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Flanschverbindung, insbesondere für Hochdruckbehälter und -gehäuse
Bekanntlich bereitet bei Flanschverbindungen von Behältern und Gehäusen für hohe
Drücke die Unterbringung der Verbindungsschrauben oft Schwierigkeiten. Die erforderlichen
Schraubenschaftquerschnitte sind dann so groß, :daß nicht mehr genügend Spielraum
für die normalen Muttern vorhanden ist. Man hat sich in solchen Fällen teilweise
so geholfen, daß man Rundmuttern verwendet, die außerhalb der Gewindelänge auf eine
kleinere Schlüsselweite eingezogen sind. Eine andere Möglichkeit bei runden Flanschen
bestellt darin, den Teilkreis für die Schraubenlöcher und damit auch den äußeren
Flanschdurchmesser zu vergrößern; dann müssen aber entsprechend mehr Schrauben vorgesehen
und die Flansche wesentlich stärker ausgeführt werden, um bei der größeren Hebellänge
den erforderlichen Dichtungsdruck bzw. keine unzulässigen Verformungen zu erhalten.
Das gleiche gilt bezüglich der Verbreiterung gerader Flansche.
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Ferner ist es bekannt, die Flansche an ihren äußeren Flächen, die
sonst zur Auflage der Schraubenköpfe bzw. Muttern dienen, keilförmig auszubilden
und mittels ebenfalls keilförmiger Klammern zusammenzuziehen. Auf diese Weise wird
zwar das Problem der Unterbringungsmöglichkeit der Flanschschrauben bei normale:
Flanschbreite umgangen; auch brauchen die zum Anziehen der Klammern dienenden, parallel
zur Dichtfläche angeordneten Schrauben entsprechend der Keilneigung nur verhältnismäßig
geringe Kräfte zu übertragen. Eine solche Keilverbindung hat aber den Nachteil,
da-ß .die beiderseitigen Keilflächen zur Vermeidung einer nur linienförmigen
Anlage
sehr sorgfältig bearbeitet und die Klammern ganz gleichmäßig angezogen werden müssen.
Außerdem- läßt sich -die Keilverbindung nur bei geraden und nicht bei kreisringförmigen
oder sonstigen gekrümmten Flanschen: anwenden, weil sich dann zu große Bearbeitungsschwierigkeiten
ergeben würden..
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. -Der- Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine- insbesondere
für Hochdruckbehälter und -gehäuse geeignete Flanschverbindung zu schaffen, bei
der die vorteilhaften Merkmale der zuletzt erwähnten Verbindungsart ausgenutzt,
ihre Nachteile j edoch vermieden- werden. -Zu .:diesem Zwecke besteht die Erfindung
unter Verwendung von Klammern, die durch parallel zur Dichtfläche angeordnete. Schraubenbolzen
angezogen werden, im- wesentlichen darin, daß die Übertragung der Dichtungskräfte
auf die Flansche durch annähernd senkrecht zur Dichtfläche stehende, nur auf Druck
beanspruchte Pendelstützen erfolgt, als ,deren äußeres Widerlager- die Klammern
dienen.
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Für die praktische Durchführung des Grundgedankens - der Erfindung
ergeben sich verschiedene spezielle -iMöglichkeiten. So können z. B. die Pendelstützen
-und die Anzugachrauben der Klammern entweder symmetrisch auf beiden Seiten oder
nur auf einer Seite der Dichtungsebene angeordnet sein, während auf der -anderen
Seite die Klammern sich selbst kippbar gegen den betreffenden Flansch abstützen.
Weitere Merkmale bestehen in der Anordnung besonderer Zwischenstücke und Beilagen
zwischen .den Pendelstützen einerseits und den ,Klammern und/oder den Flanschen
andererseits. Die Zwischenstücke dienen zur Verringerung der Gleitreibung und sind
aus einem dazu geeigneten anderen Werkstoff als die relativ zu ihnen bewegten Pendelstützen
hergestellt, während durch die Beilagen Maßungenauigkeiten ausgeglichen werden sollen.
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Ferner kann auch die Anordnung der Schrauben in den Klammern und zu
den Pendelstützen den jeweiligen Verhältnissen angepaßt wenden. Nähere Einzelheiten
hierzu sind aus den nachstehend be-. schriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes zu ersehen. Es zeigen Abb. i bis
q. Teillängsschnitte durch einen zylindrischen Behälter mit einem durch Ringflanschverbindung
befestigten Deckel und Abb..5 einen Teilquerschnitt durch ein zylindrisches, in
der Durchmesserebene geteiltes und durch gerade Längsflansche zusammengehaltenes
Gehäuse.
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In der Abb. @z handelt es sich um einen Zylinderkörper i, der an einem
oder gegebenenfalls auch an jedem Ende durch einen-verhältnismäßig flachen i Deckel
z abgeschlossen ist. Die ringförmige Dichtungsfuge 3 zwischen dem Zylinderkörper
und dem Deckel wird durch beiderseitige Flansche q., 5 gebildet, die auf ihrer Außenseite
in etwa der Teilung einer Flanschverschraubung gleichen Abständen mit pfannenartigen
Ausnehmungen versehen sind, in welche Pendelstützen 6 mit ihrem einen entsprechend
geformten Ende eingreifen. Das andere Ende der beiden Pendelstützen ist in derselben
Weise gelenkig in einer Klammer 7 gelagert, die innerhalb der Pendelstützen nahe
ihrer Mitte durch zwei parallel und symmetrisch zur Dichtungsfuge von .der Umfangsseite
her radial in die Flansche eingesetzte Stiftschrauben 8 gehalten wird.
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Beim Anziehen der Schrauben wird durch die Pendelstützen infolge ihrer
steiler werdenden Lage ein zunehmender Dichtungsdruck auf die Flansche ausgeübt.
Dabei werden die Pendelstützen ausschließlich auf Druck, die Klammer auf Zug und
Biegung und die Schrauben in einem im Vergleich zum Dichtungsdruck geringen Maße
nur auf Zug beansprucht.
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Bei der Anordnung nach Abb.2, ist der den Zylinder i abschließende
Deckel 9 höher, und die wieder parallel und symmetrisch zur Dichtungsfuge 3 in (den
Zylinder bzw. den Deckel eingesetzten Stiftschrauben 8 sind durch die Enden der
etwas längeren Klammer ao, also außerhalb der Pendelstützen 6, in unmittelbarer
Nähe ihrer äußeren Lagerstellen hindurchgeführt. Dadurch ergibt sich eine besonders
geringe Biegungsbeans.pruchung der Klammer.
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Die dritte Möglichkeit für die Anordnung der Stiftschrauben relativ
zu den Pendelstützen ist in der nächsten Anordnung nach Abb. 13 dargestellt. Hier
ist das äußere Profil des den Zylinder i abschließenden, im übrigen der Ausführung
nach Abb. 2 entsprechenden Deckels ri wieder etwas niedriger; die Stiftschrauben
8 sind .durch die mit einer Bohrung 112 versehenen Pendelstützen 6 hindurchgeführt.
Dadurch wird ebenfalls gegenüber der Ausführung nach Abb. @i eine gewisse Verringerung
der Biegungsbeanspruchung der Klammer 13 erreicht, wenn .auch nicht ganz so weitgehend
wie bei der Abb. 2. Außerdem sind in diesem Fall besondere Zwischenstücke 14 vorgesehen,
in deren pfannenartigen Ausnehmungen die Pendelstützen an beiden Enden gelagert
sind. Die Zwischenstücke bestehen aus einem Werkstoff mit guter Gleiteigenschaft,
während die Klammer ohne Rücksicht darauf aus hochwertigem Stahl hergestellt ist.
Dünne Beilagen r5 zwischen der Außenseite der Flansche und den inneren Zwischenstücken
dienen zum Ausgleich geringer Maßungenauigkeiten.
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Die Abb. q. zeigt ein weiteres Beispiel der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung. Der Zylinder li und der Deckel 2 entsprechen im wesentlichen der
Ausführung nach Abb. i. Eine Klammer 116 6 stützt sich mit ihrem oberen, hakenförmig
ausgebildeten Ende ohne irgendwelche Zwischenglieder kippbar in der pfannenförmigen
Ausnehmung des Deckels ab: Nur zwischen dem unteren Ende der Klammer und dem Zylinderflansch
ist eine Pendelstütze 6 vorgesehen. Das Anziehen der Klammer erfolgt durch eine
einzige Stiftschraube 8 in unmittelbarer Nähe der äußeren Lagerstelle der Pendelstütze
wie bei der Ausführung nach Abb: z; der gegenüber aber die Biege-Beanspruchung der
Klammer wegen ihrer gelenkigen
Lagerung am oberen Ende noch weiter
bis auf ein äußerst geringes uiVIaß verringert worden ist. Diese Ausführung beweist
somit besonders gut die Einfachheit und leichteEinstellbarkeit einer solchen Flanschverbindung
mittels Pendelstützen.
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Schließlich läßt die Abb. 5 eine derartige Verbindung bei einem in
Längsrichtung geteilten Zylindergehäuse 17 mit geraden Flanschen 18 erkennen. Die
Ausbildung der Klammer 7 und die Anordnung der Stiftschrauben 8 entsprechen ganz
der Ausführung nach Abb.,i. Als Pendelstützen sind kurze Stäbe 1g vorgesehen, die
an ihren Enden ebenso wie die Flansche und dieMammer pfannenartige Ausnehmungen
haben. In je zwei solcher einander gegenüberliegende Ausnehmungen sind zylinderförmigeZwischenstücke2o
eingesetzt, denen die gleiche Aufgabe zukommt wie den Zwischenstücken 1.4 nach Abb.
3.
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Ein wesentlicher Vorteil der neuen Art von Flanschverbindungen ist
darin zu sehen, daß infolge .der beliebigen Einstellbarkeit der Pendelstützen in
ihren beiderseitigen Lagerstellen immer eine einwandfreie Auflage und Übertragung
der Dichtungskräfte gewährleistet ist. Auch ergeben sich nur geringe Reibungskräfte,
insbesondere bei Verwendung zweckentsprechender Zwischenlagen. Die Eigenart der
Pendelstützen bringt es auch mit sich, daß bei der Einstellung auf die größte Dichtungskraft,
d. h. bei annähernd senkrechter Lage der Stützen gegenüber der Dichtungsebene, die
erforderliche Schraubenkraft nicht mehr ansteigt, sondern absinkt. Bei genau senkrechter
Lage der Pendelstützen zur Dichtungsebene würde die Schraubenkraft gleich Null sein
und beim Kippen der Stützen über die senkrechte Lage hinaus würden die Schrauben
sogar gegebenenfalls auf Druck beansprucht bzw. die Klammern von den Stützen gegen
den Zylinder und den Deckel gedrückt werden; die Verbindung wäre dann also selbstsichernd.