanschstutzen 1 weist einen umlaufenden Bund 7
auf, der einen größeren Außendurchmesser aufweist
als der mit D bezeichnete Außendurchmesser des übrigen
Flanschstutzenbereiches.
Der Flansch 2 weist einen den Bund 7 des Flanschstutzens
1 übergreifenden Kragen 8 auf. Der Außendurchmesser
des Bundes 7 ist auf den Innendurchmesser
des Kragens 8 derart abgestimmt, daß beide Bauteile
im zusammengesetzten Zustand dicht aneinanderliegen.
Der Übergang vom normalen Bereich des Flansches 2
zum Kragen 8 wird durch eine Kragenstufe 4 gebildet
und der Übergang vom normalen Bereich des Flanschstutzens
1 zum Bund 7 wird durch eine Bundkante 5
definiert. Kragenstufe 4 und Bundkante 5 sind als
zentrische kreiskegelstumpfförmige Hinterschneidung ausgebildet, wobei der Winkel
der Hinterschneidung etwa 10° beträgt.
Der Innendurchmesser d des Flansches 2 ist um 0,2
bis 0,5 mm größer als der Außendurchmesser D des
Flanschstutzens 1, so daß auch im zusammengebauten
Zustand der in der Zeichnung mit 10 bezeichnete
Spalt bestehen bleibt.
Die Mittelachse von Flanschstutzen 1 und Flansch 2
ist in Fig. 1 mit X-X bezeichnet.
Bei 6 ist eine zur Aufnahme beispielsweise eines
O-Ringes bestimmte Nut dargestellt.
Die Wirkungsweise der neuen Gestaltung wird nach
folgend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.
Bei der erfindungsgemäßen Verbindung verlaufen durch
die 10° Hinterschneidung die Wirkungslinien der
Preßkräfte auf der Flanschschulter nicht achsparal
lel, sondern schneiden sich. Sie haben also eine
axiale und eine radiale Komponente, wie dies aus
Fig. 2 ersichtlich ist. Die radiale Komponente ist
dabei die Grundlage der Zentrierung.
Fig. 3 zeigt schematisch die einzelnen Kräfte. Dabei
sei zur Vereinfachung, die durch die Klemmkraft der
Schraube 3 real wirkende Streckenlast durch eine re
sultierende Einzelklemmkraft F K ersetzt.
Die
parallel zur Rohrachse X-X verlaufende und damit
axial wirkende Klemmkraft F K der Schraube läßt sich
im Bereich der Schräge vektoriell aufteilen in eine
Flächennormale F N und eine Hangabtriebskraft F A .
Das Verhältnis der beiden ist durch den Neigungs
winkel, der gleich dem Hinterschneidungswinkel α
ist, bestimmt und ist hier zur Verdeutlichung über
trieben dargestellt.
Die Hangabtriebskraft F A wiederum läßt sich zerlegen
in eine axiale und eine radiale Komponente. Bei
einem Winkel α von 10° beträgt diese radiale Kompo
nente 17% der axial eingeleiteten Klemmkraft und
mehr als 17% der auf die Bundkante 5 wirkenden Nor
malkraft. Diese radiale Komponente preßt den
Flansch 2 an den Bund 7 und gewährleistet dadurch
die Zentrierung. Mit steigender Belastung der Ver
bindung durch axiale Kräfte nimmt die Zentrierwir
kung damit noch zu.
Die Flächennormale F N bestimmt mit dem Reibungsko
effizienten µ den Betrag der Reibkräfte. Reibkräf
te, die der Hangabtriebskraft F A im statischen Zu
stand entgegenwirken und die radialen Preßkräfte ver
ringern, sind bei dynamischer Belastung zu vernach
lässigen, da die Druckwechsel-Belastung und Vi
bration stick-slip-förmige radiale Bewegungen mit
zentrierender Wirkung verursachen.
Die Flansche 2 werden vorzugsweise aus gewalztem
Profilstahl gefertigt und paarweise gebohrt. Des
halb liegen sie nach der Montage aneinander an.
Durch die Hangabtriebskräfte werden sie aneinander
gepreßt und tragen so ebenfalls zur Stabilisierung
der einzelnen Flanschhälften bei.
Claims (2)
1. Flanschverbindung für Hydraulik-Leitungen mit
einem an der Rohrleitung angeordneten
Flanschstutzen (1),
mit einem Bund (7) und mit dem Flanschstutzen (1) zusammenwirkenden, diesen unter Zwischenschaltung einer Dichtung mittels Schrauben (3) oder Schrauben (3) und Muttern an einem anderen Bauteil, z. B. einem anderen Flanschstutzen festlegenden Splitflanschen (2),
mit je einem den Bund (7) übergreifenden Kragen (8), dessen Innenwandung dicht an der Außenwandung des Bundes (7) anliegt, wobei an den Splitflanschen (2) je eine profilierte Kragenstufe (4) und an dem Flanschstutzen (1) eine umlaufende profilierte Bundkante (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung als zur Rohrachse (X-X) zentrische kreiskegelstumpfförmige Hinterschneidung ausgebildet ist, die die Splitflansche (2) auf dem Flanschstutzen (1) zur Rohrachse (X-X) hin zentriert und der Innendurchmesser (d) der Flansche (2) außerhalb des Kragens (8) größer als der Außendurchmesser (D) des Flanschstutzens (1) ist, daß zwischen jedem Flanschstutzen (1) und Flansch (2) außerhalb des Kragens (8) ein Spiel besteht.
mit einem Bund (7) und mit dem Flanschstutzen (1) zusammenwirkenden, diesen unter Zwischenschaltung einer Dichtung mittels Schrauben (3) oder Schrauben (3) und Muttern an einem anderen Bauteil, z. B. einem anderen Flanschstutzen festlegenden Splitflanschen (2),
mit je einem den Bund (7) übergreifenden Kragen (8), dessen Innenwandung dicht an der Außenwandung des Bundes (7) anliegt, wobei an den Splitflanschen (2) je eine profilierte Kragenstufe (4) und an dem Flanschstutzen (1) eine umlaufende profilierte Bundkante (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung als zur Rohrachse (X-X) zentrische kreiskegelstumpfförmige Hinterschneidung ausgebildet ist, die die Splitflansche (2) auf dem Flanschstutzen (1) zur Rohrachse (X-X) hin zentriert und der Innendurchmesser (d) der Flansche (2) außerhalb des Kragens (8) größer als der Außendurchmesser (D) des Flanschstutzens (1) ist, daß zwischen jedem Flanschstutzen (1) und Flansch (2) außerhalb des Kragens (8) ein Spiel besteht.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hinterschneidung einen
Winkel α von etwa 10° aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883820379 DE3820379A1 (de) | 1987-06-20 | 1988-06-15 | Verbindung fuer hydraulik-leitungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3720479 | 1987-06-20 | ||
DE19883820379 DE3820379A1 (de) | 1987-06-20 | 1988-06-15 | Verbindung fuer hydraulik-leitungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3820379A1 DE3820379A1 (de) | 1989-01-05 |
DE3820379C2 true DE3820379C2 (de) | 1990-10-18 |
Family
ID=25856804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883820379 Granted DE3820379A1 (de) | 1987-06-20 | 1988-06-15 | Verbindung fuer hydraulik-leitungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3820379A1 (de) |
Cited By (2)
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1988
- 1988-06-15 DE DE19883820379 patent/DE3820379A1/de active Granted
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: HABBEL, H., DIPL.-ING. HABBEL, L., DIPL.-ING. HABBEL, P., DIPL.-GEOGR., PAT.-ANWAELTE, 48151 MUENSTER |
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