DE933594C

DE933594C - Pipe connection

Info

Publication number: DE933594C
Application number: DEB30331A
Authority: DE
Inventors: Arvid C K Nihlen
Original assignee: Brown Fintube Co
Current assignee: Brown Fintube Co
Priority date: 1953-04-03
Filing date: 1954-03-26
Publication date: 1955-09-29

Description

Rohrverbindung Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungen oder Fittings zur Miteinandervereinigung von zwei ineinianderlIegenden Rohren bzw. Leitungselementen von verschiedenen Durchmessern. Sie schafft eine solche Verbindung, die im Gebrauch unbedingt dicht und deshalb besonders für Verwendungszwecke, bei denen Undichtigkeiten keinesfalls auftreten dürfen, sowie allgemein für Zwecke, bei denen schwierige Arbeitsbedingungen vorliegen, geeignet ist.Pipe connection The invention relates to connections or fittings for the union of two pipes or pipe elements lying one inside the other of different diameters. It creates such a connection that in use absolutely tight and therefore especially for purposes where there are leaks may not occur under any circumstances, as well as generally for purposes involving difficult working conditions present, is suitable.

In der nachfolgenden Beschreibung ist die Rohrverbindung gemäß der Erfindung in Anwendung auf Wärmeaustauscher mit einem indirekt - durch einen Ölbrenner oder eine :andere Wärmequelle, die unmittelbar rin Innenrohr beheizt - beheizten Erhitzer beschrieben, bei welchem das zu erhitzende Medium um den Umfang des Innenrohres herum innerhalb eines dieses umgebenden Rohres fließt. Jedoch -sind die Anw@endungsmöglichkefen der Erfindung keineswegs hierauf beschränkt, sondern die neue Rohrverbindung kann für viele :andere Zwecke, für die ähnliche Vorbedingungen gegeben sind, mit Vorteil verwendet werden.In the following description, the pipe connection is according to FIG Invention applied to heat exchangers with an indirect - through an oil burner or another: another heat source that heats - heated - directly in the inner tube Heater described in which the medium to be heated around the circumference of the inner tube flows around within a pipe surrounding it. However -are the possible uses the invention is by no means limited to this, but the new pipe connection can for many: other purposes for which similar preconditions exist, with advantage be used.

Der Vorteil der völligen Le-ckdichtigkeit der neuen Verbindung solcher Rohre bzw. Leitungsabschnitte von verschiedenem Durchmesser bleibt auch unter hohen Temperaturen erhalten. Weitere Vorteile der neuen Verbindung sind, daß, sie auftretenden mechanischen Beanspruchungen gegenüber widerstandsfähig sowie leicht herzustellen, ebenso leicht zu montieren und. demontieren -sowie von langer Lebensdauer bei immer gleichbleibender Dichtigkeit ist.The advantage of the complete leakage of the new connection of such Pipes or pipe sections of different diameters remain even under high Maintain temperatures. Other advantages of the new connection are that, they occur mechanical stress resistant and easy to manufacture, as well easy to assemble and. dismantle - as well as a long service life with always constant Tightness is.

Nachstehend wird die neue Verbindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben, von denen Fig. i die Verbindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in Anwendung auf einen Wärm@eaustauscher zeigt; Fig. 2 mit -ein Schnitt durch die wesentlichen TeÜe der Verbindung gemäß Fig. i in größerem Maßstab; Fig. 3 isteine Endansicht der Verbindung gemäß Fig. i gemäß Linie 3-3 dieser Figur, und Fig. q. veranschaulmcht eine typische Ausführungsform :einer indirekt beheizten Erhitzungsvorrichtung, bei der Verbündungen gemäß der Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden können.The following is the new connection in detail with reference to the drawings described, of which Fig. i shows the connection in side view, partly in section, shows in application to a heat exchanger; Fig. 2 with -a section through the essential part of the connection according to Figure i on a larger scale; Figure 3 is a End view of the connection according to FIG. I along line 3-3 of this figure, and FIG. Q. illustrates a typical embodiment: an indirectly heated heating device, in which alliances according to the invention are used with particular advantage can.

In den Figuren ist die Rohrverbindung bzw. der Fitting gemäß der Erfindung zur Herstellung einer lockdichten Verbindung zwischen einem Innenrohr i i und einem äußeren oder Schalenrohr i2 .allgemein mit i o bezeichnet. Die Rohre bestehen gemäß der dargestellten Ausführungsform aus Stahl und stellen Teile des in Fig. ¢ veranschaulichten indirekt beheizten Erhitzers dar. Dias Innenrohr i i ist vorzugsweise mit äußeren Längsrippen 13 versehen, durch die seine Oberfläche vergrößert wird. Bei der beispielsweisem dargestellten Ausführungsform des Erhitzers fließt das zu erhitzende Medium von der Einlaßöffnung i q. nach der Auslaßöffrnumg 15 durch den Ringraum zwischen den Rohren i i und 12, während die Wärme durch einen ölbrenner oder eine andere Wärmequelle, die mit 16 bezeichnet ist, erzeugt wird. Die heißen Verbrennungsgase des Brenners fließen durch das Innenrohr i i, werden an dessen dem Brenner gegenüberliegendem, Ende abgezogen und durch ein geeignetes, nicht dargestelltes Leitungssystem od. dgl. abgeführt. Das von dem Brenner weg liegende Ende des Schalenrohres 12 ist über eine Ausdehnungen zulassende Verbindung 17, wie einem Wellenstück, durch Verschweißen mit einen anderen, ähnlich wie der Fitting i o ausgebildeten Körper verbunden. -Bei Anlagen der beschriebenen Art sind die Verbindungen hohen Temperaturen und erschwerten Arbeksbedingungen ausgesetzt. Zwischen dem Innenrohr und dein Schalenrohr können hohe Temperaturunterschiede herrschen und sehr schnelle Temperaturänderungen auftreten, als deren Folge sich Unterschiede hinsichtlich der Ausdehnung ergeben, so- daß die Verbindungen mechanischen Beanspruchungen vom, -erheblicher Größenordnung ausgesetzt sind. Wenn ein brennbares Medium erhitzt wird, so ist es ferner wichtig, daß jede Undichtigkeit unbedingt ausgeschlossen ist, weil ein Austreten des brennbaren Mediums zu gefährlichen Explosionen u. dgl-Anlaß geben könnte.In the figures, the pipe connection or the fitting according to the invention for producing an interlocking connection between an inner pipe ii and an outer or shell pipe i2 is generally designated as io. The pipes are made in accordance with the embodiment shown of steel and provide parts of in Fig. ¢ indirectly heated heater is illustrated. Dias ii inner tube is preferably provided with outer longitudinal ribs 13, is magnified by the its surface. In the embodiment of the heater shown by way of example, the medium to be heated flows from the inlet opening i q. after Auslaßöffrnumg 1 5 through the annular space between the tubes ii and 12, while the heat is generated by an oil burner or another heat source, which is designated 16. The hot combustion gases from the burner flow through the inner tube ii, are drawn off at the end opposite the burner and are discharged through a suitable pipe system (not shown) or the like. The end of the shell tube 12 facing away from the burner is connected by welding to another body which is designed similarly to the fitting via a connection 17 which allows expansion, such as a shaft piece. In systems of the type described, the connections are exposed to high temperatures and difficult working conditions. There can be high temperature differences between the inner tube and the shell tube and very rapid temperature changes occur, as a result of which there are differences in expansion, so that the connections are exposed to mechanical stresses of a considerable order of magnitude. If a combustible medium is heated, it is also important that any leakage is absolutely excluded, because leakage of the combustible medium could lead to dangerous explosions and the like.

Die in. den Fig. i, 2 und 3 .dargestellte Verbindung :entspricht allen sich hiernach ergebenden Anforderungen. Sie besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel .aus einem an das innere bzw. Rippenrohr i i angeschweißten Kragenstück 2o aus Stahl mit einem in axialer Richtung und nach außen vorspringenden. Flansch 2z, -der eine ringförmige, nach außen gerichtete Dichtungsfläche 22 bildet. Das Kragenstück 20 liegt innerhalb des Schalenrohres 12 in der Nähe des Endes desselben. Sein Gegenstück an dein -Schalenrohr wird durch einen äußeren, an das Schalenrohr angeschweißten Stahlflansch 23 gebildet, von dem sich in axialer Richtung und nach außen vorspringend der Flansch 2q. erstreckt, der eine in der gleichen Richtung wie die Dichtungsfläche 22 liegende ringförmige Dichtungsfläche 25 bildet. Die Dichtungsflächen 22 und 25 des Kragenstückes 20 und des Flansches. 23 liegen vorzugsweise, wie dargestellt, in im wesentlichen ein und derselben Ebene. Die Dichtung erfolgt durch einen Dichtungsring 26 aus einem verhältnismäßig dünnen Material, wie beispielsweise einem i,q.mm starken rostfreien Stahl, der mit den Dichtungsflächen durch Verschweißen oder in sonst geeigneter Weise verbunden wird. Der innere Durchmesser dieses Dichtungsringes 26 kann etwas. größer sein als der kleinere Durchmesser der Dichtungsfläche 22 und .semn Außendurchmesser etwas kleiner als der größere Durchmesser der Dichtungsfläche 25, so daß die Schweißnähte 27 und 28 ordnungsgemäß hergestellt werden können.The connection shown in FIGS. 1, 2 and 3: corresponds to all requirements resulting from this. It consists according to the exemplary embodiment .from a steel collar piece 2o welded to the inner or finned tube i i with one projecting in the axial direction and outward. Flange 2z, -the one annular, outwardly directed sealing surface 22 forms. The collar piece 20 lies within the shell tube 12 near the end of the same. Its counterpart an outer shell tube is welded to the shell tube Steel flange 23 is formed from which protruding in the axial direction and outward the flange 2q. extends, the one in the same direction as the sealing surface 22 lying annular sealing surface 25 forms. The sealing surfaces 22 and 25 of the collar piece 20 and the flange. 23 are preferably, as shown, in essentially one and the same plane. The seal is made by a sealing ring 26 made of a relatively thin material, such as an i, q.mm thick stainless steel, which is welded to the sealing surfaces or otherwise connected appropriately. The inner diameter of this sealing ring 26 can do something. be larger than the smaller diameter of the sealing surface 22 and .semn outside diameter slightly smaller than the larger diameter of the sealing surface 25 so that the welds 27 and 28 can be made properly.

Durch Verschweißen des Dichtungsringes in dieser Weise mit den Dichtungsflächen an dem Kragenstück und dem Flansch :ergibt sich zwischen den Rohren i i und 12 eine völlig Deckdichte Verbindung; die leicht hergestellt werden kam und auch, falls ein. Auseinanderbauen des Erhitzers in größerem Zeitabständen erforderlich, wird, in einfacher Weise dadurch gelöst werden kann, daß der Dichtungsring 26 und die Schweißnähte 27 und 28 mittels seines Hartmeißels abigespänt werden. Beim Wiederzusammenbau der Teile wird ein neuer Dichtungsring in der gleichen Weise eingeschweißt.By welding the sealing ring to the sealing surfaces in this way on the collar piece and the flange: there is one between the tubes i i and 12 completely sealed connection; which came easily to be made and also if a. It is necessary to dismantle the heater at longer intervals, can be solved in a simple manner that the sealing ring 26 and the Weld seams 27 and 28 are abigespänt by means of his hard chisel. When reassembling a new sealing ring is welded onto the parts in the same way.

Die durch den Dichtungsring allein gebildete Verbindung ist zwar völlig lockdicht, jedoch nicht widerstandsfähig gegenüber hohen Innendrücken des geförderten Mediums oder großen mechanischen Beanspruchungen, falls der Dichtungsring nicht aus verhältnismäßig dickem Werkstoff besteht, was aber die Verschweißung an Ort und Stelle und auch die WvederentfeTnung des Ringes erschwert. Aus diesem Grunde wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Dichtungsring vorn der Gesamtkonstruktion so getragen bzw. unterstützt, daß er im wesentlichen nur unter Druckeinwirkungen steht und seine Aufgabe im allgemeinen in nichts anderem besteht als in der Abdichtung, während die mechanischen Beanspruchungen, denen die Ges amta.nordnung ausgesetzt ist, zu einem großen Teil durch deren andere Teile aufgenommen werden.The connection formed by the sealing ring alone is complete lock-tight, but not resistant to high internal pressures of the conveyed Medium or high mechanical stresses, if the sealing ring does not consists of relatively thick material, but what the welding in place and location and also the deflection of the ring is difficult. For this reason is according to a further feature of the invention, the sealing ring in front of the overall structure worn or supported in such a way that it is essentially only under the influence of pressure and its task in general consists of nothing other than sealing, while the mechanical stresses to which the general system is exposed is, to a large extent, taken up by its other parts.

Zu diesem Zweck ist an dem Flansch 23 mittels Bolzen 3o ein vorzugsweise gespaltener Spannring 29 (Fig.3) befestigt, der derart vorn dem Außenrohr getragen wird. Dveser Spannring weist, wie bei 3 i ersichtlich, :einen mittleren einsprimgehden Teil auf und ist so! bemessen, daß nach seiner Befestigung an dem Flansch 23 sein innenhegender Teil32 zur Anlage an die Außenfläche des. Dichtungsringes 26 gelangt und diesen unterstützt. Auf diese Weise bewirkt der Spannring die Abstützung des Dichtungsringes sowohl gegen den inneren Flüssigkeitsdruck wie gegen Kräfte, die bestrebt sind, das Innenrohr i i gegenüber dem Außenrohr 12 nach rechts gemäß Fig. i zu bewegen. Diese Kräfte wirken vielmehr lediglich in dem Sinne, daß sie den Dichtungsring unter Druck bringen.For this purpose, a bolt 3o is preferably attached to the flange 23 split clamping ring 29 (Fig.3) attached, which is carried in such a way in front of the outer tube will. As can be seen at 3 i, the Dveser clamping ring has: a central injection-molded part Part up and be like that! dimensioned to be 23 after its attachment to the flange The inner part 32 comes to rest against the outer surface of the sealing ring 26 and supports it. on in this way the clamping ring causes the Support of the sealing ring both against the internal fluid pressure and against Forces that strive to move the inner tube i i to the right with respect to the outer tube 12 to move according to Fig. i. Rather, these forces only act in the sense that they bring the sealing ring under pressure.

In manchen Fällen ist eine solche Unterstützung des Dichtungsringes völlig ausreichend. Vorzurzisehen ist es jedoch, auch die Innenseite des Dichtungsringes 26 durch :eine Unterlegscheibe 35 zu unterstützen, die in dem Ringraum zwischen den in axialer Richtung vorspringenden Flans;chen 2 i und 2 q. liegt. Diese Unterlegscheib.e stützt den Dichtungsring gegenüber äußeren Flüssigkeitsdrücken und anderen, von außen zur Wirkung gelangenden Kräften ab. Wenn die Gesamtanordnung zusammengebaut bzw. festgezogen ist, stützt die Unterleg-Scheibe den Dichtungsring ab, so daß Kräfte, die bestrebt sind, das Innenrohr i i gegenüber dem Schalenrohr 12 gemäß Fig. i nach links zu bewegen, keine nennenswerten Biegungsbeanspruchungen auf den Dichtungsring ausüben können. Solchen Kräften wirkt jedoch, wenn lediglich die beschriebenen Teile verwendet werden, die Verschweißung 27 zwischen dem vorspringenden Flansch 21 und dem Dichtungsring entgegen.In some cases, such support is the sealing ring completely adequate. However, it is also necessary to see the inside of the sealing ring 26 by: a washer 35 to support in the annulus between the flanges projecting in the axial direction; chen 2 i and 2 q. lies. This washer e supports the sealing ring against external fluid pressures and other, of forces that have an effect on the outside. When the overall arrangement is assembled or is tightened, the washer supports the sealing ring so that forces which strive to move the inner tube i i relative to the shell tube 12 according to FIG move to the left, no significant bending stresses on the sealing ring can exercise. Such forces act, however, if only the parts described are used, the weld 27 between the projecting flange 21 and against the sealing ring.

Im Fall von besonders schweren Beanspruchungen wird die Einwirkung dieser Kräfte auf die Verschweißurig 27 und den Dichtungsring durch einen außen an das Rohr i i unmittelbar jenseits des sich nach innen erstreckenden Teiles 32 des Verspannungsringes 29 angeschweißten Anschlagring 37 verhindert. Dieser Anschlagring ist mit Gewindebohrungen versehen, in welche Spannschrauben 38 eingeschraubt sind, die zur Anlage an die Außenfläche 39 des Innenbereiches 32 des Spannringes gelangen. Wenn die Schrauben 38 fest auf den Spannring angezogen sind, ist dieser wirksam zwischen dem Kragenteil 2o und dem Anschlagring 37 eingespannt, und Kräfte, die bestrebt sind das Innenrohr i i gegenüber dem Schalenrohr nach links gemäß. Fig. i zu bewegen, werden durch die Spannschrauben aufgenommen, mit dem Ergebnis, daß in der Gesamtanordnung der Dichtungsring 26 ebenso wie die Verschweißung@en 27 und 28 keinen anderen nennenswerten Beanspruchungen als Druckbeanspruchungen unterworfen sind. Dies Dichtungsring wird fest zwischen der Außenseite des inneren. Teils 32 des Spannringes und den Dichtungsflächen 22 und 25 sowie der abstützenden Unterlegscheibe 35 gegen deren Innenseite verspannt und derart getragen. Die Hauptaufgabe des Dichtungsringes besteht darin, die notwendige einwandfreie Abdichtung zu bewirken. Die mechanischen Kräfte werden durch die anderen Elemente der Verbindung aufgenommen. Der Dichtungsring kann deshalb aus verhältnismäßig dünnem Material. bestehen, das an sich keine ausreichende Festigkeit besitzt, um den sonst auf ihn einwirkenden Kräften Widerstand zu leisten und wegen seiner leichten Ausbildung bequem und mit niedrigen Kosten ausgewechselt und ersetzt werden. Durch die Erfindung wird :eine einfache und wirksame Anordnung zur Verbindung von Rohren mit verschiedenen Durchmessern miteinander geschaffen, die .absolut dicht und besonders für schwierige Betriebsbedingungen, wie hohe Temperaturen, schnelle Temperaturänderungen in großen Ausmaßen, steilen Temperaturanstieg, Korrosionsb,e:anspruchungen u. dgl., geeignet ist.In the case of particularly heavy loads, the action of these forces on the weld 27 and the sealing ring is prevented by a stop ring 37 welded to the outside of the pipe ii immediately beyond the inwardly extending part 32 of the bracing ring 29. This stop ring is provided with threaded bores into which clamping screws 38 are screwed, which come to rest against the outer surface 39 of the inner region 32 of the clamping ring. When the screws 38 are tightly tightened on the clamping ring, it is effectively clamped between the collar part 2o and the stop ring 37, and forces that strive to move the inner tube ii to the left in relation to the shell tube. Fig. I to move are taken up by the clamping screws, with the result that in the overall arrangement of the sealing ring 26 as well as the welds 27 and 28 are not subjected to any other significant stresses than compressive stresses. This sealing ring will be tight between the outside of the inside. Part 32 of the clamping ring and the sealing surfaces 22 and 25 and the supporting washer 35 braced against the inside thereof and carried in this way. The main task of the sealing ring is to produce the necessary perfect seal. The mechanical forces are absorbed by the other elements of the connection. The sealing ring can therefore be made of a relatively thin material. exist that does not have sufficient strength in to the otherwise acting on it forces to resist and comfortable for its ease of training and be replaced with low cost and replaced. The invention: creates a simple and effective arrangement for connecting pipes of different diameters to one another, which is absolutely tight and especially for difficult operating conditions, such as high temperatures, rapid temperature changes on a large scale, steep temperature rise, corrosion, etc. Like., is suitable.

Die neue Verbindung kann selbstverständlich auch für andere Zwecke als die gemäß im einzelnen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet und in vielfacher Hinsicht abgeändert werden., ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.The new connection can of course also be used for other purposes used as those according to the embodiments described in detail above and can be modified in many respects, without the basic concept of the invention to leave.

Ferner kann sie beispielsweise auch aus anderen Werkstoffen und in anderen Abmessungen hergestellt werden sowie auch die Verbindung des Dichtungsringes statt durch Schweißen, unter der Voraussetzung, daß die Arbeitsbedingungen dies ermöglichen, durch Hart- oder Weichlöten erfolgen.Furthermore, it can, for example, also be made of other materials and in other dimensions can be made as well as the connection of the sealing ring instead of welding, provided that the working conditions do so allow to be done by hard or soft soldering.

Claims

PATENT CLAIMS: i. From one with an annular sealing surface Flange on the outer tube, one with an annular one pointing in the same direction Sealing surface provided collar piece on the inner tube and an annular, with the Both sealing surfaces connected sealing ring existing pipe connection of an inner pipe with an outer tube, characterized in that the sealing ring for the prevailing Internal pressures and mechanical forces have insufficient strength and through Clamping devices provided on one of the two tubes are essentially on his covers the entire outer surface and is supported against the internal pressure in this way against the sealing surfaces is pressed that the outer tube at least in one direction against movement is secured with respect to the inner tube.

2. Pipe connection according to claim i, characterized characterized in that the sealing ring on an annular, axially from the flange on the outer tube above approach is attached.

3. Pipe connection according to claim i and 2, characterized characterized in that the collar on the inner tube has an axially protruding, annular Has approach on which the sealing ring is at least partially attached. q ..

Pipe connection according to claim 2 and 3, characterized in that the parts carrying the sealing ring of the approaches concentric to each other and in the same plane lying annular surfaces exhibit.

5. Pipe connection according to one of the preceding claims, characterized in that that between the sealing ring, the flange on the outer tube and the collar on the inner tube Support ring: is inserted.

6. Pipe connection according to claim 5, characterized in that that the Ab: support ring the space between the axial ring attachment on Outer pipe flange and essentially fills the axial ring extension on the inner tube collar.

7. Pipe connection according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping device sits on the flange of the outer tube. B.

Pipe connection according to claim 7, characterized in that because: ß the clamping device consists of a back-turned ring, the recess of which accommodates the sealing ring and the parts that interact with it.

9. Pipe connection according to claim 7 or 8, characterized in that clamping screws seated on the inner tube press against the clamping devices in such a way that the mobility of the outer tube with respect to the inner tube. blocked in both directions. Cited references: U.S. Patent No. 242422r; German patent specification No. 880827.