EP0288757A1 - Flanschverbindung und Boiler - Google Patents
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- EP0288757A1 EP0288757A1 EP88104909A EP88104909A EP0288757A1 EP 0288757 A1 EP0288757 A1 EP 0288757A1 EP 88104909 A EP88104909 A EP 88104909A EP 88104909 A EP88104909 A EP 88104909A EP 0288757 A1 EP0288757 A1 EP 0288757A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H9/00—Details
- F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
- F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
- F24H9/133—Storage heaters
Definitions
- the invention relates to a flange connection according to the preamble of claim 1 and a boiler according to the preamble of claim 5, in which such a flange connection is used.
- Flange connections of this type occur particularly in built-in boilers.
- the inner end of a pipe socket protruding into the boiler is closed off by a cover (so-called basic rondelle), which has on one side the heating elements and the temperature sensor that protrude into the water tank of the boiler, and on the other side the connections of the heating elements and Temperature sensor and the thermal switch, which are arranged in the pipe socket.
- the pipe socket is provided with a radially inwardly projecting flange, to which threaded bolts are usually welded, to which holes in the cover are assigned, which is held on the flange by nuts screwed onto the threaded bolts, between the flange and the cover a sealing ring is arranged.
- the flange must absorb both the force of the water pressure acting on it and the force acting on the ceiling and transmitted to it by the threaded bolts or transmitted to the pipe socket.
- the material stresses are not evenly distributed on the flange, but are particularly high at the points where the threaded bolts are welded on. The deformations of the flange caused thereby can lead to cracks and partial chipping of the enamel layer in the case of the iron, which is usually made in one piece with the pipe socket and with this enamelled flange, whereupon the iron rusts.
- the invention seeks to remedy this.
- the object is achieved to provide a connection of a first flange to a second flange or the edge of a cover, in which the first flange by a load transmitted to it the second Flange or the cover is deformed to a lesser extent and in particular even when the first flange is connected to the second flange or to the cover by bolts which are stressed by the load on train.
- the first flange together with the profile ring because of the hollow annular space, is a very rigid structure which, in the longitudinal direction, like a tube, is resistant to bending, but also shear-resistant because of shear Curvatures in two mutually perpendicular directions would be connected against which the resistance to deformation is known to be particularly large.
- the hollow annular space is substantially rectangular in cross-section and shear-resistant with respect to a force acting on it parallel to the flange axis, because the rectangular sides parallel or approximately parallel to this axis are surface lines of already curved surfaces, the surfaces of which Resistance to a change in the adjacent angles of the rectangle is considerable.
- the force acting on the one profile leg of the profile ring is transmitted to the flange partly through the web connecting the profile legs and partly through a jacket section of the pipe socket, which each form approximately a cylindrical ring.
- These rings are axially rigid. This leads to an even distribution of stress in the first flange. This prevents cracks and chipping of the enamel and consequent rust damage if the pipe socket is enamelled with the first flange, as usual. This applies accordingly if this part is provided with a different surface layer which has comparable properties in this regard.
- the connection of the reinforced first flange to the cover or to a second flange is no more complex than with the previous flange connection.
- the pipe socket 1 protrudes, for example, into a built-in boiler, not shown, the outer end 2 of the pipe socket 1 being welded into an opening in the cylindrical jacket 3 of the water tank, the flange 4 being arranged at the inner end 6 and, radially in relation to the pipe socket 1 protrudes inside, stiffened on its inside by a profile ring 7 and the cover 8 is screwed to the profile ring 7.
- the cover 7 carries on its inner side (in FIG. 1 top) the radiators and the temperature sensor, which protrude into the water tank, and on the other side the connecting devices of the heating elements and the temperature sensor as well as the Temperature switches, which are arranged in the pipe socket 1. These parts carried by the cover 8 are not shown.
- the flange 4 is formed as a flat circular ring in one piece with the pipe socket 1.
- the profile ring 7 has a Z profile, one leg 10 butt welded to the inside of the pipe socket 1 (weld seam 11) and the other leg 12 lies flat against the flange 4 and is connected to it by spot welding (welding points 13).
- 14 denotes the web of the Z profile.
- the flange 4, the web 14, the profile leg 10 and the pipe socket end 6 enclose a cavity 15.
- the inner diameter of the profile ring 7 is smaller than that of the flange 4.
- Receiving a sealing ring 17 (only partially shown in FIG. 2) which is supported radially outwards at the free end of the profile leg 12 and is compressed between the flange 4 and the cover 8.
- the cover 8 has an edge 18 with a Z profile, which is adapted to the profile 10, 12, 14 of the profile ring 7.
- the radially outer profile leg 19 of the lid edge 18 is provided with a ring of holes, each aligned with a hole 20 (FIG. 2) in the profile leg 10 of the profile ring 7 and receiving screws 23, which cover 8 with the profile ring 7 or through connect this reinforced flange 4.
- the screws 23 are cap screws, each of which a so-called sliding nut 24 is assigned, which consists of a U-shaped bent spring plate, which is provided with a hole going through both legs and with a nut attached to one of the legs.
- the leg 10 of the profile ring 7 is provided next to each hole 20 with a recess 25 through which the leg of the sliding nut 24 carrying the nut can be pushed into the annular cavity 15 in order to hold it at the hole 20 and thereby to ensure against rotation that the apex of the curvature of the spring plate rests on the edge of the recess 25.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Flanschverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Boiler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5, bei dem eine solche Flanschverbindung benutzt ist.
- Flanschverbindungen dieser Gattung kommen insbesondere bei Einbauboilern vor. Dabei ist das innere Ende eines in den Boiler hineinragenden Rohrstutzens durch einen Deckel (sog. Basisrondelle) abgeschlossen, der an einer Seite die Heizelemente und den Temperaturfühler, die in den Wasserbehälter des Boilers hineinragen, und an der anderen Seite die Anschlüsse der Heizelemente und des Temperaturfühlers sowie den Thermoschalter, die im Rohrstutzen angeordnet sind, trägt. Zum Verbinden mit dem Deckel ist der Rohrstutzen mit einem radial nach innen vorstehenden Flansch versehen, an den üblicherweise Gewindebolzen geschweisst sind, denen Löcher im Deckel zugeordnet sind, der durch auf die Gewindebolzen geschraubte Muttern am Flansch gehalten ist, wobei zwischen dem Flansch und dem Deckel ein Dichtungsring angeordnet ist.
- Der Flansch muss sowohl die auf ihn wirkende als auch die auf den Decke) wirkende und durch die Gewindebolzen an ihn übertragene Kraft des Wasserdruckes aufnehmen bzw. an den Rohrstutzen übertragen. Dabei sind die Materialspannungen nicht gleichmässig auf den Flansch verteilt, sondern an den Stellen, an denen die Gewindebolzen angeschweisst sind, besonders hoch. Die dadurch bewirkten Verformungen des Flansches können bei den üblicherweise einstückig mit dem Rohrstutzen aus Eisen hergestellten und mit diesem emaillierten Flansch zu Rissen und zum teilweisen Abplatzen der Emaille-Schicht führen, woraufhin das Eisen rostet.
- Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Durch die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 bzw. 5 gekennzeichnet ist, wird die Aufgabe gelöst, eine Verbindung eines ersten Flansches mit einem zweiten Flansch oder dem Rand eines Deckels zu schaffen, bei welcher der erste Flansch durch eine auf ihn übertragene Belastung des zweiten Flansches bzw. des Deckels in geringerem Masse und insbesondere auch dann gleichmässig verformt wird, wenn der erste Flansch mit dem zweiten Flansch bzw. mit dem Deckel durch Bolzen verbunden ist, welche durch die Belastung auf Zug beansprucht werden.
- In den abhängigen Patentansprüchen sind Ausführungsarten der Erfindung angegeben.
- Die durch die Erfindung erziehlten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der erste Flansch zusammen mit dem Profilring wegen des hohlen Ringraumes ein sehr starres Gebilde darstellt, das in Längsrichtung, wie ein Rohr, biegungssteif, aber auch scherungssteif ist, weil eine Scherung mit Krümmungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen verbunden wäre, gegen welche der Verformungswiderstand bekanntlich besonders gross ist. Beispielsweise ist bei der Ausführungsart nach Patentanspruch 4 oder 9 bzw. 10 der hohle Ringraum im Querschnitt im wesentlichen rechteckig und gegenüber einer auf ihn parallel zur Flanschachse wirkenden Kraft scherungsfest, weil die zu dieser Achse parallelen oder annähernd parallelen Rechteckseiten Mantellinien bereits gekrümmter Flächen sind, deren Widerstand gegen eine Aenderung der anliegenden Winkel des Rechtecks erheblich ist. Dabei wird die an die an dem einen Profilschenkel des Profilringes angreifende Kraft teils durch den die Profilschenkel miteinander verbindenden Steg und teils durch einen Mantelabschnitt des Rohrstutzen, die je annähernd einen Zylinderring bilden, an den Flansch übertragen. Diese Ringe sind axial starr. Das führt zu einer gleichmässigen Spannungsverteilung im ersten Flansch. So werden Risse und ein Abplatzen der Emaille und daraus folgende Rostschäden vermieden, wenn der Rohrstutzen mit dem ersten Flansch, wie üblich, emailliert ist. Das gilt entsprechend, wenn dieser Teil mit einer anderen Oberflächenschicht versehen ist, die in dieser Hinsicht vergleichbare Eigenschaften hat. Dabei ist das Verbinden des verstärkten ersten Flansches mit dem Deckel oder mit einem zweiten Flansch nicht aufwendiger als mit der bisherigen Flanschverbindung.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden, nur einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert, die einen Rohrstutzen zeigen, der an einem Ende mit einem nach innen vorstehenden Flansch versehen und durch einen am Flansch befestigten Deckel verschlossen ist. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Achsenlängsschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 und
- Fig. 2 eine Draufsicht in Blickrichtung II in Fig. 1, ohne den Deckel und Schrauben.
- Der Rohrstutzen 1 ragt beispielsweise in einen nicht dargestellten Einbauboiler hinein, wobei das äussere Ende 2 des Rohrstutzens 1 in eine Oeffnung des zylindrischen Mantels 3 des Wasserbehälters geschweisst, der Flansch 4 am inneren Ende 6 angeordnet ist und, bezogen auf den Rohrstutzen 1, radial nach innen vorsteht, an seiner Innenseite durch einen Profilring 7 versteift und der Deckel 8 an den Profilring 7 geschraubt ist. Bei dieser Verwendung der Erfindung trägt der Deckel 7 an seiner bezogen auf den Wasserbehälter inneren (in Fig. 1 oberen) Seite die Heizkörper und den Temperaturfühler, die in den Wasserbehälter hineinragen, und an der anderen Seite die Anschlussvorrichtungen der Heizelemente und des Temperaturfühlers sowie den Temperaturschalter, die im Rohrstutzen 1 angeordnet sind. Diese vom Deckel 8 getragenen Teil sind nicht dargestellt.
- Der Flansch 4 ist als flacher Kreisring in einem Stück mit dem Rohrstutzen 1 gebildet. Der Profilring 7 hat ein Z-Profil, dessen einer Schenkel 10 stumpf an die Innenseite des Rohrstutzens 1 geschweisst (Schweissnaht 11) und dessen anderer Schenkel 12 flach am Flansch 4 anliegt und durch Punktschweissung (Schweisspunkte 13) mit diesem verbunden ist. 14 bezeichnet den Steg des Z-Profils. Der Flansch 4, der Steg 14, der Profilschenkel 10 und das Rohrstutzenende 6 umschliessen einen Hohlraum 15. Der Innendurchmesser des Profilringes 7 ist kleiner als der des Flansches 4. Dadurch ist an der bezogen auf den Rohrstutzen 1 inneren Seite des Flansches 4 eine Stufe zur Aufnahme eines (in Fig. 2 nur teilweise dargestellten) Dichtungsringes 17 gebildet, der am freien Ende des Profilschenkels 12 radial nach aussen abgestützt und zwischen dem Flansch 4 und dem Deckel 8 zusammengedrückt ist.
- Der Deckel 8 hat einen Rand 18 mit Z-Profil, das dem Profil 10, 12, 14 des Profilsringes 7 angepasst ist. Der radial äussere Profilschenkel 19 des Deckelrandes 18 ist mit einem Kranz Löcher versehen, die je mit einem Loch 20 (Fig. 2) im Profilschenkel 10 des Profilringes 7 fluchten und Schrauben 23 aufnehmen, die den Deckel 8 mit dem Profilring 7 bzw. dem durch diesen verstärkten Flansch 4 verbinden. Die Schrauben 23 sind Kopfschrauben, denen je eine sogenannte Schiebemutter 24 zugeordnet ist, die aus einem U-förmig gebogenem Federblech besteht, das mit einem durch beide Schenkel gehenden Loch und mit einer an einem der Schenkel befestigten Mutter versehen ist. Zur Verwendung dieser Schiebemuttern 24 ist der Schenkel 10 des Profilringes 7 neben jedem Loch 20 mit einer Aussparung 25 versehen, durch die der die Mutter tragende Schenkel der Schiebemutter 24 in den ringförmigen Hohlraum 15 geschoben werden kann, um diese am Loch 20 zu halten und dadurch gegen eine Drehung zu sichern, dass der Scheitel der Krümmung des Federbleches am Rand der Aussparung 25 anliegt.
Claims (10)
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DE102008042993A1 (de) | 2008-10-21 | 2010-04-22 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Behälter mit einem Einsatz, und Montageverfahren |
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