DE4441348A1 - Flanschverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dichten Verbindung des mit einem Flansch versehenen Endes eines Rohres mit einem ebenen Flanschgegenstück. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist die Dicht- und Haltefunktion der Bauteile, die über Flansche mit der Reststruktur verbunden sind, gekoppelt. Die Dichtigkeit ist hierbei nur über einen für die gewählte Dichtung definierten Anpreßdruck zu erreichen. Dieser wiederum setzt eine bestimmte Vorspannung der Halteelemente, die in der Regel aus Schrauben bestehen, voraus. Dabei wirkt der Innendruck der Dichtkraft entgegen, und die erreichbare Flächenpressung wird hierdurch vermindert. Bei Unterschreitung eines Schwellenwertes der Schraubenvorspannung geht die Dichtheit verloren. Wegen des Kriech­ verhaltens von Kunststoffen muß bei Kunststoffflanschen mit Metallein­ sätzen gearbeitet werden, die ein Abfallen der Vorspannkräfte verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ver­ bindung von Bauteilen, insbesondere Kunststoffbauteilen, zu schaffen, die über Flansche mit einer Reststruktur so verbunden werden, daß eine Entkoppelung der Dicht- und Haltefunktion erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der am Ende des Rohrs an­ geordnete Flansch einen in Längsrichtung des Rohrs verlaufenden ringför­ migen Vorsprung aufweist, der mit einer ringförmigen Ausnehmung größeren Durchmessers im Flanschgegenstück in Eingriff bringbar ist, und daß zwischen dem Vorsprung und dem Flanschgegenstück ein elastischer Dichtring angeordnet ist. Als Werkstoffe für den Dichtring kommen insbesondere Gummi oder zellelastische Kunststoffe, vorzugsweise Elasto­ mere in Betracht.

Diese Konstruktion, bei der im Flanschbereich ein zylindrischer Vor­ sprung als Flanschüberstand angeformt ist, ist mit dem Dichtelement in der Lage, über die radiale Dichtwirkung allein durch das Stecken dieses Flanschüberstandes in ein speziell ringförmig ausgebildetes Flanschgegen­ stück, beispielsweise einen Zylinderkopf, Unterdrücke bis 900 mbar und Überdrücke bis ca. 10 bar abzudichten. Als Dichtelement können bekann­ te Formdichtungen zur Anwendung kommen oder ganz speziell ausgebil­ dete Dichtelemente.

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist das Flanschgegenstück mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen, deren Tiefe etwa gleich der Länge des ringförmigen Vorsprungs ist. In die entstehende ringförmige Ausnehmung kann ein bekannter O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt oder ein Dichtring mit ovalem Querschnitt eingelegt werden. Bei einer anderen Ausbildung der Erfindung kann das Flanschgegenstück mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen sein, deren Tiefe größer als die Länge des ringförmigen Vorsprungs ist. In diesem Falle entsteht eine im Querschnitt L-förmige Ausnehmung, in die ein entsprechend ausgebildetes spezielles Dichtelement eingesetzt wird.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann auch die im Flanschgegenstück vorhandene durchgehende Bohrung den Flanschüber­ stand aufnehmen, sofern dieser einen geringeren radialen Außendurch­ messer aufweist. In diesem Fall ist ein speziell ausgebildetes Dichtele­ ment einzusetzen, das an der Bohrung des Gegenstücks und am Vor­ sprung des Flanschs anliegt. Die in das Rohr bzw. die durchgehende Bohrung hineinragende Dichtung kann an diesem Ende eine nach oben und/oder eine nach unten gerichtete Lasche aufweisen. Diese Lasche überdeckt den eventuell scharfkantigen Spalt zwischen dem Flanschüber­ stand und dem Flanschgegenstück und verhindert somit Strömungsver­ änderungen an diesem. Bei geeigneter Abstimmung der Form und Dich­ tungshärte des Materials, aus dem die Dichtungen hergestellt sind, kön­ nen auch größere Rauhigkeiten, z. B. von Aluminiumgußoberflächen, überbrückt werden. Ein spezieller Bearbeitungsvorgang im Dichtbereich kann somit entfallen. Zum Erreichen der Dichtigkeit müssen nicht Tole­ ranzen eingehalten werden, wie sie beispielsweise von bekannten Dichtun­ gen mit O-Ringen her bekannt sind. Eine radiale Pressung von 0,1 mm ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erreichen der Dichtigkeit ausreichend. Eine zusätzliche axiale Dichtigkeit verbessert den Effekt, ist aber keine notwendige Voraussetzung.

Die Erfindung ist auch bei Verbindungen einsetzbar, bei der das Flanschgegenstück ebenfalls ein am Ende eines Rohres angeordneter ebener Flansch ist. Die erfindungsgemäße dichte Verbindung kann bei sehr unterschiedlichen Materialien eingesetzt werden. So können die Flansche aus Kunststoff hergestellt sein. Sie können jedoch auch aus Aluminium, Eisen oder anderen Metallen bestehen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtverbindung gegenüber den herkömmlichen Flanschausbildungen mit Flach- oder Formdichtungen liegen in der Entkopplung der Dicht- und Haltefunktion. Die Dichtigkeit muß also nicht über einen für die gewählte Dichtung definierten Anpreßdruck erreicht werden, der in der Regel nur durch eine bestimmte Vorspan­ nung der Halteelemente, beispielsweise durch eine bestimmte Schrauben­ vorspannung erreicht werden kann. Durch die Erfindung wird die Dichtig­ keit allein durch das Zusammenstecken des Flansches mit dem Flansch­ gegenstück unter Verwendung des Dichtelements erreicht. Der Innendruck wirkt hier in Richtung der Dichtkraft und erhöht damit die Dichtheit. Die Schraubenanzahl der Flanschverbindung läßt sich daher verringern. Auf Metallinserts, also Metalleinsätze, bei Flanschen aus Kunststoff kann vollständig verzichtet werden, und die Vorspannkräfte können auf solch kleine Werte abfallen, die gerade noch die Haltefunktion gewährleisten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein aus Kunststoff bestehendes Rohr 1 am unteren Ende mit einem Flansch 2 versehen, an den ein zylinderförmiger Vorsprung 3 als Flanschüberstand angeformt ist. Flansch 2 kann in bekannter Weise an das Rohr 1 angeformt oder mit diesem beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen verbunden sein. Die rechtwinklig zur Achse des Rohrs 1 verlaufende Fläche 2A des Flanschs 2 liegt auf einer ebenen Fläche 4A des anzukoppelnden Flanschgegenstücks 4 auf. Dieses Flanschgegenstück 4 kann ebenfalls aus Kunststoff bestehen und beispielsweise Teil des Zylinderkopfes eines Verbrennungsmotors sein. In diesem Flanschgegenstück 4 ist eine ringför­ mige Ausnehmung 6 vorgesehen, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Flanschüberstands 3 ist. Die Tiefe der Ausneh­ mung 6 ist etwa gleich der Länge des Flanschüberstands 3. in den zwischen dem Flanschüberstand 3 und der Ausnehmung 6 des Flansch­ gegenstücks 4 gebildeten ringförmigen Raum ist eine Dichtung 7 einge­ legt. Die hier dargestellte Dichtung hat ovalen Querschnitt. Es können jedoch auch die allgemein bekannten O-Ringe verwendet werden. Die radiale Pressung braucht nicht größer als 0,1 mm zu sein, um ausreichen­ de Dichtigkeit zu gewährleisten. Eine zusätzliche axiale Pressung verbes­ sert den Abdichtungseffekt. Die radiale Dichtwirkung wird allein durch Stecken des Flanschüberstands 3 in die ringförmige Ausnehmung 6 des Flanschgegenstücks 4 nach Einiegen der Dichtung 7 erreicht. Die An­ pressung des Flanschs 2 gegen das Flanschgegenstück 4, vorzugsweise mittels Schrauben 5, erhöht die radiale Dichtwirkung.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die im Flansch­ gegenstück 4 vorgesehene Ausnehmung 6 tiefer als die Länge des Flanschüberstands 3, so daß eine im Querschnitt L-förmige Ausnehmung entsteht, wenn die beiden Teilstücke zusammengesetzt sind. In diesem Falle wird eine vorgeformte Dichtung 8 eingesetzt, die im wesentlichen ebenfalls L-förmigen Querschnitt hat. Wie dargestellt kann diese Dichtung zusätzlich an der dem Inneren des Rohres 1 zugeordneten Kante eine in Richtung des Rohres 1 nach oben und nach unten vorstehende Lasche 8A aufweisen, die den eventuell scharfkantigen Spalt zwischen dem Flanschüberstand 3 und dem Flanschgegenstück 4 überdeckt. Diese Lasche kann auch nur nach oben oder unten vorstehen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 10 im Flanschgegenstück 4 größer als der Außen­ durchmesser des Überstands 3 des Flanschs 2, so daß für diesen Über­ stand 3 keine zusätzliche Bohrung im Flanschgegenstück 4 vorgesehen werden muß. Die Dichtung 9 kann dann den der Fig. 3 zu entnehmen­ den Querschnitt erhalten. Auch die hier dargestellte Formdichtung weist eine angeformte Lasche 9A auf. Diese Lasche überdeckt den eventuell scharfkantigen Spalt zwischen dem Flanschüberstand 3 und dem Flansch­ gegenstück 4 und verhindert somit Strömungsveränderungen an dieser Stelle.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Formdichtungen können durch geeignete Abstimmung von Form und Dichtungshärte des Materials auch größere Rauhigkeiten z. B. von Aluminiumgußoberflächen überbrückt werden, so daß ein spezieller Bearbeitungsvorgang im Dichtbereich entfallen kann.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur dichten Verbindung des mit einem Flansch versehe­ nen Endes eines Rohres mit einem ebenen Flanschgegenstück, da­ durch gekennzeichnet, daß der am Ende des Rohres (1) angeordnete Flansch (2) einen in Längsrichtung des Rohres (1) verlaufenden ringförmigen Vorsprung (3) aufweist, der mit einer ringförmigen Ausnehmung (6) größeren Durchmessers im Flanschgegenstück (4) in Eingriff bringbar ist, und daß zwischen dem Vorsprung (3) und dem Flanschgegenstück (4) ein elastischer Dichtring (7) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschgegenstück (4) mit einer ringförmigen Ausnehmung (6) ver­ sehen ist, deren Tiefe etwa gleich der Länge des ringförmigen Vorsprungs (3) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschgegenstück (4) mit einer ringförmigen Ausnehmung (6) ver­ sehen ist, deren Tiefe größer als die Länge des ringförmigen Vor­ sprungs (3) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgängige Bohrung (10) im Flanschgegenstück (4) einen größeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Vorsprungs (3).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschgegenstück (4) ein an einem weite­ ren Rohr angeordneter Flansch ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch daß der Flansch (2) an ein Rohr (1; 10) angeformt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (7) kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (8) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) an der Bohrung (10) des Gegenstücks (4) und am Vorsprung (3) des Flanschs (2) anliegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (8, 9) an der dem Rohrdurchgang (1, 10) zugewandten Seite am Ende nach oben und/oder nach unten gerichtete Laschen (8A, 9A) aufweist.