DE528413C - Rohrverbindung, bei welcher das zu befestigende Rohrende schirmaehnlich nach aussen umgeboerdelt ist und mittels eines hinter den schirmaehnlichen Kragen greifenden Druckringes in einen Hohlkegel hineingepresst wird - Google Patents

Description

Bei Rohren, welche im Betriebe einem großen inneren Überdruck und hohen Temperaturen ausgesetzt sind, genügen die bekannten Befestigungs- und Verbindungsarten (Nieten, Gewinde, Einwalzen usw.) den zu stellenden Anforderungen nur in unzulänglicher Weise. Der Zweck vorliegender Erfindung besteht darin, eine Verbindung und Befestigung zu schaffen, die praktisch ebenso fest wie das Rohr selbst ist.

Um das zu erreichen, wird das zu befestigende Rohrende schirmähnlich nach außen umgebördelt und in neuartiger Weise mittels eines hinter den. schirmähnlichen Kragen greifenden Druckringes in einen Hohlkegel hineingepreßt.

An und für sich ist die schirm- oder pilzartige Umbördelung des Rohrendes zum Zwecke der Herstellung von Rohrverbindun-

ao gen oder -befestigungen bekannt. Man hat aber bisher den umgebördelten Kragen in anderer Weise geformt und andersgeformte Druckringe zur Anpressung des Kragens verwendet.

Beispielsweise hat man die Anlägeflächen des Druckringes und den Kragen des Rohres nach konzentrischen Kugelflächen geformt. Dabei stützen sich beide Teile hinsichtlich ihrer Abdichtungsfähigkeit praktisch nicht anders aufeinander wie bei Verbindungen mit ebenen Abdichtungsflächen. Der kugeligpilzartige Bord des Rohres und der zum gleichen Mittelpunkte kugelig abgedrehte Druckring haben keinen anderen Zweck und Erfolg, als daß die Achsenlage der beiden zu verbindenden Rohre usw. keine genaue zu sein braucht. Diese bekannten Verbindungen sollen lediglich in einem geringen Maße kugelähnlich wirken. Der Abdichtungswert derselben ist jedoch nicht größer als der gewöhnlicher Rohrverbindungen mit ebenen Dichtungsflächen.

Man hat ferner schon die Rohrenden so umgebördelt, daß sie sich mit ihrem Bord auf einen schlank kegeligen Druckring legten, wobei der Bord und der Druckring oder der Hohlkegel mit ihren wirksamen Flächen dicht aneinanderlagen. Das so hergerichtete Rohrende wurde in einen Hohlkegel hineingepreßt, dessen Mantel eine geringfügig abweichende Neigung besaß, so daß eine schmale Berührungsfläche entstand. Auch hiermit war bezweckt, bei nicht genauer Achsenlage noch eine dichte Verbindung herbeizuführen. Durch eine Erweiterung der Bohrung des Druckringes sollte dem Rohre innerhalb dieser Bohrung die Möglichkeit gegeben werden, sich auszudehnen, was jedoch völlig zwecklos

ist. Jedenfalls füllte bei dieser älteren Verbindung der Druckring ebenfalls die rückwärtige Kragenrinne bis auf den Rinnengrund vollständig aus, so daß auch hier die Dichtigkeit nur von der Anpressung mittels der Befestigungsschrauben abhing. Wenn die beiden zu verbindenden Teile nicht auf gleicher Achse liegen, kann bei dieser Vorrichtung überhaupt keine ausreichende Abdichtung erzielt werden.

Von den bekannten Verbindungen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand zunächst dadurch grundsätzlich, daß der Druckring, welcher sich hinter den schirm- oder pilzförmigen Kragen des Rohres legt, die Rückseite dieses Kragens praktisch nur in einer Kreislinie berührt und daß er den Grund der Kragenrinne nicht ausfüllt, sondern frei läßt. Der Kragen selbst ist zur Mantelfläche des Hohlkegels leicht konvex gekrümmt und berührt den Hohlkegel in einer Kreislinie, welche der inneren Berührungskreislinie zwischen dem Druckring und dem Kragen in der Richtung des Abdichtungsdruckes gegenüberliegt.

Mit Hilfe dieser neuartigen Gestaltung wird erreicht, daß sich der schirmartige Kragen unter dem Einfluß des in der Längsachse des Rohres wirkenden Betriebsdruckes aufstülpt. Durch diese elastische Formänderung kommt eine größere Kreislinie der Kragenaußenfläche in den Bereich des Einspannschnittes, so daß der Abdichtungsdruck mit zunehmendem Betriebsdruck selbsttätig wächst. Die Dichtigkeit der neuen Rohrverbindung hängt also nicht wie die aller bekannten Verbindungen vom Anpreßdruck der Befestigungsschrauben allein ab, sondern er erhöht sich selbsttätig etwa proportional dem Betriebsdruck.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt:

Abb. ι zeigt die neue Rohrbefestigung mit einem Druckring von kreisförmigem Querschnitt.

Abb. 2 zeigt die Vorrichtung mit einem sich nach unten verbreiternden Druckring.

Abb. 3 stellt eine Befestigung mittels eingeschraubten Gegendruckflansches, Abb. 4 eine Befestigung mittels Bügels dar. Abb. 5 zeigt die Verbindung zweier Rohrenden.

Gemäß Abb. 1 soll das Ende eines Rohres a in einer starken Platte b befestigt werden. Der Rand des Rohres ist pilz- oder schirmähnlich so umgebördelt, daß er zur Mantelfläche des Hohlkegels leicht konvex gekrümmt ist und diese praktisch nur in einer Kreislinie berührt. Es kann zweckmäßig sein, die Zone der Kragenaußenfläche im Bereich und namentlich außerhalb der Berührungskreislinie besonders sorgfältig herzustellen sowie gegebenenfalls zu schleifen.

Durch die schirmähnliche Umbördelung ist eine das Rohr umgebende Rinne entstanden. In diese Kragenrinne legt sich ein mit geringer Reibung auf dem Rohr gleitender' Druckring c hinein, daß er auch bei voller Anpressung gegen die Unterfläche des Kragens den Grund der Kragenrinne nicht ausfüllt, sondern frei läßt. Gegen den Druckring c wird ein Druck- oder Gegenflansch o. dgl. d gepreßt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 besitzt der Druckring c einen kreisförmigen Querschnitt. Bei dem Beispiel nach Abb. 2 verbreitert sich der Druckring nach unten so weit, daß er mit einer breiten Grundfläche an dem hier nicht gezeichneten Gegenflansch anliegen kann. Aber auch in Abb. 2 ist das obere Ende des Druckringquerschnittes so nach einer Kreislinie geformt, daß die Berührung mit der Unterfläche des Kragens nur in einer Kreislinie erfolgt.

Der Radius der waagerechten Kreislinie, in welcher der Kragen am Hohlkegel anliegt, ist mit R bezeichnet. In der linken Hälfte der Abbildung ist durch den Berührungspunkt ein Radius zum Mittelpunkt der Kragen- go krümmung gegen den Hohlkegel gelegt, und auf diesem. Radius, der die Richtung des Abdichtungsdruckes angibt, liegt auch der Berührungspunkt zwischen dem Druckring und dem Kragen.

Wegen der Berührung zwischen Kragen und Hohlkegel praktisch nur in einer Kreislinie wird schon durch mäßiges Anziehen des Gewindes (Abb. 3) oder der Druckbügel (Abb. 4) oder der Schrauben (Abb. 5), welche den Druckring in die Kragenrinne hineinpressen sollen, eine gute Abdichtung erzielt.

Wenn nun die Rohrbefestigung der Wirkung des inneren Betriebsdruckes ausgesetzt wird, bleibt der Abdichtungsdruck, der durch die Anpreßmittel erzeugt worden ist, nicht unverändert. Der in der Längsachse des Rohres wirkende Betriebsdruck verursacht vielmehr eine Annäherung des nicht vom Druckringe ausgefüllten Rinnengrundes an den Druckring bzw. er versucht den ganzen Kragen aufzustülpen. Der Kragen ist ^lso bestrebt, sich aus dem Einspannquerschnitt zwischen den beiden Berührungskreislinien nach oben (Abb. 1 und 2) hin herauszuziehen. Die Umfläche des Kragens wird jedoch nach seinem Außenrande hin immer größer. Infolge der elastischen Formänderung kommt also eine größere Kreislinie der Außenfläche des Kragens in den Bereich des Einspannquerschnittes. Infolgedessen wächst mit zu-

nehmendem Betriebsdruck der Abdichtungsdruck selbsttätig.

Die Dicke e des Kragens soll wenigstens gleich der Dicke der Rohrwandung und mögliehst gleichmäßig sein. Das Rohr würde sich aus seiner Befestigung nur dann herausziehen können, wenn das im Ringschnitt e X B befindliche Material etwa bis in den Ringschnitt eye, A zurückweichen könnte. Da aber

to B größer als A ist, müßte dazu eine bleibende Formänderung eintreten. Das ganze Rohr muß sich also erst deformieren, ehe die Verbindung sich lösen kann.

Bei der elastischen Formänderung wirkt dagegen der Schirm oder Kragen ähnlich einer Feder. Unter dem Einflüsse des Betriebsdruckes entstehen zwei Momente, deren Drehpunkt im Berührungspunkte zwischen dem Kragen und dem Hohlkegel liegt. Am Hebelarm R wirkt der innere Betriebsdruck. Der Hebelarm des Abdichtungsdruckes ist sehr klein, beispielsweise gleich r (Abb. 2). Beide Momente müssen sich im Gleichgewicht befinden, infolgedessen wird die am Hebel r wirkende Kraft sehr groß. Die Abdichtung ist eine sehr günstige. Der Abdichtungsdruck wächst etwa proportional zum Betriebsdruck.

Die neue Rohrverbindung zeichnet sich außerdem durch ihre vorteilhafte Nachgiebigkeit und den leichten Zusammenbau aus, und bei ihrer Herstellung wird die Güte des Metalls nicht herabgesetzt. Sie eignet sich insbesondere für hohe Betriebsdrücke und für überhitzten Dampf.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rohrverbindung, bei welcher das zu befestigende Rohrende schirmähnlich nach außen umgebördelt ist und mittels eines hinter den scHrmähnlichen. Kragen greifenden Druckringes in einen Hohlkegel hineingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring nicht bis in den Grund der Kragenrinne hineinreicht, sondern denselben frei läßt und den Kragen auf seiner Rückseite praktisch nur in einer Kreislinie berührt, wobei der Kragen leicht konvex so gegen den Hohlkegelmantel gekrümmt ist, daß außen die Berührung in einer der inneren Berührungslinie in der Richtung des Abdichtungsdruckes gegenüberliegenden Kreislinie erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen