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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Verbindung
eines glatten Endes und eines Flansches von zwei Rohrleitungselementen, mit
einer axial komprimierbaren ringförmigen Dichtung aus Elastomermaterial,
wobei diese Dichtung einen Stützkörper gegen
einen Kompressions-Gegenflansch der Dichtung und vor dem Körper und
mit diesem fest verbunden, einen Stützsteg gegen den Flansch aufweist,
wobei eine radiale Außenfläche des
Körpers
dazu dient, auf einer Reaktionsfläche des Gegenflansches zur
Anlage zu kommen, eine radiale Innenfläche des Körpers dazu dient, auf der radialen
Außenfläche des
glatten Endes zur Anlage zu kommen, und eine vordere Endfläche des
Steges dazu dient, auf dem Flansch zur Anlage zu kommen, um die
Dichtheit der Verbindung der beiden Rohrleitungselemente zu gewährleisten.
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Die
Wörter „vorne" und „hinten" verstehen sich in
Bezug auf die Verschiebung des Gegenflansches während des Kompressionsvorgangs
der Dichtung.
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Eine
solche Vorrichtung (siehe beispielsweise die Druckschrift FR-A-1
555 582) wird für
die Verbindung von Rohren insbesondere aus duktilem Gusseisen oder
für die
Verbindung eines Rohres mit einer Armatur, beispielsweise einem
Absperrschieber verwendet. Für
eine solche Verbindung wird im Allgemeinen erst der Gegenflansch
und dann die Vorrichtung auf das vordere Ende des glatten Endes eines
ersten Rohres gezogen und dann wird dieses glatte Ende dem Flansch
eines zweiten Rohres oder einer Armatur genähert. Der Gegenflansch ist
im Allgemeinen mittels Bolzen mit dem Flansch verbunden, die es
durch Klemmen ermöglichen,
dass der Gegenflansch an den Flansch angenähert wird und gewährleisten
somit den Kompressionsvorgang der Dichtung. Der Körper der
Dichtung kommt dann in einer ringförmigen Kompressionskammer zur
Anlage, die von der Reaktionsfläche
des Gegenflansches und der radialen Außenfläche des glatten Endes begrenzt
wird.
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Die
Dichtung muss sowohl ihre Funktion erfüllen, wenn das Radialspiel
zwischen Gegenflansch und glattem Ende und/oder das Axialspiel zwischen dem
glatten Ende und dem Flansch beträchtlich sind, als auch dann,
wenn eines der beiden gering ist, um sich an die verschiedenen Konfigurationen,
die im Allgemeinen gegeben sind, anpassen zu können.
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Dennoch
sind diese Forderungen wenig kompatibel. Im ersten Fall ist der
verfügbare
Raum für
die Ausweitung des Elastomermaterials der komprimierten Dichtung
relativ groß.
Folglich muss die Dichtung ausreichende Abmessungen haben, um ihre
Funktion erfüllen
zu können.
Im zweiten Fall ist der verfügbare
Raum für
die Ausweitung des Elastomermaterials derselben komprimierten Dichtung
sehr viel geringer. Es wird also insbesondere bei geringem Radialspiel
sehr häufig
festgestellt, dass die Dichtung während ihrer Kompression insbesondere
zwischen Steg und Flansch schlecht positioniert ist, was zu Mängeln bezüglich der
Dichtheit führt.
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Für eine verriegelte
Dichtung zwischen zwei Rohrleitungselementen sind im Allgemeinen
Einsätze
in einem hinteren Endabschnitt des Körpers vorgesehen, wobei jeder
Einsatz eine radiale Innenfläche
aufweist, deren eines Befestigungsrelief dazu dient, auf der radialen
Außenfläche des
glatten Endes des ersten Rohres zur Anlage zu kommen, um die Verbindung
der beiden Rohrleitungselemente zu verriegeln.
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Bei
geringem Spiel, insbesondere geringem Radialspiel wurden ebenfalls
Probleme bezüglich
der Positionierung der Dichtung einer sol chen Vorrichtung festgestellt,
beispielsweise bei der Erscheinung von Ausweitungswülsten des
Elastomermaterials am Äußeren des
Gegenflansches, hinter diesem und/oder bei Phänomenen einer Wellenform des Elastomermaterials
um die Einsätze
herum, was zu Mängeln
der Dichtheit der Verbindung der zwei Rohrleitungselemente führen kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, oben genannte Probleme zu lösen und
insbesondere eine Dichtungsvorrichtung zu liefern, die leicht an- und
abzumontieren ist, wenig Platz benötigt, geringe Kosten verursacht
und bei der Verbindung von Rohrleitungselementen eine gute Dichtheit
gewährleistet, in
einem großen
Spielraum zwischen den Verbindungsteilen, insbesondere bei geringem
Radialspiel zwischen dem Gegenflansch und dem glatten Ende der Verbindung
und bei relativ hohen Drücken,
z. B. von 16 bar.
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Zu
diesem Zweck ist eine Vorrichtung für die Verbindung eines glatten
Endes und eines Flansches von zwei Rohrleitungselementen gemäß dem Anspruch
1 Gegenstand der Erfindung.
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Gemäß besonderen
Ausführungsformen kann
die Vorrichtung eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – die
Vertiefung ist eine ringförmige
Vertiefung, die auf der radialen Innenfläche oder auf der radialen Außenfläche des
Körpers
ausgebildet ist;
- – die
Vertiefung ist auf der radialen Innenfläche des Körpers ausgebildet, wobei diese
Vertiefung eine Ausnehmung definiert, die mindestens teilweise durch
einen Bereich der Dichtung, der eine ringförmige Lippe bildet, verschlossen
wird, und die Vorrichtung eine Halteeinrichtung der Lippe auf der
radialen Außenfläche des glatten
Endes aufweist, wobei diese Einrichtung in der Ausnehmung angeordnet
ist;
- – diese
Halteeinrichtung ist ein torischer geschlitzer Ring;
- – die
Vertiefung ist auf der radialen Innenfläche des Körpers ausgebildet, mindestens
eine andere ringförmige
Vertiefung ist auf der radialen Außenfläche des Körpers ausgebildet und beide
Vertiefungen sind zueinander axial versetzt;
- – insbesondere
der steife Ring ist metallisch;
- – die
radiale Außenfläche des
Körpers
weist eine im Allgemeinen zum hinteren Ende der Dichtung konvergente
Form auf;
- – mindestens
zwei Bereiche der radialen Außenfläche des
Körpers
sind ohne Vertiefungen, jeweils ein hinterer Bereich und der vordere
Bereich divergieren nach vorne und der vordere Bereich divergiert
stärker als
der hintere Bereich, wobei beide Bereiche dazu dienen, gegen entsprechende
Bereiche der Reaktionsfläche
des Gegenflansches während
des Kompressionsvorgangs der Dichtung zur Anlage zu kommen;
- – die
radiale Innenfläche
des Steges weist mindestens zwei radiale Vorsprünge auf, die axiale Positionierungsanschläge der Vorrichtung
auf dem glatten Ende bilden, wobei diese Anschläge dazu dienen, vor der Kompression
der Dichtung gegen das axiale Ende des glatten Endes in Anschlag
zu kommen;
- – die
Vorrichtung weist mindestens zwei metallische Blockiereinsätze auf,
die in einem hinteren Endabschnitt des Körpers angeordnet sind, wobei
jeder Einsatz eine radiale Innenfläche besitzt, deren Befestigungsrelief
dazu dient, auf der radialen Außenfläche des
glatten Endes zur Anlage zu kommen, um die Verbindung der beiden
Rohrleitungselemente während
der Kompression der Dichtung zu verriegeln;
- – mindestens
eine hintere stirnseitige Ausweitungsvertiefung des Elastomermaterials
der abgedichteten Dichtung ist zwischen den Einsätzen in einer hinteren Endfläche des
Körpers
angeordnet; und
- – mindestens
ein Blockiereinsatz weist auf einer radialen Außenfläche einen im Wesentlichen radialen Vorsprung
auf, wobei dieser Vorsprung dazu dient, mit einem im Wesentlichen
radialen Bereich des Anschlags der Reaktionsfläche des Gegenflansches zusammenzuwirken,
um die radiale Verschiebung des Einsatzes während des Kompressionsvorgangs
der Dichtung zu begrenzen.
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Die
Erfindung hat ebenfalls eine dichte Verbindung von Rohrleitungselementen,
insbesondere von Rohren zum Gegenstand, mit einem glatten Ende eines
ersten Rohrleitungselements, einem Flansch eines zweiten Rohrleitungselements
und einem Gegenflansch, der das glatte Ende umgibt und fest mit
dem Flansch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine
Vorrichtung aufweist, wie sie oben definiert wurde, wobei die radiale
Außenfläche des
Körpers
auf einer Reaktionsfläche
des Gegenflansches zur Anlage kommt, die radiale Innenfläche des
Körpers
auf der radialen Außenfläche des
glatten Endes zur Anlage kommt und die vordere Endfläche des
Steges auf dem Flansch zur Anlage kommt und somit die Dichtheit
der Verbindung der beiden Rohrleitungselemente gewährleistet.
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Die
Erfindung hat schließlich
eine dichte und verriegelte Verbindung von Rohrleitungselementen, insbesondere
von Rohren zum Gegenstand, mit einem glatten Ende eines ersten Rohrleitungselements,
einem Flansch eines zweiten Rohrleitungselements und einem Gegenflansch,
der das glatte Ende umgibt und fest mit dem Flansch verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung aufweist, wie sie oben
definiert wurde, wobei die radiale Außenfläche der Dichtung auf einer
geneigten Reaktionsfläche
des Gegenflansches zur Anlage kommt, die radiale Innenfläche des
Körpers
sowie die Befestigungsreliefs der Einsätze auf der radialen Außenfläche des
glatten Endes zur Anlage kommen und die vordere Endfläche des
Steges auf dem Flansch zur Anlage kommt, und somit die Dichtheit und
das Verriegeln der Verbindung der beiden Rohrleitungselemente gewährleistet.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung besser verstanden
werden, die rein exemplarisch zu verstehen ist und unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen erfolgt, in welchen:
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1 einen
Längsschnitt
einer Rohrverbindung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt,
wobei die obere Teilansicht die Verbindung vor der Kompression der
Dichtung und die untere Teilansicht die Verbindung nach Kompression
der Dichtung darstellt,
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des eingekreisten Bereiches II aus 1 ist.
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3 eine
Teilansicht im Längsschnitt
ist, die den Längsschnitt
vor Kompression einer Variante der Vorrichtung aus 1 darstellt.
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4 eine
der 1 entsprechende Ansicht ist, wobei sie eine Verbindung
von Rohren zeigt, die die Vorrichtung in 3 aufweist,
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5 bis 7 Teilansichten
im Längsschnitt
sind, wobei jede den Längsschnitt
vor Kompression einer Variante der Vorrichtung aus 1 darstellen,
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8 eine
Teilansicht im Längsschnitt
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, wobei diese Ansicht in einer diametralen Ebene genommen wurde,
die durch einen Blockiereinsatz und einen Positionieranschlag der
Vorrichtung geht,
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9 eine
der 1 entsprechende Ansicht ist, die eine Verbindung
von Rohren zeigt, die mit der Vorrichtung aus 8 versehen
ist,
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10 eine
der 8 entsprechende Ansicht ist, die eine Variante
der Vorrichtung aus dieser 8 zeigt,
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11 eine
Ansicht im Längsschnitt
einer Variante eines Einsatzes für
eine Vorrichtung aus einer der 8 bis 10 ist.
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In
der oberen Teilansicht der 1 wird ein glattes
Ende 1 eines ersten Rohrs 2 und ein Flansch 3 eines
zweiten Rohrs 4 dargestellt, die für die Verbindung bereit sind.
Diese Rohre, die im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, können insbesondere aufeinanderfolgende
Rohre einer Rohrleitung sein, insbesondere aus duktilem Gusseisen,
wobei jedes Rohr an einem Ende ein glattes Ende 1 und am
anderen Ende einen Flansch 3 aufweist.
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Der
Flansch 3 erstreckt sich radial ausgehend von einem hinteren
Ende 5 (links in der 1) des Rohrs 4 und
ist mit Löchern 6 versehen,
die regelmäßig winkelig
verteilt sind.
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Eine
Vorrichtung 7, die aus einer Dichtung 8 und einem
metallischen durchgehenden Ring besteht, umgibt den vorderen Endbereich 10 (rechts
in der 1) des glatten Endes 1.
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Ein
Gegenflansch 11, der das glatte Ende 1 umgibt,
wird anfangs hinter der Dichtung 8 angeordnet. Dieser Gegenflansch 11 weist
einen hinteren, im Wesentlichen kegelstumpfartigen Teil 12 auf,
der nach vorne divergiert und im Wesentlichen zum Rohr 2 koaxial
ist. Der Bereich 12 wird durch einen weniger stark divergierenden
Zwischenbereich 12A axial nach vorne verlängert. Am
vorderen Ende dieses Zwischenbereiches steht radial nach außen ein
Kragen oder Gürtel 13 über, der
mit Öffnungen 14 versehen
ist, die regelmäßig winkelig
verteilt und gegenüber
den Öffnungen 6 angeordnet
sind. Nicht abgebildete Bolzenverbindungen durchqueren die gegenüberliegend
angeordneten Öffnungen 6 und 14.
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Die
Dichtung 8 besteht aus Elastomermaterial und weist einen
ringförmigen
Körper 15 auf,
der an seinem vorderen Ende mit einem ringförmigen Steg 16 versehen
ist, mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
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Wie
aus 2 ersichtlich wird, verlängert die radiale zylindrische
Innenfläche 17 des
Steges 16 die radiale zylindrische Innenfläche 18 des
Körpers 15 so gut,
dass die radiale Innenfläche 19 der
Dichtung 8 zylindrisch ist. Diese Fläche 19 liegt gegen
die radiale Außenfläche 20 des
glatten Endes 1 an.
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Ein
ringförmiger
radialer Außenbereich 21 des
Steges 16 ragt radial ausgehend von der radialen Außenfläche 22 des
Körpers 15 nach
außen
heraus. Diese Fläche 22 ist
durch eine radiale ringförmige Schulter 24 mit
der radialen Außenfläche 23 des
Steges 16 verbunden.
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Eine
ringförmige,
in der Schulter 24 mündende
Kehle 25 ist im Bereich 21 angeordnet. Der Innendurchmesser
ist deutlich geringer als der Durchmesser der Fläche 22 vor dem Körper 15.
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Die
Fläche 22 des
Körpers 15 hat
eine generell kegelförmige,
zum hinteren Ende der Dichtung 8 konvergente Form, mit
einem Konvergenzwinkel, der im Wesentlich konstant in Bezug auf
die Achse der Dichtung 8 ist. Drei ringförmige identische
Vertiefungen 26, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen
und zueinander axial versetzt sind, sind in der Fläche 22 ausgebildet.
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Der
hintere Bereich 12 des Gegenflansches 11 bildet
unterhalb eine zum hinteren Ende 28 des Gegenflansches 11 konvergente
Fläche 27.
Der Zwischenbereich 12A bildet eine Innenfläche 27A,
die im Wesentlichen mit der Fläche 22 verbunden
ist. Die Flächen 27 und 27A bilden
eine Reaktionsfläche.
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Im
Folgenden wird die Verbindung der beiden Rohre beschrieben.
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In
Warteposition wird die Innenfläche 27A des
Zwischenbereichs 12A des Gegenflansches mit einem hinteren
Bereich der Fläche 22 des
Körpers 15,
wie es in der oberen Teilansicht der 1 dargestellt
ist, in Kontakt gebracht, wobei die Dichtung 8 nicht komprimiert
ist.
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Der
Abschnitt 29 des glatten Endes 1 ist im Wesentlichen
eben und mit der hinteren Fläche 30 des
Flansches 3 in Kontakt.
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Die
vordere Fläche 31 des
Steges 16 ist im Wesentlichen eben und die Dichtung 8 ist
so auf dem glatten Ende 1 angeordnet, dass die Fläche 31 mit der
ebenfalls planen Fläche 30 des
Flansches 3 in Kontakt steht. Das Axialspiel zwischen den
beiden Rohren 2 und 4 ist also gleich Null oder
fast gleich Null.
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Der
Innendurchmesser des hinteren Endes 28 des Gegenflansches 11 ist
ein wenig größer als der
Außendurchmesser
des glatten Endes 1, wobei das diametrale Spiel zwischen
dem Gegenflansch 11 und dem glatten Ende 1 dadurch
minimal ist. Die Innenfläche 27, 27A des
Gegenflansches 11 begrenzt um das glatte Ende 1 herum
eine Kompressionskammer 32.
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Um
die Rohre 2 und 4 dicht zu verbinden, werden die
Bolzenverbindungen, die den Gegenflansch 11 mit dem Flansch 3 verbinden,
angezogen, was dazu führt,
dass der Gegenflansch 11 nach vorne bewegt wird.
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Die
untere Teilansicht der 1 stellt die Rohre 2 und 4 dar,
die nach dem Anziehen der Bolzenverbindungen verbunden sind. Die
Dichtung 8 ist dann zwischen dem Flansch 3 und
dem Gegenflansch 11 komprimiert, wobei die verformte Fläche 22 auf
der Reaktionsfläche 27, 27A zur
Anlage kommt, wobei die Fläche 19 auf
die Fläche 20 des glatten
Endes gepresst wird und die Fläche 31 des Steges 16 auf
der Fläche 30 des
Flansches 3 zur Anlage kommt.
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Der
Körper 15 ist
also fast gänzlich
in der Dichtungskammer 32 angeordnet, wobei die Vertiefungen 26 aufgrund
der Verformung des Elastomermaterials nicht mehr sichtbar sind.
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Die
Vertiefungen 26 haben während
des Kompressionsvorgangs der Dichtung 8 Ausdehungsräume für das Elastomermaterial
geschaffen und ermöglichen
somit, dass sich der Körper 15 fast
gänzlich
in der Kammer 32 anordnen kann.
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Der
Gürtel 13a konnte
also so nah wie möglich
an den Flansch 3 angenähert
werden und somit wurde ermöglicht,
dass der für
die radiale Ausdehnung des Steges 16 während des Kompressionsvorgangs
des Elasotomermaterials bereitgestellte freie Raum begrenzt wird.
Diese radiale Ausdehnung wurde ebenfalls durch den Ring 9 begrenzt,
der radial den Bereich 21 des Steges 16 zurückhält.
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Die
dargestellten Bedingungen der Verbindung, d. h. mit minimalem axialem
und diametralem Spiel, sind äußert streng,
um eine gute Dichtheit gewährleisten
zu können.
Unter diesen Bedingungen ist es nämlich so, dass für einen
geringen Ausdehnungsraum über
eine relativ große
Menge an Elastomermaterial verfügt
wird.
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Wenn
Körperdichtungen
ohne Vertiefung verwendet wurden, wurde, genauer gesagt, bei gleichen
Bedingungen festgestellt, dass der Körper 15 nicht gänzlich in
die Kammer 32 eindringt. Der Abstand zwischen dem Gürtel 13 und
dem Flansch 3 ist also größer als der bei der Vorrichtung
aus 1 und es wurde ferner eine unkontrollierte Ausbauchung des
Steges 16 nach außen
festgestellt, insbesondere während
des Unterdrucksetzens der Rohre 2 und 4, was zu
undichten Stellen zwischen der Fläche 31 des Steges
und der Fläche 30 des
Flansches führen kann.
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Im
Gegenteil dazu wird hier eine solche Ausbauchung während des
Kompressionsvorgangs stark durch den zusammenspielenden Effekt der
Vertiefungen 26 und des Rings 9 in der Vorrichtung
aus 1 verhindert.
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Mit
der Vorrichtung aus 1 ist die Dichtheit bei minimalem
diametralem- und/oder axialem Spiel also perfekt und zufriedenstellend,
wenn diese Spiele beträchtlich
sind.
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Außerdem ist
die Vorrichtung aus 1 besonders wirtschaftlich und
sehr leicht zu handhaben, da sie eine Dichtung 8 aufweist,
die aus einstückigem Elastomermaterial
besteht, dem ein metallischer Ring 9 zugeordnet ist, der
in der Kehle 25 zurückgehalten
wird. Es war ebenfalls zu bemerken, dass die Vertiefungen 26 sowohl
die Verbindung der Rohre verbessern, indem sie das Reiben der Dichtung
auf der Fläche 27, 27A des
Gegenflansches verringern, als auch das Abmontieren des Gegenflansches 11, da
sich die Dichtung 8 bei Anwesenheit der Vertiefungen 26 leichter
von ihm löst.
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Der
Ring 9 ist in allgemeiner Hinsicht ein steifer Ring, der
angepasst ist, um die Begrenzung der radialen Ausdehnung des Steges
nach außen
zu gewährleisten.
Er kann auch durch eine ringförmige Schraubenfeder
ersetzt werden, die in der eine offene Ausnehmung bildenden Kehle 25 angeordnet oder
im Steg 16 versenkt ist. Als Variante kann der Steg auf
den steifen Ring oder auf die Feder gegossen werden.
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3 stellt
eine Teilansicht im Längsschnitt einer
Variante der Vorrichtung aus 1 dar. Diese Vorrichtung
besteht nur aus einer Dichtung 8, die sich von der Dichtung
aus 1 nur durch die Form ihres Steges 16 unterscheidet.
Ihr Steg verlängert
gänzlich den
Körper 15 der
Dichtung nach vorne, ohne radiales Überstehen nach außen, d.h.,
dass die radiale Außenfläche 33 der
Dichtung 8 eine allgemein konvergente Form nach hinten
aufweist, mit einem Konvergenzwinkel, der von seinem hinteren Ende
bis zu seinem vorderen Ende im Wesentlichen in Bezug auf die Achse
der Dichtung 8 konstant ist.
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Die
vordere Flanke 34 der vorderen Vertiefung 35 ist
in Neigung im Wesentlichen geradlinig, wobei somit die axiale Abmessung
dieser Vertiefung 35 in Bezug auf die beiden anderen Vertiefungen 26 mit
halbkreisförmigem
Querschnitt erhöht
wird.
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Die
Fläche 31 des
Steges 16 ist in Bezug auf die radiale Ebene eines Winkels
a im Wesentlichen konstant geneigt, wobei diese Fläche 31 im
Wesentlichen kegelstumpfartig und zum vorderen Ende des Steges hin
konvergent ist.
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Dieses
zuletzt genannte Merkmal ermöglicht es,
eine Versteifung des vorderen radialen Innenbereiches 36 des
Steges 16 zu erhalten, wenn die Fläche 31 auf der Fläche 30 des
Flansches 3 zur Anlage kommt, wie es in der unteren Teilansicht
der 4 dargestellt ist.
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Wie
es in der der oberen Teilansicht der 4 dargestellt
ist, steht die radiale Innenkante 37 vor der Verbindung
nur mit der Fläche 31 des
Flansches 3 in Kontakt. Während des Anziehens der Bolzenverbindungen,
die den Flansch 3 und den Gegenflansch 11 verbinden,
komprimiert sich der Bereich 36 des Steges 16,
während
der Rest der Fläche 31 schrittweise
gegen die Fläche 30 des
Flansches 3 zur Anlage kommt. Nach Anziehen der Bolzenverbindungen
besteht also eine Konzentration der Kompressionsbelastungen im Bereich 36 des
Steges 16.
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Während des
Unterdrucksetzens der Rohre 2 und 4 leistet dieser
Bereich 36 also einen größeren Widerstand gegen den
Druck der Flüssigkeit,
der dazu neigt, den Steg 16 nach außen auszuweiten, als bei einer
herkömmlichen
Dichtung 8 ohne Begrenzungseinrichtung für die radiale
Ausweitung des Steges und mit einer im Wesentlichen radialen Fläche 31.
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Außerdem neigt
diese Ausgestaltung der Fläche 31 dazu,
die Verformung des Elastomermaterials des Steges 16 während des
Anziehens der Bolzenverbindungen radial nach Innen zu leiten, insbesondere
wenn das Axialspiel zwischen dem glatten Ende 1 und dem
Flansch ungleich Null ist. Das Winkelmaß a kann typischerweise 15° betragen.
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5 stellt
eine weitere Variante der Vorrichtung 7 dar, die sich von
der aus 3 nur dadurch unterscheidet,
dass die beiden Vertiefungen 26 auf der Fläche 22 des
Körpers 15 ausgebildet
sind und dass die Fläche 22 ausgehend
von vorne zwei aufeinanderfolgende Bereiche 38 und 39 mit
allgemein konvergenten Formen nach hinten und verschiedenen Konvergenzwinkeln
in Bezug auf die Achse der Dichtung 8 aufweist. Somit ist
der vordere Bereich 39 konvergenter als der hintere Bereich 38,
wobei die Verbindung zwischen den beiden Bereichen 38 und 39 auf
Höhe der
vorderen Vertiefung 26 erfolgt.
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Die
beiden Bereiche 38 und 39 sind dazu bestimmt,
auf den im Großen
und Ganzen entsprechenden Neigungsbereichen hinter und vor der Zwischenfläche 27A des
Gegenflansches 11 zur Anlage zu kommen. Während des
Anziehens der Bolzenverbindungen zwingt der auf der Fläche 27A des
Gegenflansches 11 zur Anlage kommende Bereich 39 den Steg 16 radial
nach Innen und wirkt nach dem Anziehen gemeinsam mit der Fläche 31 des
Steges 16 bei der Begrenzung der radialen Ausdehnung des
Steges 16 nach außen
mit, wobei somit die Dichtheit der Verbindung zwischen Steg 16 und
Flansch 3 verbessert wird.
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6 stellt
eine weitere Variante der Vorrichtung dar, die sich von der aus 3 nur
dadurch unterscheidet, dass die ringförmigen Vertiefungen 40 sowohl
auf der Fläche 22 als
auch auf der Fläche 18 des
Körpers
der Dichtung 8 vorgesehen sind. Die Vertiefungen 40 sind
tiefer und gerader als die Vertiefungen 26 der Dichtung 8 aus 2.
Die Vertiefungen 40 sind zueinander axial versetzt, wobei
die Dichtung 8 somit die Form eines Faltenbalgs bildet.
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7 stellt
eine weitere Variante der Vorrichtung dar, die sich von der aus 3 dadurch
unterscheidet, dass nur eine einzige ringförmige Vertiefung 41 im
Körper 15,
auf seiner Fläche 18,
ausgebildet ist.
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Diese
Vertiefung 41 definiert eine ringförmige Ausnehmung 42,
die nach hinten zu teilweise durch einen Bereich 43 der
eine Ringlippe bildenden Dichtung 8 verschlossen wird.
Ein torischer geschlitzer Ring 44 aus hartem Kunststoffmaterial
oder Metall ist in der Ausnehmung 42 angeordnet und kommt auf
der Lippe 43 zur Anlage.
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Während des
Kompressionsvorgangs der Dichtung wird der Ring 44 vom
radialen Außenbereich
des Körpers 15 auf
die Lippe 43 gestützt
und hält
somit die Lippe 43 auf der Fläche 20 des glatten Endes 1 in
Anlage, um eine gute Dichtheit der Verbindung der Rohre 2 und 4 zu
gewährleisten.
Gleichzeitig bietet die Vertiefung 41 dem Elastomermaterial
ein Ausdehungsvolumen, das die Ausnehmung 42 um den Ring 44 herum
zum Verschließen
bringt und das fast gänzliche
Eindringen des Körpers 15 in
die Dichtungskammer 32 ermöglicht.
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8 stellt
eine weitere Ausführungsform der
Vorrichtung dar, die sich von der Vorrichtung 7 aus 1 dadurch
unterscheidet, dass sie metallische Verriegelungseinsätze 45 aufweist,
die in einem hinteren Endabschnitt 46 des Körpers 15 der
Dichtung 8 versenkt sind.
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Diese
Einsätze 45 sind
winkelig gleichmäßig verteilte
Blöcke
und durch den Körper 15 umfangsseitig
miteinander verbunden. Sie bilden eine radiale freiliegende Innenfläche 47,
die mit Zähnen 48 zur Befestigung
versehen ist, wobei diese Zähne 48 dazu bestimmt
sind, in die Fläche 20 des
glatten Endes 1 einzugreifen, um die Verbindung zwischen
den Rohren 2 und 4 zu verriegeln.
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Die
radiale Außenfläche 49 des
Abschnittes 46 ist stärker
konvergent als die Fläche 22 des
Körpers 15.
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Vertiefungen 50 sind
in der hinteren Stirnfläche 51 des
Körpers 15 zwischen
den Einsätzen 45 so ausgebildet,
dass diese Fläche 51 axiale
Absätze
bildet, die axial im Wesentlichen bis zur Höhe des hinteren Endes von jedem
Einsatz 45 vorstehen.
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Die
Fläche 17 des
Steges 16 bildet vorne identische Vorsprünge 52,
die regelmäßig winkelig verteilt
sind. Diese Vorsprünge 52 sind
Blöcke
trapezförmigen
Querschnitts, deren vordere Stirnfläche 53 die radiale
Fläche 31 des
Steges 16 verlängert
und deren hintere Frontfläche 54 radial
nach außen
und axial nach Innen geneigt ist.
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Diese
Vorsprünge 52 bilden
Positionierungsanschläge,
die es ermöglichen,
automatisch einen minimalen Abstand zwischen dem vorderen Ende 10 des
glatten Endes 1 und der Fläche 30 des Flansches 3 vor
Anziehen der Bolzenverbindungen einzuhalten, wie es in der oberen
Teilansicht der 9 dargestellt ist. Im Unterschied
zur Ausgestaltung aus 1 ist das Axialspiel zwischen
den Rohren 2 und 4 also nicht minimal.
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Während der
Verbindung (9) wird die Dichtung 8 auf
das glatte Ende 1 aufgeschoben, wobei die Flächen 54 der
Anschläge 52 auf
dem vorderen abgeschrägten
Ende des glatten Endes 1 anliegen und die Fläche 31 des
Steges 16 sowie die Flächen 53 der
Anschläge 52 liegen
auf der Fläche 30 des
Flansches 3 an.
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Es
ist notwendig, einen solchen minimalen Abstand vor dem Anziehen
beizubehalten, damit die Dichtheit unabhängig von der Verriegelung gewährleistet
werden kann. Die Befestigung zwischen den Rohren 2 und 4 erfolgt
nämlich
während
des Klemmens des Gegenflansches 11 auf den Flansch, durch Zusammenwirken
zwischen der Fläche 27 des
Gegenflansches 11 und den radialen Außenflächen der Einsätze 45,
die somit axial nach vorne und radial nach Innen gedrückt werden.
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Zusätzlich zur
automatischen Positionierung der Dichtung 8 auf dem glatten
Ende 1 ermöglichen die
Anschläge 52 ebenfalls,
ein eventuelles Verziehen des Abschnittes 29 des glatten
Endes 1 zu korrigieren.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die Flächen 54 geneigt
sind, kann die Montage mit dem Abschnitt 29 des glatten
Endes 1, abgeschrägt
oder nicht, optimiert werden.
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Wenn
der Abschnitt 29 des glatten Endes 1 abgeschrägt ist,
wirken somit die Flächen 54 der
Anschläge 52 mit
der Schräge
des Abschnittes 29 zusammen, wie es in 9 dargestellt
ist, wobei die Schräge
des Abschnitts 29 des glatten Endes somit zwischen den
Anschlägen
einen zusätzlichen
Ausdehnungsraum des Elastomermaterials mit minimalem diametralem
Spiel schafft.
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Die
Anwesenheit der Vertiefungen 50 zwischen den Einsätzen 45 ermöglicht die
Dichtheit der Verbindung auf Höhe
der Einsätze 45 zu
verbessern und das Abmontieren der Verbindung zu erleichtern.
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Somit
verhindern diese Vertiefungen 50 bei minimalem diametralem
Spiel, wie es in 9 dargestellt ist, die Bildung
von Kriechwülsten
des Elastomermaterials am Äußeren des
Gegenflansches 11 (hinter diesem).
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Diese
Vertiefungen 50 erleichtern anschließend das Abnehmen des Gegenflansches 11,
das durch die Abwesenheit solcher Kriechwülste bequemer ist und erhöhen ebenfalls
die Möglichkeit
einer Winkelabweichung des glatten Endes 1 in Bezug auf den
Flansch 3.
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Ferner
verhindern diese Vertiefungen 50 bei minimalem diametralem
Spiel auf Höhe
der Fläche 22 der
Dichtung und in der Nähe
der Einsätze 45 eine Wellenform
des Elastomermaterials. Eine solche Wellenform kann zu Dichtheitsmängeln führen und die
Korrosion der Einsätze
durch die äußere Umgebung
hervorrufen.
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Die
Vertiefungen 26 erleichtern und verbessern die verriegelte
Verbindung der Rohre, indem sie das Reiben zwischen dem Körper der
Dichtung 8 und dem Gegenflansch 11 verhindern.
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10 stellt
eine Teilansicht im Längsschnitt einer
Variante der Vorrichtung aus 8 dar, deren Steg 16 und
die Fläche 22 der
Dichtung eine ähnliche Ausgestaltung
wie die der Dichtung aus 5 aufweisen.
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Somit
unterscheidet sich die Vorrichtung aus 10 im
Wesentlichen dadurch von der aus 8, dass
die Fläche 31 des
Steges 16 in Bezug auf die radiale Ebene wie in den 5 bis 7 geneigt
ist, dass die Fläche 22 der
Dichtung 8 wie in 5 vor den
Einsätzen
zwei Bereiche 38 und 39 mit unterschiedlichen
Konvergenzwinkeln in Bezug auf die Achse der Dichtung aufweist,
und dass die vorderen Flächen 53 der
Anschläge 52 hinter
der vorderen Kante 37 der Fläche 31 des Steges 16 angeordnet sind.
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Außerdem sind
nur zwei ringförmige
Vertiefungen 55 auf der Fläche 22 des Körpers 15 ausgebildet.
Die Verbindung zwischen den beiden Bereichen 38 und 39 erfolgt
auf der Höhe
der vorderen Vertiefung 55.
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Die
vorderen Flanken 56 der Vertiefungen 55 sind auf
im Wesentlichen geradlinige Weise geneigt, so dass die axiale Länge dieser
Vertiefungen 55 länger
ist als die der Vertiefungen 26 der Dichtung aus 8.
Die Flanke 56 der vorderen Vertiefung 55 verlängert den
Bereich 39 der Fläche 22.
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Die
geneigte Fläche 31 ermöglicht in
gleicher Weise wie bei der Variante aus 4 eine Versteifung
des Steges während
des Klemmens der Dichtung durch den Gegenflansch 11. Diese
geneigte Fläche 31 gewährleistet
gemeinsam mit dem Bereich 39 der Fläche 22 die Begrenzung
der radialen Ausdehnung des Steges 16 während des Unterdrucksetzens der
Rohre 2 und 4. Ferner leitet die Fläche 31 während des
Kompressionsvorgangs der Dichtung 8 die Ausdehnung des
Elastomermaterials radial nach Innen.
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Außerdem ermöglicht der
Abstand zwischen den Flächen 53 der
Anschläge 52 und
der Kante 37 der Fläche 31 des
Steges 16 während
des Kompressionsvorgangs der Dichtung 8 die Bildung eines
zusätzlichen
freien Raums zur Ausdehnung des Elastomermaterials.
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11 ist
eine Ansicht im Längsschnitt
eines Einsatzes 45, der angepasst ist, um in einer Vorrichtung
verwendet zu werden, die der aus den 8 oder 10 ähnelt, in
dem Fall, wo das glatte Ende 1 aus Kunststoffmaterial besteht.
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Die
radiale Außenfläche 57 des
Einsatzes 45 besitzt vorne einen radialen Vorsprung 58,
der durch eine im Wesentlichen radiale Anschlagsschulter 59 mit
der Fläche 57 verbunden
ist. Solche Einsätze 45 sind
dazu bestimmt im Abschnitt 46 einer Dichtung 8 versenkt
zu werden, wie es in den 8 bis 10 dargestellt
ist.
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Die
Schulter 59 von jedem Einsatz 45 einer solchen
Dichtung ist dazu bestimmt, während
des Kompressionsvorgangs der Dichtung mit einem entsprechenden Bereich
zusammenzuwirken, der im Wesentlichen radial zur Reaktionsfläche 27 des
Gegenflansches 11 ist.
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Somit
wird die radiale Verschiebung der Einsätze 45 während des
Klemmens des Gegenflansches kontrolliert, wobei insbesondere ein
zu tiefes radiales Eindringen der Einsätze im glatten Ende 1 vermieden
wird, was zu einer Beschädigung,
ja sogar zu einem Reißen
des glatten Endes 1 führen
könnte.