WO2017032573A1 - Electrically insulating flanged joint and flanged joint insulating ring - Google Patents

Electrically insulating flanged joint and flanged joint insulating ring Download PDF

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WO2017032573A1
WO2017032573A1 PCT/EP2016/068530 EP2016068530W WO2017032573A1 WO 2017032573 A1 WO2017032573 A1 WO 2017032573A1 EP 2016068530 W EP2016068530 W EP 2016068530W WO 2017032573 A1 WO2017032573 A1 WO 2017032573A1
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insulating ring
flange
flange part
connection
insulating
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PCT/EP2016/068530
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German (de)
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Gerrit Alexander Schatte
Andreas Kohlhepp
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Technische Universität München
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L25/00—Constructive types of pipe joints not provided for in groups F16L13/00 - F16L23/00 ; Details of pipe joints not otherwise provided for, e.g. electrically conducting or insulating means
    • F16L25/02—Electrically insulating joints or couplings
    • F16L25/026—Electrically insulating joints or couplings for flanged joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/16—Flanged joints characterised by the sealing means
    • F16L23/18—Flanged joints characterised by the sealing means the sealing means being rings

Definitions

  • the invention relates to a flange connection for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, and to a flange connection insulating ring.
  • Electrically insulating flange connections are suitable if pipe sections which are under high temperature and high internal pressure must be designed to be electrically decoupled from one another.
  • a flange connection is required in a pilot plant, which is used under an operating pressure of up to 380 bar and a temperature of up to 580 ° C to investigate a heat transfer in working media.
  • a periphery of the system must be electrically separated from a heated pipe, since the electrical insulation is a prerequisite in order to be able to use appropriate measuring technology for determining the heat output.
  • a heat output released in the pipe can be accurately known and, on the other hand, safe operation can be guaranteed.
  • An example of an electrically insulating flange connection for pipes under high pressure and exposed to high temperature is known from DE 12 23 634.
  • a ceramic insulating ring is used, which carries both an internal pressure of a medium and a biasing force of a screw connection, as well as an electrical insulation accomplished. Because of the high stress, it can lead to a spontaneous failure of the ceramic insulating ring.
  • a flange connection for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, which comprises a first flange part, a second flange part and an insulating ring arrangement.
  • the first flange part and the second flange part extend along a longitudinal axis of the pipe sections and are interconnected by means of a connecting device.
  • the insulating ring arrangement comprises an outer insulating ring and an inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections which are arranged between the first flange part and the second flange part.
  • the Isolierringan angel 5 is at least partially made of an insulating material, in particular ceramic, and requires an electrical insulation of the flange parts from each other.
  • the use of two insulating rings enables a reduction of the mechanical load of the inner insulating ring by the connection forces of the connecting device.
  • the inner insulating ring which is the pressure-bearing member, absorbs the tensile stress caused by the internal pressure stress.
  • the term "pressure-bearing” is used with respect to pressures of flowing media.Connecting forces caused by the connecting device are absorbed by the outer insulating ring, with the outer insulating ring not supporting the internal pressure, which is particularly advantageous in a preloaded flanged joint Furthermore, the two-part design of the insulating ring assembly allows a thinner version of the inner insulating ring, which in turn is advantageous for keeping thermal stresses in the inner insulating ring According to the invention, the insulating ring arrangement does not change in the radial direction due to the thinner configuration of the inner insulating ring tion of a region with high pressures due to a flowing medium largely shielded.
  • the dependent claims show advantageous developments of the invention.
  • the outer insulating ring is in contact with the first flange part and the second flange part, and defines a first flange clearance between the first flange part and the second flange part.
  • the inner insulating ring is preferably arranged with a first clearance in the longitudinal axis direction with respect to the first flange part and / or with a second clearance in the longitudinal axis direction with respect to the second flange part.
  • the first flange distance is a minimum distance between the first flange part and the second flange part.
  • first flange portion and the second flange portion can not be moved closer to each other when the first flange portion at the location of the outer insulating ring is spaced from the second spacing by the first flange distance.
  • the proposed game will reduce the allows mechanical stress of the pressure-bearing, inner insulating ring by the connection forces in a simple manner.
  • the inner insulating ring has a smaller dimension in the longitudinal axis direction than the outer insulating ring.
  • the desired clearance is provided between the inner insulating ring and the first flange part and / or the inner insulating ring and the second flange part.
  • a second flange spacing is preferably provided between the first flange part and the second flange part.
  • the second flange distance is preferably equal to the first flange distance, so that the dimension of the inner insulating ring in the longitudinal axis direction is smaller than the first flange distance.
  • the first flange and / or the second flange are provided with a shoulder which defines a second distance between the first flange and the second flange, which is greater than the first flange spacing, wherein the inner insulating ring within the second distance is arranged.
  • the inner insulating ring is positioned with clearance between the first flange portion and the second flange portion. It is advantageous if the inner insulating ring and the outer insulating ring have the same dimension in the direction of the longitudinal axis of the pipe sections. Alternatively, the inner insulating ring in the longitudinal axis direction may also be formed smaller than the outer insulating ring.
  • the first flange and / or the second flange are provided with a centering device for centering the outer insulating ring and / or the inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections.
  • the outer insulating ring is centered by means of the centering device with respect to the longitudinal axis of the pipe sections. The centering of the inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections can then advantageously take place via the outer insulating ring.
  • the outer insulating ring and / or the inner insulating ring on a metal body which with a, in particular made of ceramic, insulating layer on a first flange facing surface and / or on a second flange facing surface of Is provided metal body.
  • the metal body is provided on both sides with an insulating layer, which is in particular made of ceramic.
  • the inner insulating ring has a ceramic body coated with ceramic.
  • the design of the inner insulating ring as a coated metal body has the advantage that a vulnerability of the inner insulating ring, which is the pressure-bearing element, no longer exists against spontaneous failure.
  • the inner insulating ring and / or the outer insulating ring are formed entirely of ceramic.
  • the two-part design of the Isolierringan extract serves to each of the insulating rings is claimed only with a proportion of the forces occurring in the flange, so that reduces the likelihood of spontaneous failure of the insulating rings even with the use of ceramic.
  • the first flange part and / or the second flange part has a recess or a groove in which a seal is arranged, which is pressed against the inner insulating ring.
  • seals are arranged on both, the first flange and the second flange facing sides of the inner insulating ring, which are pressed against the inner insulating ring.
  • the seals are preferably formed as metal rings.
  • seals in the force shunt are particularly preferred. This means that in the connected state of the flange parts, the seals are claimed only with a part of the connection forces.
  • the seals are also preferably uniformly compressed.
  • the outer insulating ring may preferably be formed in several parts.
  • the outer insulating ring is configured from two half-rings.
  • the outer insulating ring and the inner insulating ring are connected together, in particular integrally formed.
  • the integral formation of the outer insulating ring and the inner insulating ring means that the ring insulating assembly comprises a single flange-joint insulating ring.
  • the Flanschrivs insulating ring is formed as a metal body, which is provided with an insulating layer.
  • the insulating layer is preferably made of ceramic.
  • a Flanschharms- insulating ring which comprises a metal body which is provided with a, in particular made of ceramic, insulating layer on a first flange and / or a second flange facing surface of the metal body.
  • the metal body as a supporting structure provides an internal pressure resistance, which relieves the insulating layer.
  • the metal body is completely coated with an insulating layer, in particular made of ceramic. This simplifies the manufacture of the flange connection insulating ring. Should unpredictable contact between the first flange portion and the second flange portion take place over a peripheral surface of the flange connection insulating ring, the complete coating of the flange connection insulating ring serves to prevent the electrical insulation of the flange portions from interfering with each other.
  • a metal layer is provided on the insulating layer which is formed on the surface of the metal body facing the first flange part and / or the second flange part. Through the metal layer, the underlying insulating layer can be protected without the insulating function of the Isolierringan ever is disturbed. The metal layer also serves to provide a possibility to influence a surface contour of the flange connection insulating ring by a mechanical processing.
  • the metal layer has a surface roughness Rz between 23x10 "6 m and 50x10 " 6 m, in particular a surface roughness Rz of 25x10 "6 m
  • the metallic layer preferably has grooves through A machining, in particular by turning, are produced
  • the roughness depth Rz is preferably adjustable depending on the application.
  • a ratio of a thickness of the insulating layer to a thickness of the metal body 1 is tenth.
  • An absolute thickness of the insulating layer is preferably less than 1 ⁇ 10 -3 m, particularly preferably 0.5 ⁇ 10 -3 m.
  • the insulating layer remains in this way a non-pressure-bearing layer in contrast to the thicker, pressure-bearing metal body.
  • the metal body of the Flanschtells insulating ring is preferably provided on both sides with a ceramic layer of a thickness of 0.5 x 10 "3 m, wherein the Flanschtells insulating ring has a resistance greater than 200 x 10 6 ohms at a Temperature of 650 ° C and a voltage of 1000 V has.
  • the flange connection insulating ring can be used in high temperature flange connections.
  • the dielectric strength of the flange connection insulating ring produces an insulated flange connection between two pipe sections.
  • the flange connection insulating ring can preferably serve as the inner insulating ring and / or the outer insulating ring of the flange connection according to the invention.
  • the flange connection insulating ring is disposed with a gasket in a flanged connection, wherein the gasket is in the force main circuit or force shunt.
  • the main force conclusion is the state in which all connecting forces are transmitted via the seal.
  • the flange connection insulating ring has an inner portion and an outer portion with respect to a center axis of the flange connection insulating ring, the inner portion having a smaller dimension in the direction of the center axis than the outer portion.
  • the inner portion may be arranged in a flange connection with clearance between the first flange part and the second flange part of the flange connection.
  • the outer area receives only connection forces caused by a connection device.
  • the inner portion of the flange connection insulating ring can support the internal pressure of the medium.
  • Fig. 1 is a simplified sectional view of a flange according to a first
  • Fig. 2 is a simplified plan view of a Isolierringaniser, in the
  • FIG. 3 is a simplified sectional view (section A-A) of the Isolierringan extract of Fig. 2,
  • Fig. 4 is an enlarged portion of the flange of Fig. 1
  • Fig. 5 is an enlarged portion of a flange according to a second
  • Embodiment of the invention, 6 is an enlarged portion of a flange according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 7 is a simplified sectional view of a flange connection insulating ring according to a fourth embodiment of the invention
  • Fig. 8 is a simplified sectional view of a flange connection insulating ring according to a fifth embodiment of the invention.
  • the flange connection 1 comprises a first flange part 2, a second flange part 3 and an insulating ring arrangement 5, which is arranged between the first flange part 2 and the second flange part 3.
  • the insulating arrangement 5 provides an electrical insulation between the first flange part 2 and the second flange part 3.
  • the first flange part 2 and the second flange part 3 extend along a longitudinal axis L of the pipe sections and are connected to one another via connecting forces by means of a connecting device 4.
  • the connecting device 4 has in particular a multiplicity of screw connections 40.
  • the connection forces caused by the screw connections 40 are preferably preload forces.
  • the connecting device 4 is electrically insulated by means of a plurality of insulating sleeves 41 and insulating 42.
  • the insulating sleeves 41 and the insulating discs 42 are preferably formed of ceramic.
  • the Isolierringan extract 5 which is in particular arranged directly on a pipe opening 10, has an outer insulating ring 50 and an inner insulating ring 51 with respect to the longitudinal axis L of the pipe sections ( Figures 1 to 3).
  • the outer insulating ring 50 and the inner insulating ring 51 are arranged concentrically with each other and at least partially formed of an insulating material. Thus, an electrical insulation of the flange parts 2, 3 is ensured from each other.
  • the outer insulating ring 50 has a first metal body 70, which is provided with a first insulating layer 71 on a surface 72 facing the first flange part 2 and a surface 73 of the first metal body 70 facing the second flange part 3.
  • the inner insulating ring 51 is configured in a similar manner.
  • the inner insulating ring 51 preferably has a second metal body 74, which is coated with a second insulating layer 75 on a surface 76 facing the first flange part 2 and a surface 77 of the second metal body 74 facing the second flange part 3.
  • the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 may be formed entirely of ceramics.
  • the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 may be formed entirely of ceramics.
  • the outer insulating ring 50 is in the connected state of the flange parts 2, 3 in contact with the first flange 2 and the second flange 3.
  • the outer insulating ring 50 defines a first flange distance d1 between the first flange 2 and the second flange 3. In this state is the first flange distance d1 equal to a first thickness k1 of the outer insulating ring 50 in the direction of the longitudinal axis L.
  • first flange part 2 is provided with a first shoulder 20 and the second flange part 3 is provided with a second shoulder 30.
  • the first step 20 and the second step 30 define a second flange distance d2 between the first flange part 2 and the second flange part 3 which is larger than the first flange distance d1.
  • the inner insulating ring 51 has a second thickness k2 in the direction of the longitudinal axis L.
  • the first thickness k1 of the outer insulating ring 50 is equal to the second thickness k2 of the inner insulating ring 51.
  • the second thickness k2 may also be smaller than the first thickness k1.
  • the inner insulating ring 51 is disposed within the second flange gap d2 between the first flange part 2 and the second flange part 3. Thereby, the inner insulating ring 51 is installed with a first clearance s1 in the longitudinal axis direction with respect to the first flange part 2 and with a second clearance s2 in the longitudinal axis direction with respect to the second flange part 3.
  • the first game s1 and the second game s2 are preferably the same size and of the order of 0.1 - 0.01 mm.
  • the first flange part 2 has a first recess 21 and the second flange part 3 has a second recess 31. In the recesses 21, 31 seals 8 are arranged, which are pressed against the inner insulating ring 51.
  • the seals 8 are preferably formed as metal rings.
  • the seals 8 are in the force shunt. This means that the connection forces caused by the connecting device 4 are transmitted through the seals 8 only until a block position is reached during the installation of the seals 8. Under block position is to be understood the situation in which the flange parts 2, 3 with the outer insulating ring 50 in contact. In force shunt only a part of the connection forces is transmitted through the seals 8. This part of the connection forces corresponds to the sealing forces of the seals 8.
  • the seals 8 are further preferably uniformly compressed.
  • the inner insulating ring 51 is stressed only with the part of the connection forces transmitted through the seals 8. During operation, the inner insulating ring 51 further receives an internal pressure of a medium located in the pipe sections.
  • the outer insulating ring 50 carries the rest of the connection forces.
  • the part of the connection forces transmitted through the outer insulating ring 50 is larger than that derived from the inner insulating ring 51.
  • the Isolierringan extract 5 is formed such that the connection forces on the outer ring, the connection forces, which rest on the inner ring, by a multiple, in particular by a 5-fold to a 10-fold exceed.
  • the outer insulating ring 50 Due to its positioning, the outer insulating ring 50 is largely protected from high pressures due to a medium. The outer insulating ring 50 can thereby very well absorb the connection forces, since the outer insulating ring 50 does not have to assume a sealing function and is far less subject to the design criteria for compensating for temperature gradients.
  • the outer insulating ring is preferably provided with a large bearing surface in order to distribute the mechanical pressure by the connecting forces, in particular by the biasing forces in a prestressed flange connection, well.
  • the separation of the mechanical load of the insulating ring 50, 51 results in that the inner ring 51 may have a smaller dimension in the radial direction, perpendicular to the longitudinal axis direction, than the outer insulating ring 50.
  • the outer inner insulating ring 51 has a first wall thickness t1 and the inner insulating ring 51 has a second wall thickness t2 in the radial direction, which is smaller than the first wall thickness t1. That is, a ratio of outer radius to inner radius of the inner insulating ring 51 is smaller than the corresponding ratio of the outer insulating ring 50.
  • the insulating ring 50 which preferably assumes a value in the range of 0.1 - 0.5 mm, is arranged around the inner insulating ring 51 with a third clearance s3.
  • an arrangement of the outer insulating ring 50 between the first flange 2 and the second flange 3 respectively around the screw 40 would be conceivable around.
  • FIGS. 1 to 3 are drawn without the game s3.
  • the first flange part 2 and the second flange part 3 are preferably provided with a centering device 6.
  • the centering device 6 comprises in this embodiment, a first projection 60 on the first flange 2 and a second projection 61 on the second flange 3, which are in particular annular.
  • the outer insulating ring 50 is in the connected state of the flange 2, 3 on the centering device 6 at.
  • outer insulating ring 50 is formed of a first part 50 a and a second part 50 b (FIG. 2), which facilitates the installation of the outer insulating ring 50 into the flange joint 1.
  • the inventive flange connection 1 ensures an electrically isolated and pressure-tight connection of pipe sections under high internal pressure and high temperature.
  • High internal pressure is to be understood as meaning a pressure of greater than 350 ⁇ 10 5 Pa, in particular 380 ⁇ 10 5 Pa.
  • high temperature is meant a temperature of greater than 500, in particular 580 degrees Celsius.
  • the two-part design of Isolierringan extract 5 allows separate structural optimization of the insulating rings 50, 51 on the pressure, temperature and force boundary conditions.
  • the inner insulating ring 51 is as far as possible freed from the connecting forces by the connecting device 4, the largest part of which is received by the outer insulating ring 50. Due to the division of tasks, both insulating rings 50, 51 experience uniaxial loads, as a result of which the stress distribution of the resulting stress is material-appropriate.
  • Applications of the flange connection 1 according to the invention include electric high-pressure steam generator systems, high-pressure pipe holding devices, online corrosion measurement devices for hot pipelines by means of impedance spectroscopy, active corrosion protection for pipelines under high temperatures and pressures, and endothermic chemical synthesis processes.
  • a promising application possibility of the flange connection 1 according to the invention are components in fired steam generators, which are provided with heating in order to increase the load gradients with acceptable fatigue.
  • the flange connection 1 according to the invention would make it possible to directly electrically heat these pipe sections.
  • one possibility for determining the corrosion rate is the principle of impedance spectroscopy.
  • the polarization resistance of a component exposed to corrosion is the size by means of which the progress of the corrosion can be determined.
  • an alternating voltage must be applied to the component to be examined.
  • the process is still carried out on test specimens, which are not connected to the piping system itself.
  • the flange connection 1 according to the invention would make it possible to carry out the impedance spectroscopy directly on the corrosion-affected, steam-carrying pipe sections. Thus, direct statements about the in-situ corrosion of the pipeline would be possible.
  • the second embodiment of the present invention basically differs from the first embodiment in that the inner insulating ring 51 has a smaller second thickness k2 in the direction of the longitudinal axis L than the first thickness k1 of the outer insulating ring 50. Further, preferably, the first flange distance d1 defined by the outer insulating ring 50 is equal to the second flange distance d2 within which the inner insulating ring 51 is disposed.
  • the inner insulating ring 51 has in particular an inner diameter i, which is greater than the diameter f of the tube opening 10.
  • first groove 22 and in the second flange 3, a second groove 32 are provided in the first flange 2, in which the seals 8 are used.
  • the seals 8 are also in this embodiment, the force shunt, whereby the inner insulating ring 51 is loaded only with a part of the connection forces caused by the connecting device 4 in the connected state of the flange 2, 3. The largest part of the connection forces carries the outer insulating ring 50th
  • the outer insulating ring 50 and the inner insulating ring 51 are integrally formed. That is, the insulating ring assembly 5 has a single flange connection insulating ring 90 having an outer portion 91 and an inner portion 92 with respect to a center axis M of the flange connection insulating ring 90.
  • the central axis M corresponds in the connected state of the flange parts 2, 3 of the longitudinal axis L of the pipe sections.
  • the outer portion 91 of the flange connection insulating ring 90 corresponds to the outer insulating ring 50 and the inner portion 92 to the inner insulating ring 51.
  • the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 are shown in dashed lines for a better understanding.
  • the inner region 92 and the outer region 91 are formed with a third thickness k3 in the direction of the longitudinal axis L.
  • the third thickness k3 corresponds to the thickness of the metal body 93.
  • the one-piece design of the Isolierringan ever 5 is possible when the Flanschtells insulating ring 90 is formed of a metal body 93 which is provided with an insulating layer 94 on the first flange 2 and the second flange 3 facing sides 95, 96.
  • the flange connection insulating ring 90 is disposed between the first flange part 2 and the second flange part 3 without play.
  • the Flanschtells insulating ring 90 carries the internal pressure and the connecting forces of the connecting device 4.
  • the seals 8 are in the force shunt.
  • the seals 8 may also be in the force main connection. If there is a seal in the force main connection, then in a flange connection, the connection forces of a connection device are completely transmitted through the seal.
  • the inner region 92 has a smaller dimension in the direction of a central axis M than the outer region 91.
  • the inner region 92 can be arranged with play in relation to the first flange part 2 and / or the second flange part 3.
  • a ratio of a thickness of the insulating layer 94 to the thickness k3 of the metal body 93 is one-tenth.
  • the insulating layer 94 has a thickness of 0.5 ⁇ 10 -3 m, wherein the insulating ring has a resistance greater than 200 ⁇ 10 6 ohms at a temperature of 650 degrees Celsius and a voltage of 1000 V.
  • the flange connection insulating ring 90 is suitable for a flange joint 1 for pipe sections with a medium under high temperature and high pressure.
  • FIG. 7 shows a flange connection insulating ring 90 in the uninstalled state according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the Flanschtells insulating ring 90 has a metal body 93, which is completely surrounded by an insulating layer 97 formed in particular of ceramic.
  • an additional metal layer 97 is preferably formed on the insulating layer 97 on the first flange 2 and the second flange 3 facing sides 95, 96.
  • the metal layer 97 is formed by machining and advantageously has a surface roughness Rz between 25 ⁇ 10 -6 m and 50 ⁇ 10 -6 m, in particular a surface roughness Rz of 25 ⁇ 10 -6 m.
  • FIG. 8 shows a flange connection insulating ring 90 according to a fifth exemplary embodiment of the invention.
  • the flange connection insulating ring 90 is preferably formed in this embodiment of two metal bodies 93, which are interconnected with an adhesive layer 98 having insulating properties.
  • the insulating adhesive layer 98 of the flange connection insulating ring 90 achieves electrical insulation between two flange parts.
  • the adhesive layer 98 is not the pressure-bearing element, which acts gently for the adhesive layer.
  • the adhesive layer 98 is formed in particular of ceramic. Further, preferably, the adhesive layer 98 has a thickness between 0.1 mm and 1 mm.
  • the metal body 93 can be provided with grooves in order to increase the tightness of a flange connection.
  • a coating of the metal body 93 on the end faces of the flange connection insulating ring 90 of an insulating material, in particular ceramic, may be provided.
  • a metal layer may be formed on the formed insulating layer. The metal layer may advantageously be provided with grooves to increase the tightness of a flange connection.
  • the flange connection insulating ring 90 can be used as the outer insulating ring 50 and / or the inner insulating ring 51 of the flange connection 1 according to the invention.
  • the flange connection insulating ring 90 may be disposed between the first flange part 2 and the second flange part 3 like the flange connection insulating ring 90 according to the first and second embodiments (Figs. 4 and 5).
  • the flange connection insulating ring 90 of this embodiment may be disposed alone between the first flange part 2 and the second flange part 3 like the flange connection insulating ring 90 according to the third embodiment (FIG. 6).

Abstract

The invention relates to a flanged joint for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, said flanged joint comprising a first flange part (2) and a second flange part (3), which extend along a longitudinal axis (L) of the pipe sections and are connected to each other by means of a connecting device (4), and an insulating ring arrangement (5) with an outer insulating ring (50) and an inner insulating ring (51) with respect to the longitudinal axis (L) of the pipe sections, which is arranged between the first flange part (2) and the second flange part (3). According to the invention, the insulating ring arrangement (5) is at least partially formed from an insulating material, in particular ceramic, and causes the flange parts (2, 3) to be electrically insulated from each other. Furthermore, the invention relates to a flanged joint insulating ring which can be used in a flanged joint.

Description

Elektrisch isolierende Flanschverbindung und Flanschverbindungs- Electrically insulating flange connection and flange connection
Isolierring insulating ring
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung zur Herstellung einer elektrisch isolierten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten, und einen Flanschverbindungs-Isolierring. The invention relates to a flange connection for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, and to a flange connection insulating ring.
Elektrisch isolierende Flanschverbindungen bieten sich an, wenn Rohrleitungsabschnitte, die unter hoher Temperatur und hohem Innendruck stehen, elektrisch voneinander entkoppelt ausgeführt sein müssen. So wird zum Beispiel bei einer Versuchsanlage, die unter einem Betriebsdruck von bis zu 380 bar und einer Temperatur von bis zu 580°C eingesetzt wird, um eine Wärmeübertragung in Arbeitsmedien zu untersuchen, eine solche Flanschverbindung benötigt. Eine Peripherie der Anlage muss hierbei von einem beheizten Rohr elektrisch getrennt sein, da die elektrische Isolierung eine Voraussetzung ist, um entsprechende Messtechnik zur Wärmeleistungsbestimmung einsetzen zu können. So kann zum Einen eine im Rohr freigesetzte Wärmeleistung genau bekannt und zum Anderen ein sicherer Betrieb gewährleistet sein. Ein Beispiel für eine elektrisch isolierende Flanschverbindung für unter hohem Druck stehende und hoher Temperatur ausgesetzte Rohrleitungen ist aus der DE 12 23 634 bekannt. Hierbei wird ein keramischer Isolierring benutzt, welcher sowohl einen Innendruck eines Mediums und eine Vorspannkraft einer Schraubenverbindung trägt, als auch eine elektrische Isolation bewerkstelligt. Wegen der hohen Beanspruchung kann es zu einem spontanen Versagen des keramischen Isolierrings kommen. Electrically insulating flange connections are suitable if pipe sections which are under high temperature and high internal pressure must be designed to be electrically decoupled from one another. Thus, for example, in a pilot plant, which is used under an operating pressure of up to 380 bar and a temperature of up to 580 ° C to investigate a heat transfer in working media, such a flange connection is required. In this case, a periphery of the system must be electrically separated from a heated pipe, since the electrical insulation is a prerequisite in order to be able to use appropriate measuring technology for determining the heat output. Thus, on the one hand, a heat output released in the pipe can be accurately known and, on the other hand, safe operation can be guaranteed. An example of an electrically insulating flange connection for pipes under high pressure and exposed to high temperature is known from DE 12 23 634. Here, a ceramic insulating ring is used, which carries both an internal pressure of a medium and a biasing force of a screw connection, as well as an electrical insulation accomplished. Because of the high stress, it can lead to a spontaneous failure of the ceramic insulating ring.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrisch isolierende Flanschverbindung zur Herstellung einer elektrisch isolierten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten, die insbesondere unter hoher Temperatur und hohem Innendruck stehen, vorzuschlagen, bei der ein Versagen der elektrischen Isolierung vermieden ist. It is therefore an object of the invention to provide an electrically insulating flange connection for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, which are in particular under high temperature and high internal pressure, in which a failure of the electrical insulation is avoided.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Flanschverbindung zur Herstellung einer elektrisch isolierten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten, welche ein erstes Flanschteil, ein zweites Flanschteil und eine Isolierringanaordnung umfasst. Erfindungsgemäß erstrecken sich das erste Flanschteil und das zweite Flanschteil entlang einer Längsachse der Rohrabschnitte und sind mittels einer Verbindungvorrichtung miteinander verbunden. Weiterhin umfasst erfindungsgemäß die Isolierringanordnung einen äußeren Isolierring und einen inneren Isolierring mit Bezug auf die Längsachse der Rohrabschnitte, welche zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil angeordnet sind. Ferner ist die Isolierringanordnung 5 mindestens teilweise aus einem Isoliermaterial, insbesondere Keramik, ausgebildet und bedingt eine elektrische Isolierung der Flanschteile voneinander. The solution of this object is achieved by a flange connection for producing an electrically insulated connection between two pipe sections, which comprises a first flange part, a second flange part and an insulating ring arrangement. According to the invention, the first flange part and the second flange part extend along a longitudinal axis of the pipe sections and are interconnected by means of a connecting device. Furthermore, according to the invention, the insulating ring arrangement comprises an outer insulating ring and an inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections which are arranged between the first flange part and the second flange part. Furthermore, the Isolierringanordnung 5 is at least partially made of an insulating material, in particular ceramic, and requires an electrical insulation of the flange parts from each other.
Die Verwendung von zwei Isolierringen ermöglicht eine Reduzierung der mechanischen Belastung des inneren Isolierrings durch die Verbindungskräfte der Verbindungsvorrichtung. Der innere Isolierring, welcher das drucktragende Element ist, nimmt die durch die Innendruckbeanspruchung hervorgerufene Zugspannung auf. Der Begriff „drucktragend" wird in Bezug auf Drücke von strömenden Medien verwendet. Verbindungskräfte, die durch die Verbindungsvorrichtung verursacht werden, werden über den äußeren Isolierring aufgenommen, wobei der äußere Isolierring den Innendruck nicht trägt. Dies ist bei einer vorgespannten Flanschverbindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Vorspannkräfte sehr groß werden können, wenn eine thermische Ausdehnung einer Schraubenverbindung kompensiert wird. Ferner lässt die zweiteilige Ausführung der Isolierringanordnung eine dünnere Ausführung des inneren Isolierrings zu, was wiederrum vorteilhaft für die Geringhaltung von thermischen Spannungen im inneren Isolierring ist. Somit kann ferner die erfindungsgemäße Isolierringanordnung kompakt ausgebildet werden, da sich die Abmessung der Isolierringanordnung in radialer Richtung aufgrund der dünneren Ausgestaltung des inneren Isolierrings nicht ändert. Der äußere Isolierring ist aufgrund seiner Positionierung von einem Bereich mit hohen Drücken aufgrund eines strömenden Mediums weitgehend abgeschirmt. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The use of two insulating rings enables a reduction of the mechanical load of the inner insulating ring by the connection forces of the connecting device. The inner insulating ring, which is the pressure-bearing member, absorbs the tensile stress caused by the internal pressure stress. The term "pressure-bearing" is used with respect to pressures of flowing media.Connecting forces caused by the connecting device are absorbed by the outer insulating ring, with the outer insulating ring not supporting the internal pressure, which is particularly advantageous in a preloaded flanged joint Furthermore, the two-part design of the insulating ring assembly allows a thinner version of the inner insulating ring, which in turn is advantageous for keeping thermal stresses in the inner insulating ring According to the invention, the insulating ring arrangement does not change in the radial direction due to the thinner configuration of the inner insulating ring tion of a region with high pressures due to a flowing medium largely shielded. The dependent claims show advantageous developments of the invention.
Vorzugsweise steht der äußere Isolierring im verbundenen Zustand der Flanschteile in Kontakt mit dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil und definiert einen ersten Flanschabstand zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil. Der innere Isolierring ist bevorzugt mit einem ersten Spiel in Längsachsenrichtung in Bezug auf das erste Flanschteil und/oder mit einem zweiten Spiel in Längsachsenrichtung in Bezug auf das zweite Flanschteil angeordnet. Der erste Flanschabstand ist ein Mindestabstand zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil. Das heißt, dass das erste Flanschteil und das zweite Flanschteil nicht näher zueinander bewegt werden können, wenn das erste Flanschteil an der Stelle des äußeren Isolierrings mit dem ersten Flanschabstand vom zweiten Abstand beabstandet ist. Durch das vorgesehene Spiel wird eine Reduzierung der mechanischen Belastung des drucktragenden, inneren Isolierrings durch die Verbindungskräfte in einfacher Weise ermöglicht. Preferably, in the connected state of the flange parts, the outer insulating ring is in contact with the first flange part and the second flange part, and defines a first flange clearance between the first flange part and the second flange part. The inner insulating ring is preferably arranged with a first clearance in the longitudinal axis direction with respect to the first flange part and / or with a second clearance in the longitudinal axis direction with respect to the second flange part. The first flange distance is a minimum distance between the first flange part and the second flange part. That is, the first flange portion and the second flange portion can not be moved closer to each other when the first flange portion at the location of the outer insulating ring is spaced from the second spacing by the first flange distance. The proposed game will reduce the allows mechanical stress of the pressure-bearing, inner insulating ring by the connection forces in a simple manner.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der innere Isolierring eine kleinere Abmessung in Längsachsenrichtung als der äußere Isolierring auf. Somit wird das gewünschte Spiel zwischen dem inneren Isolierring und dem ersten Flanschteil und/oder dem inneren Isolierring und dem zweiten Flanschteil bereitgestellt. An der Stelle, an der der innere Isolierring angeordnet ist, ist vorzugsweise ein zweiter Flanschabstand zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil vorgesehen. Der zweite Flanschabstand ist bevorzugt gleich mit dem ersten Flanschabstand, so dass die Abmessung des inneren Isolierrings in Längsachsenrichtung kleiner als der erste Flanschabstand ist. Dadurch können das erste Flanschteil und das zweite Flanschteil im Bereich des inneren Isolierrings und des äußeren Isolierrings einfacher hergestellt werden. According to a preferred embodiment of the present invention, the inner insulating ring has a smaller dimension in the longitudinal axis direction than the outer insulating ring. Thus, the desired clearance is provided between the inner insulating ring and the first flange part and / or the inner insulating ring and the second flange part. At the point at which the inner insulating ring is arranged, a second flange spacing is preferably provided between the first flange part and the second flange part. The second flange distance is preferably equal to the first flange distance, so that the dimension of the inner insulating ring in the longitudinal axis direction is smaller than the first flange distance. As a result, the first flange part and the second flange part can be made easier in the region of the inner insulating ring and the outer insulating ring.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind das erste Flanschteil und/oder das zweite Flanschteil mit einem Absatz versehen, welcher einen zweiten Abstand zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil definiert, welcher größer als der erste Flanschabstand ist, wobei der innere Isolierring innerhalb des zweiten Abstands angeordnet ist. Somit ist der innere Isolierring mit Spiel zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil positioniert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der innere Isolierring und der äußere Isolierring die gleiche Abmessung in Richtung der Längsachse der Rohrabschnitte aufweisen. Alternativ kann der innere Isolierring in Längsachsenrichtung auch kleiner als der äußere Isolierring ausgebildet sein. According to a further preferred embodiment of the present invention, the first flange and / or the second flange are provided with a shoulder which defines a second distance between the first flange and the second flange, which is greater than the first flange spacing, wherein the inner insulating ring within the second distance is arranged. Thus, the inner insulating ring is positioned with clearance between the first flange portion and the second flange portion. It is advantageous if the inner insulating ring and the outer insulating ring have the same dimension in the direction of the longitudinal axis of the pipe sections. Alternatively, the inner insulating ring in the longitudinal axis direction may also be formed smaller than the outer insulating ring.
Bevorzugt sind das erste Flanschteil und/oder das zweite Flanschteil mit einer Zentriervorrichtung zum Zentrieren des äußeren Isolierrings und/oder des inneren Isolierrings in Bezug auf die Längsachse der Rohrabschnitte versehen. Besonders bevorzugt ist der äußere Isolierring mittels der Zentriervorrichtung bezüglich der Längsachse der Rohrabschnitte zentriert. Das Zentrieren des inneren Isolierrings in Bezug auf die Längsachse der Rohrabschnitte kann dann vorteilhafterweise über den äußeren Isolierring erfolgen. Preferably, the first flange and / or the second flange are provided with a centering device for centering the outer insulating ring and / or the inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections. Particularly preferably, the outer insulating ring is centered by means of the centering device with respect to the longitudinal axis of the pipe sections. The centering of the inner insulating ring with respect to the longitudinal axis of the pipe sections can then advantageously take place via the outer insulating ring.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen der äußere Isolierring und/oder der innere Isolierring einen Metallkörper auf, welcher mit einer, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Isolierschicht auf einer dem ersten Flanschteil zugewandten Fläche und/oder auf einer dem zweiten Flanschteil zugewandten Fläche des Metallkörpers versehen ist. Vorzugsweise ist der Metallkörper beidseitig mit einer Isolierschicht, die insbesondere aus Keramik ausgebildet ist, versehen. Die Verwendung eines metallischen Grundmaterials sorgt dafür, dass eine Abweichung zwischen der thermischen Dehnung der Isolierringanordnung und der Flanschteile geringer wird. Somit können geringere Verbindungskräfte gewählt werden, welche benötigt sind, um sicherzustellen, dass kein Spalt zwischen den Flanschteilen entsteht und kein Medium aus den Rohren austritt. Dadurch kann ferner der äußere Isolierring, welcher durch die Verbindungskräfte beansprucht wird, kompakter ausgebildet werden, was zu einer insgesamt kompakten Isolierringanordnung führt. According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the outer insulating ring and / or the inner insulating ring on a metal body which with a, in particular made of ceramic, insulating layer on a first flange facing surface and / or on a second flange facing surface of Is provided metal body. Preferably, the metal body is provided on both sides with an insulating layer, which is in particular made of ceramic. The use of a metallic base material ensures that a deviation between the thermal expansion of the Isolierringanordnung and the flange parts is lower. Thus, lower connection forces can be selected, which are needed to ensure that no gap between the flange parts and no medium escapes from the pipes. Thereby, further, the outer insulating ring, which is claimed by the connection forces, be made more compact, resulting in a total compact Isolierringanordnung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der innere Isolierring einen mit Keramik beschichteten Metallkörper aufweist. Die Ausführung des inneren Isolierrings als beschichteten Metallkörpers hat den Vorteil, dass eine Anfälligkeit des inneren Isolierrings, welcher das drucktragende Element ist, gegen spontanes Versagen nicht mehr besteht. It is particularly advantageous if the inner insulating ring has a ceramic body coated with ceramic. The design of the inner insulating ring as a coated metal body has the advantage that a vulnerability of the inner insulating ring, which is the pressure-bearing element, no longer exists against spontaneous failure.
Alternativ sind bevorzugt der innere Isolierring und/oder der äußere Isolierring vollständig aus Keramik ausgebildet. Die zweiteilige Ausführung der Isolierringanordnung dient dazu, dass jeder der Isolierringe nur mit einem Anteil der bei der Flanschverbindung auftretenden Kräfte beansprucht wird, so dass sich auch unter Verwendung von Keramik die Wahrscheinlichkeit eines spontanen Versagens der Isolierringe verringert. Alternatively, preferably, the inner insulating ring and / or the outer insulating ring are formed entirely of ceramic. The two-part design of the Isolierringanordnung serves to each of the insulating rings is claimed only with a proportion of the forces occurring in the flange, so that reduces the likelihood of spontaneous failure of the insulating rings even with the use of ceramic.
Um die Dichtheit der Flanschverbindung zu gewährleisten, weisen das erste Flanschteil und/oder das zweite Flanschteil eine Ausnehmung oder eine Nut auf, in welcher eine Dichtung angeordnet ist, die gegen den inneren Isolierring gedrückt ist. Vorzugsweise sind auf beiden, dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil zugewandten Seiten des inneren Isolierrings Dichtungen angeordnet, welche gegen den inneren Isolierring gepresst sind. Die Dichtungen sind bevorzugt als Metallringe ausgebildet. In order to ensure the tightness of the flange connection, the first flange part and / or the second flange part has a recess or a groove in which a seal is arranged, which is pressed against the inner insulating ring. Preferably, seals are arranged on both, the first flange and the second flange facing sides of the inner insulating ring, which are pressed against the inner insulating ring. The seals are preferably formed as metal rings.
Besonders bevorzugt befinden sich die Dichtungen im Kraftnebenschluss. Dies bedeutet, dass im verbundenen Zustand der Flanschteile die Dichtungen nur mit einem Teil der Verbindungskräfte beansprucht werden. Die Dichtungen sind ferner bevorzugt gleichmäßig komprimiert. Particularly preferred are the seals in the force shunt. This means that in the connected state of the flange parts, the seals are claimed only with a part of the connection forces. The seals are also preferably uniformly compressed.
Zum Vereinfachen des Einbauens des äußeren Isolierrings in die Flanschverbindung kann der äußere Isolierring vorzugsweise mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere ist der äußere Isolierring aus zwei Halbringen ausgestaltet. To simplify the installation of the outer insulating ring in the flange connection, the outer insulating ring may preferably be formed in several parts. In particular, the outer insulating ring is configured from two half-rings.
Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der äußere Isolierring und der innere Isolierring miteinander verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet. Die einstückige Ausbildung des äußeren Isolierrings und des inneren Isolierrings bedeutet, dass die Ringisolieranordnung einen einzigen Flanschverbindungs-Isolierring umfasst. Dabei ist der Flanschverbindungs-Isolierring als Metallkörper geformt, welcher mit einer Isolierschicht versehen ist. Die Isolierschicht ist vorzugsweise aus Keramik. Somit wird c According to an alternative preferred embodiment of the present invention, the outer insulating ring and the inner insulating ring are connected together, in particular integrally formed. The integral formation of the outer insulating ring and the inner insulating ring means that the ring insulating assembly comprises a single flange-joint insulating ring. In this case, the Flanschverbindungs insulating ring is formed as a metal body, which is provided with an insulating layer. The insulating layer is preferably made of ceramic. Thus, will c
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auch mit Benutzung eines einzigen Bauelements eine konstruktive Integrität der elektrischen Isolierung erzielt. achieved with the use of a single device constructive integrity of the electrical insulation.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch einen Flanschverbindungs- Isolierring gelöst, welcher einen Metallkörper umfasst, der mit einer, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Isolierschicht, auf einer einem ersten Flanschteil und/oder einem zweiten Flanschteil zugewandten Fläche des Metallkörpers versehen ist. Der Metallkörper bietet als tragende Struktur einem Innendruck Widerstand, wodurch die Isolierschicht entlastet wird. Furthermore, the object of the present invention is achieved by a Flanschverbindungs- insulating ring, which comprises a metal body which is provided with a, in particular made of ceramic, insulating layer on a first flange and / or a second flange facing surface of the metal body. The metal body as a supporting structure provides an internal pressure resistance, which relieves the insulating layer.
Es ist allerdings auch möglich, dass der Metallkörper komplett mit einer, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Isolierschicht beschichtet ist. Dies vereinfacht das Herstellen des Flanschverbindungs-Isolierrings. Sollte ein unvorhersehbarer Kontakt zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil über eine Umfangsfläche des Flanschverbindungs- Isolierrings stattfinden, dient die komplette Beschichtung des Flanschverbindungs-Isolierrings dazu, dass die elektrische Isolierung der Flanschteile voneinander nicht beeinträchtigt wird. Ferner bevorzugt ist auf der Isolierschicht, welche auf der dem ersten Flanschteil und/oder dem zweiten Flanschteil zugewandten Fläche des Metallkörpers ausgebildet ist, eine Metallschicht vorgesehen. Durch die Metallschicht kann die darunterliegende Isolierschicht geschützt werden, ohne dass die Isolierfunktion der Isolierringanordnung gestört wird. Die Metallschicht dient auch dazu, eine Möglichkeit zu bieten, eine Oberflächenkontur des Flanschverbindungs-Isolierrings durch eine mechanische Bearbeitung zu beeinflussen. However, it is also possible that the metal body is completely coated with an insulating layer, in particular made of ceramic. This simplifies the manufacture of the flange connection insulating ring. Should unpredictable contact between the first flange portion and the second flange portion take place over a peripheral surface of the flange connection insulating ring, the complete coating of the flange connection insulating ring serves to prevent the electrical insulation of the flange portions from interfering with each other. Further preferably, a metal layer is provided on the insulating layer which is formed on the surface of the metal body facing the first flange part and / or the second flange part. Through the metal layer, the underlying insulating layer can be protected without the insulating function of the Isolierringanordnung is disturbed. The metal layer also serves to provide a possibility to influence a surface contour of the flange connection insulating ring by a mechanical processing.
Zur Verbesserung der Dichtigkeit der Isolierringanordnung ist es von Vorteil, wenn die Metallschicht eine Rautiefe Rz zwischen 23x10"6 m und 50x10"6 m, insbesondere eine Rautiefe Rz von 25x10"6 m, aufweist. Die metallische Schicht weist vorzugsweise Riefen auf, die durch eine spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen, hergestellt sind. Die Rautiefe Rz ist vorzugsweise je nach Anwendung einstellbar. To improve the tightness of the Isolierringanordnung, it is advantageous if the metal layer has a surface roughness Rz between 23x10 "6 m and 50x10 " 6 m, in particular a surface roughness Rz of 25x10 "6 m, the metallic layer preferably has grooves through A machining, in particular by turning, are produced The roughness depth Rz is preferably adjustable depending on the application.
Ferner bevorzugt ist ein Verhältnis einer Dicke der Isolierschicht zu einer Dicke des Metallkörpers 1 Zehntel. Somit wird die Isolierfunktion des Flanschverbindungs-Isolierrings bereitgestellt, ohne dass ein großer Aufbau des Flanschverbindungs-Isolierrings benötigt ist. Further, a ratio of a thickness of the insulating layer to a thickness of the metal body 1 is tenth. Thus, the insulating function of the flange connection insulating ring is provided without requiring a large structure of the flange connection insulating ring.
Eine absolute Dicke der Isolierschicht ist bevorzugt kleiner als 1 x 10"3 m, besonderes bevorzugt 0,5 x 10"3 m. Die Isolierschicht bleibt auf diese Weise eine nicht-drucktragende Schicht im Gegensatz zum dickeren, drucktragenden Metallkörper. An absolute thickness of the insulating layer is preferably less than 1 × 10 -3 m, particularly preferably 0.5 × 10 -3 m. The insulating layer remains in this way a non-pressure-bearing layer in contrast to the thicker, pressure-bearing metal body.
Weiterhin ist der Metallkörper des Flanschverbindungs-Isolierrings bevorzugt beidseitig mit einer Keramikschicht von einer Dicke von 0,5 x 10"3 m versehen, wobei der Flanschverbindungs-Isolierring einen Widerstand von größer als 200 x 106 Ohm bei einer Temperatur von 650°C und einer Spannung von 1000 V aufweist. Somit kann der Flanschverbindungs-Isolierring bei Flanschverbindungen unter hoher Temperatur benutzt werden. Durch die Durchschlagfestigkeit des Flanschverbindungs-Isolierrings wird eine isolierte Flanschverbindung zwischen zwei Rohrabschnitten hergestellt. Der Flanschverbindungs-Isolierring kann vorzugsweise als der innere Isolierring und/oder der äußere Isolierring der erfindungsgemäßen Flanschverbindung dienen. Furthermore, the metal body of the Flanschverbindungs insulating ring is preferably provided on both sides with a ceramic layer of a thickness of 0.5 x 10 "3 m, wherein the Flanschverbindungs insulating ring has a resistance greater than 200 x 10 6 ohms at a Temperature of 650 ° C and a voltage of 1000 V has. Thus, the flange connection insulating ring can be used in high temperature flange connections. The dielectric strength of the flange connection insulating ring produces an insulated flange connection between two pipe sections. The flange connection insulating ring can preferably serve as the inner insulating ring and / or the outer insulating ring of the flange connection according to the invention.
Ferner ist vorzugsweise der Flanschverbindungs-Isolierring mit einer Dichtung in einer Flanschverbindung angeordnet, wobei sich die Dichtung im Krafthauptschluss oder Kraftnebenschluss befindet. Als Krafthauptschluss ist der Zustand zu verstehen, bei dem alle Verbindungskräfte über die Dichtung übertragen werden. Further, preferably, the flange connection insulating ring is disposed with a gasket in a flanged connection, wherein the gasket is in the force main circuit or force shunt. The main force conclusion is the state in which all connecting forces are transmitted via the seal.
Vorzugsweise weist der Flanschverbindungs-Isolierring einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich mit Bezug auf eine Mittelachse des Flanschverbindungs-Isolierrings, wobei der innere Bereich eine kleinere Abmessung in Richtung der Mittelachse als der äußere Bereich aufweist. Somit kann der innere Bereich im eingebauten Zustand des Flanschverbindungs-Isolierrings in eine Flanschverbindung mit einem Spiel zwischen dem ersten Flanschteil und dem zweiten Flanschteil der Flanschverbindung angeordnet sein. Dies führt dazu, dass der äußere Bereich nur Verbindungskräfte, die durch eine Verbindungsvorrichtung verursacht werden, aufnimmt. Darüber hinaus kann der innere Bereich des Flanschverbindungs-Isolierrings den Innendruck des Mediums tragen. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Gleiche Bezugszeichen verweisen in den verschiedenen Figuren jeweils auf gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach gleiche Elemente. Es zeigt: Preferably, the flange connection insulating ring has an inner portion and an outer portion with respect to a center axis of the flange connection insulating ring, the inner portion having a smaller dimension in the direction of the center axis than the outer portion. Thus, in the installed state of the flange connection insulating ring, the inner portion may be arranged in a flange connection with clearance between the first flange part and the second flange part of the flange connection. As a result, the outer area receives only connection forces caused by a connection device. In addition, the inner portion of the flange connection insulating ring can support the internal pressure of the medium. Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. Identical reference numbers refer in the various figures to identical or at least functionally identical elements. It shows:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer Flanschverbindung gemäß einem ersten Fig. 1 is a simplified sectional view of a flange according to a first
Ausführungsbeispiel der Erfindung,  Embodiment of the invention,
Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht einer Isolierringanordnung, die bei der Fig. 2 is a simplified plan view of a Isolierringanordnung, in the
Flanschverbindung von Fig. 1 benutzt ist,  Flange connection of Fig. 1 is used,
Fig. 3 eine vereinfachte Schnittansicht (Schnitt A-A) der Isolierringanordnung von Fig. 2, 3 is a simplified sectional view (section A-A) of the Isolierringanordnung of Fig. 2,
Fig. 4 ein vergrößerter Abschnitt der Flanschverbindung von Fig. 1 , Fig. 5 ein vergrößerter Abschnitt einer Flanschverbindung gemäß einem zweiten Fig. 4 is an enlarged portion of the flange of Fig. 1, Fig. 5 is an enlarged portion of a flange according to a second
Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 6 ein vergrößerter Abschnitt einer Flanschverbindung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Embodiment of the invention, 6 is an enlarged portion of a flange according to a third embodiment of the invention,
Fig. 7 eine vereinfachte Schnittansicht eines Flanschverbindungs-Isolierrings gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 8 eine vereinfachte Schnittansicht eines Flanschverbindungs-Isolierrings gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 is a simplified sectional view of a flange connection insulating ring according to a fourth embodiment of the invention, and Fig. 8 is a simplified sectional view of a flange connection insulating ring according to a fifth embodiment of the invention.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine Flanschverbindung 1 zur Herstellung einer elektrisch isolierten Verbindung zwischen zwei Rohrabschnitten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Flanschverbindung 1 ein erstes Flanschteil 2, ein zweites Flanschteil 3 und eine Isolierringanordnung 5, welche zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 angeordnet ist. Die Isolieranordnung 5 stellt eine elektrische Isolation zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 bereit. Hereinafter, a flange joint 1 for producing an electrically insulated connection between two pipe sections according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. As can be seen from FIG. 1, the flange connection 1 comprises a first flange part 2, a second flange part 3 and an insulating ring arrangement 5, which is arranged between the first flange part 2 and the second flange part 3. The insulating arrangement 5 provides an electrical insulation between the first flange part 2 and the second flange part 3.
Das erste Flanschteil 2 und das zweite Flanschteil 3 erstrecken sich entlang einer Längsachse L der Rohrabschnitte und sind über Verbindungskräfte mittels einer Verbindungsvorrichtung 4 miteinander verbunden. The first flange part 2 and the second flange part 3 extend along a longitudinal axis L of the pipe sections and are connected to one another via connecting forces by means of a connecting device 4.
Die Verbindungsvorrichtung 4 weist insbesondere eine Vielzahl von Schraubverbindungen 40 auf. Die durch die Schraubverbindungen 40 verursachten Verbindungskräfte sind bevorzugt Vorspannkräfte. Vorzugsweise ist die Verbindungsvorrichtung 4 mittels einer Vielzahl von Isolierhülsen 41 und Isolierscheiben 42 elektrisch isoliert. Die Isolierhülsen 41 und die Isolierscheiben 42 sind bevorzugt aus Keramik ausgebildet. The connecting device 4 has in particular a multiplicity of screw connections 40. The connection forces caused by the screw connections 40 are preferably preload forces. Preferably, the connecting device 4 is electrically insulated by means of a plurality of insulating sleeves 41 and insulating 42. The insulating sleeves 41 and the insulating discs 42 are preferably formed of ceramic.
Die Isolierringanordnung 5, welche insbesondere direkt an einer Rohröffnung 10 angeordnet ist, weist einen äußeren Isolierring 50 und einen inneren Isolierring 51 mit Bezug auf die Längsachse L der Rohrabschnitte auf (Figuren 1 bis 3). Der äußere Isolierring 50 und der innere Isolierring 51 sind konzentrisch zueinander angeordnet und mindestens teilweise aus einem Isoliermaterial ausgebildet. Somit wird eine elektrische Isolierung der Flanschteile 2, 3 voneinander gewährleistet. The Isolierringanordnung 5, which is in particular arranged directly on a pipe opening 10, has an outer insulating ring 50 and an inner insulating ring 51 with respect to the longitudinal axis L of the pipe sections (Figures 1 to 3). The outer insulating ring 50 and the inner insulating ring 51 are arranged concentrically with each other and at least partially formed of an insulating material. Thus, an electrical insulation of the flange parts 2, 3 is ensured from each other.
Wie in Figur 4 veranschaulicht ist, weist insbesondere der äußere Isolierring 50 einen ersten Metallkörper 70 auf, welcher mit einer ersten Isolierschicht 71 auf einer dem ersten Flanschteil 2 zugewandten Fläche 72 und einer dem zweiten Flanschteil 3 zugewandten Fläche 73 des ersten Metallkörpers 70 versehen ist. Der innere Isolierring 51 ist in ähnlicher Weise ausgestaltet. So weist bevorzugt der innere Isolierring 51 einen zweiten Metallkörper 74 auf, der mit einer zweiten Isolierschicht 75 auf einer dem ersten Flanschteil 2 zugewandten Fläche 76 und einer dem zweiten Flanschteil 3 zugewandten Fläche 77 des zweiten Metallkörpers 74 überzogen ist. Durch die Benutzung von Metall für die Isolierringe 50, 51 wird eine Abweichung zwischen der thermischen Dehnung der Isolierringen 50, 51 und der Flanschteile 2, 3 geringer. Dies ist bei einer vorgespannten Flanschverbindung besonders vorteilhaft, wobei geringere Vorspannkräfte gewählt werden können. Anderenfalls müssten die Vorspannkräfte größer sein, um einen Unterschied in der thermischen Dehnung zwischen der Isolierringe und der Flanschteile zu kompensieren. As illustrated in FIG. 4, in particular, the outer insulating ring 50 has a first metal body 70, which is provided with a first insulating layer 71 on a surface 72 facing the first flange part 2 and a surface 73 of the first metal body 70 facing the second flange part 3. The inner insulating ring 51 is configured in a similar manner. Thus, the inner insulating ring 51 preferably has a second metal body 74, which is coated with a second insulating layer 75 on a surface 76 facing the first flange part 2 and a surface 77 of the second metal body 74 facing the second flange part 3. By using metal for the insulating rings 50, 51, a deviation between the thermal expansion of the insulating rings 50, 51 and the flange parts 2, 3 becomes smaller. This is particularly advantageous in a preloaded flange connection, wherein lower preload forces can be selected. Otherwise, the biasing forces would have to be greater to compensate for a difference in thermal expansion between the insulating rings and the flange parts.
Alternativ können der innere Isolierring 51 und der äußere Isolierring 50 vollständig aus Keramik ausgebildet sein. Durch die zweiteilige Ausführung der Isolierringanordnung 5 kann sichergestellt werden, dass der innere Isolierring 51 und der äußere Isolierring 50 den Kräften, mit denen sie jeweils beansprucht werden, besser standhalten. Die Wahrscheinlichkeit eines spontanen Versagens der Isolierringanordnung, insbesondere des inneren Isolierrings, wird dadurch erheblich verringert. Somit wird ein sicherer Betrieb einer Anlage, bei welcher eine erfindungsgemäße Flanschverbindung 1 angewandt ist, gewährleistet. Alternatively, the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 may be formed entirely of ceramics. By the two-part design of the Isolierringanordnung 5 can be ensured that the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 better withstand the forces with which they are each claimed. The likelihood of spontaneous failure of the Isolierringanordnung, in particular the inner insulating ring is thereby significantly reduced. Thus, a safe operation of a system in which a flange 1 according to the invention is applied ensures.
Der äußere Isolierring 50 steht im verbundenen Zustand der Flanschteile 2, 3 in Kontakt mit dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3. Dadurch definiert der äußere Isolierring 50 einen ersten Flanschabstand d1 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3. In diesem Zustand ist der erste Flanschabstand d1 gleich mit einer ersten Dicke k1 des äußeren Isolierrings 50 in Richtung der Längsachse L.  The outer insulating ring 50 is in the connected state of the flange parts 2, 3 in contact with the first flange 2 and the second flange 3. Thus, the outer insulating ring 50 defines a first flange distance d1 between the first flange 2 and the second flange 3. In this state is the first flange distance d1 equal to a first thickness k1 of the outer insulating ring 50 in the direction of the longitudinal axis L.
Ferner ist das erste Flanschteil 2 mit einem ersten Absatz 20 und das zweite Flanschteil 3 mit einem zweiten Absatz 30 versehen. Der erste Absatz 20 und der zweite Absatz 30 definieren einen zweiten Flanschabstand d2 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3, welcher größer als der erste Flanschabstand d1 ist. Der innere Isolierring 51 weist eine zweite Dicke k2 in Richtung der Längsachse L auf. Vorzugsweise ist die erste Dicke k1 des äußeren Isolierrings 50 gleich mit der zweiten Dicke k2 des inneren Isolierrings 51 . Alternativ kann die zweite Dicke k2 auch kleiner als die erste Dicke k1 sein. Furthermore, the first flange part 2 is provided with a first shoulder 20 and the second flange part 3 is provided with a second shoulder 30. The first step 20 and the second step 30 define a second flange distance d2 between the first flange part 2 and the second flange part 3 which is larger than the first flange distance d1. The inner insulating ring 51 has a second thickness k2 in the direction of the longitudinal axis L. Preferably, the first thickness k1 of the outer insulating ring 50 is equal to the second thickness k2 of the inner insulating ring 51. Alternatively, the second thickness k2 may also be smaller than the first thickness k1.
Der innere Isolierring 51 ist innerhalb des zweiten Flanschabstands d2 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 angeordnet. Dadurch ist der innere Isolierring 51 mit einem ersten Spiel s1 in Längsachsenrichtung in Bezug auf das erste Flanschteil 2 und mit einem zweiten Spiel s2 in Längsachsenrichtung in Bezug auf das zweite Flanschteil 3 eingebaut. Das erste Spiel s1 und das zweite Spiel s2 sind vorzugsweise gleich groß und in der Größenordnung von 0,1 - 0,01 mm. Weiterhin weist das erste Flanschteil 2 eine erste Ausnehmung 21 und das zweite Flanschteil 3 eine zweite Ausnehmung 31 auf. In den Ausnehmungen 21 , 31 sind Dichtungen 8 angeordnet, die gegen den inneren Isolierring 51 gedrückt sind. Die Dichtungen 8 sind vorzugsweise als Metallringe ausgebildet. The inner insulating ring 51 is disposed within the second flange gap d2 between the first flange part 2 and the second flange part 3. Thereby, the inner insulating ring 51 is installed with a first clearance s1 in the longitudinal axis direction with respect to the first flange part 2 and with a second clearance s2 in the longitudinal axis direction with respect to the second flange part 3. The first game s1 and the second game s2 are preferably the same size and of the order of 0.1 - 0.01 mm. Furthermore, the first flange part 2 has a first recess 21 and the second flange part 3 has a second recess 31. In the recesses 21, 31 seals 8 are arranged, which are pressed against the inner insulating ring 51. The seals 8 are preferably formed as metal rings.
In diesem Ausführungsbeispiel stehen die Dichtungen 8 im Kraftnebenschluss. Das heißt, dass die durch die Verbindungsvorrichtung 4 verursachten Verbindungskräfte durch die Dichtungen 8 nur solange übertragen werden, bis eine Blocklage während des Einbaus der Dichtungen 8 erreicht ist. Unter Blocklage ist die Lage zu verstehen, in der die Flanschteile 2, 3 mit dem äußeren Isolierring 50 in Kontakt sind. Im Kraftnebenschluss wird nur ein Teil der Verbindungskräfte über die Dichtungen 8 übertragen. Dieser Teil der Verbindungskräfte entspricht der Dichtungskräfte der Dichtungen 8. Die Dichtungen 8 sind ferner bevorzugt gleichmäßig komprimiert. In this embodiment, the seals 8 are in the force shunt. This means that the connection forces caused by the connecting device 4 are transmitted through the seals 8 only until a block position is reached during the installation of the seals 8. Under block position is to be understood the situation in which the flange parts 2, 3 with the outer insulating ring 50 in contact. In force shunt only a part of the connection forces is transmitted through the seals 8. This part of the connection forces corresponds to the sealing forces of the seals 8. The seals 8 are further preferably uniformly compressed.
Darüber hinaus wird der innere Isolierring 51 aufgrund der vorgesehenen Spiele s1 , s2 nur mit dem Teil der Verbindungskräfte beansprucht, welcher durch die Dichtungen 8 übertragen wird. Während des Betriebs nimmt der innere Isolierring 51 ferner einen Innendruck eines in den Rohrabschnitten befindlichen Mediums auf. In addition, due to the intended clearance s1, s2, the inner insulating ring 51 is stressed only with the part of the connection forces transmitted through the seals 8. During operation, the inner insulating ring 51 further receives an internal pressure of a medium located in the pipe sections.
Auf der anderen Seite trägt der äußere Isolierring 50 den Rest der Verbindungskräfte. Der Teil der Verbindungskräfte, welcher über den äußeren Isolierring 50 übertragen wird, ist größer als der, der über den inneren Isolierring 51 abgeleitet wird. Die Isolierringanordnung 5 ist derart ausgebildet, dass die Verbindungskräfte auf dem äußeren Ring die Verbindungskräfte, die auf dem inneren Ring anliegen, um ein Vielfaches, insbesondere um ein 5-faches bis ein 10-faches überschreiten. On the other hand, the outer insulating ring 50 carries the rest of the connection forces. The part of the connection forces transmitted through the outer insulating ring 50 is larger than that derived from the inner insulating ring 51. The Isolierringanordnung 5 is formed such that the connection forces on the outer ring, the connection forces, which rest on the inner ring, by a multiple, in particular by a 5-fold to a 10-fold exceed.
Aufgrund seiner Positionierung ist der äußere Isolierring 50 vor hohen Drücken aufgrund eines Mediums weitgehend geschützt. Der äußere Isolierring 50 kann dadurch sehr gut die Verbindungskräfte aufnehmen, da der äußere Isolierring 50 keine Dichtfunktion übernehmen muss und weit weniger stark den Designkriterien zur Kompensation von Temperaturgradienten unterworfen ist. Due to its positioning, the outer insulating ring 50 is largely protected from high pressures due to a medium. The outer insulating ring 50 can thereby very well absorb the connection forces, since the outer insulating ring 50 does not have to assume a sealing function and is far less subject to the design criteria for compensating for temperature gradients.
Der äußere Isolierring ist bevorzugt mit einer großen Auflagefläche ausgestattet, um den mechanischen Druck durch die Verbindungskräfte, insbesondere durch die Vorspannkräfte bei einer vorgespannten Flanschverbindung, gut zu verteilen. Die Trennung der mechanischen Belastung der Isolierring 50, 51 führt dazu, dass der innere Ring 51 eine kleinere Abmessung in radialer Richtung, senkrecht zur Längsachsenrichtung, als der äußere Isolierring 50 aufweisen kann. The outer insulating ring is preferably provided with a large bearing surface in order to distribute the mechanical pressure by the connecting forces, in particular by the biasing forces in a prestressed flange connection, well. The separation of the mechanical load of the insulating ring 50, 51 results in that the inner ring 51 may have a smaller dimension in the radial direction, perpendicular to the longitudinal axis direction, than the outer insulating ring 50.
Insbesondere haben der äußere innere Isolierring 51 eine erste Wandstärke t1 und der innere Isolierring 51 eine zweite Wandstärke t2 in radialer Richtung, welche kleiner als die erste Wandstärke t1 ist. Das heißt, dass ein Verhältnis von Außenradius zu Innenradius beim inneren Isolierring 51 kleiner als das entsprechende Verhältnis beim äußeren Isolierring 50 ist. In particular, the outer inner insulating ring 51 has a first wall thickness t1 and the inner insulating ring 51 has a second wall thickness t2 in the radial direction, which is smaller than the first wall thickness t1. That is, a ratio of outer radius to inner radius of the inner insulating ring 51 is smaller than the corresponding ratio of the outer insulating ring 50.
Durch diese Ausgestaltung des inneren Isolierrings 51 werden zum Einen die im inneren Isolierring 51 auftretenden thermischen Spannungen minimiert. Zum Anderen ist die Isolierringanordnung 5 kompakt ausgebildet. On account of this configuration of the inner insulating ring 51, the thermal stresses occurring in the inner insulating ring 51 are minimized. On the other hand, the Isolierringanordnung 5 is compact.
Bevorzugt ist der Isolierring 50, welcher vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,1 - 0,5mm annimmt, um den inneren Isolierring 51 mit einem dritten Spiel s3 angeordnet. Alternativ wäre aber auch eine Anordnung des äußeren Isolierrings 50 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 jeweils um die Schraubverbindungen 40 herum denkbar. Preferably, the insulating ring 50, which preferably assumes a value in the range of 0.1 - 0.5 mm, is arranged around the inner insulating ring 51 with a third clearance s3. Alternatively, however, an arrangement of the outer insulating ring 50 between the first flange 2 and the second flange 3 respectively around the screw 40 would be conceivable around.
Es sei hier angemerkt, dass zur Vereinfachung der Darstellung die Figuren 1 bis 3 ohne das Spiel s3 gezeichnet sind. It should be noted here that to simplify the illustration, FIGS. 1 to 3 are drawn without the game s3.
Zum Zentrieren des äußeren Isolierrings 50 in Bezug auf die Längsachse L der Rohrabschnitte sind bevorzugt das erste Flanschteil 2 und das zweite Flanschteil 3 mit einer Zentriervorrichtung 6 versehen. Die Zentriervorrichtung 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Vorsprung 60 am ersten Flanschteil 2 und einen zweiten Vorsprung 61 am zweiten Flanschteil 3, welche insbesondere ringförmig ausgebildet sind. Der äußere Isolierring 50 liegt im verbundenen Zustand der Flanschteile 2, 3 an der Zentriervorrichtung 6 an. For centering the outer insulating ring 50 with respect to the longitudinal axis L of the pipe sections, the first flange part 2 and the second flange part 3 are preferably provided with a centering device 6. The centering device 6 comprises in this embodiment, a first projection 60 on the first flange 2 and a second projection 61 on the second flange 3, which are in particular annular. The outer insulating ring 50 is in the connected state of the flange 2, 3 on the centering device 6 at.
Ferner ist der äußere Isolierring 50 aus einem ersten Teil 50a und einem zweiten Teil 50b geformt (Figur 2), was das Einbauen des äußeren Isolierrings 50 in die Flanschverbindung 1 erleichtert. Further, the outer insulating ring 50 is formed of a first part 50 a and a second part 50 b (FIG. 2), which facilitates the installation of the outer insulating ring 50 into the flange joint 1.
Durch die erfindungsgemäße Flanschverbindung 1 werden eine elektrisch isolierte und druckdichte Verbindung von Rohrabschnitten unter hohem Innendruck und hoher Temperatur sichergestellt. Unter hohem Innendruck ist ein Druck von größer als 350 x 105 Pa, insbesondere 380 x 105 Pa zu verstehen. Unter hoher Temperatur ist eine Temperatur von größer als 500, insbesondere 580 Grad Celsius zu verstehen. Die zweiteilige Ausführung der Isolierringanordnung 5 ermöglicht eine getrennte konstruktive Optimierung der Isolierringe 50, 51 auf die Druck-, Temperatur- und Kraft-Randbedingungen. Der innere Isolierring 51 ist so weit wie möglich von den Verbindungskräften durch die Verbindungsvorrichtung 4 befreit, deren größter Teil vom äußeren Isolierring 50 aufgenommen wird. Durch die Aufgabenteilung erfahren beide Isolierringe 50, 51 einachsige Lasten, wodurch die Spannungsverteilung der resultierenden Beanspruchung werkstoffgerechter ausfällt. The inventive flange connection 1 ensures an electrically isolated and pressure-tight connection of pipe sections under high internal pressure and high temperature. High internal pressure is to be understood as meaning a pressure of greater than 350 × 10 5 Pa, in particular 380 × 10 5 Pa. By high temperature is meant a temperature of greater than 500, in particular 580 degrees Celsius. The two-part design of Isolierringanordnung 5 allows separate structural optimization of the insulating rings 50, 51 on the pressure, temperature and force boundary conditions. The inner insulating ring 51 is as far as possible freed from the connecting forces by the connecting device 4, the largest part of which is received by the outer insulating ring 50. Due to the division of tasks, both insulating rings 50, 51 experience uniaxial loads, as a result of which the stress distribution of the resulting stress is material-appropriate.
Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Flanschverbindung 1 bieten elektrische Hochdruck-Dampferzeugeranlagen, Warmhaltevorrichtungen für Hochdruck-Rohrleitungen, Einrichtungen für Online-Korrosionsmessungen von heißen Rohrleitungen mittels Impedanz- Spektroskopie, aktiver Korrosionsschutz für Rohrleitungen unter hohen Temperaturen und Drücken, sowie endotherme chemische Syntheseprozesse. Applications of the flange connection 1 according to the invention include electric high-pressure steam generator systems, high-pressure pipe holding devices, online corrosion measurement devices for hot pipelines by means of impedance spectroscopy, active corrosion protection for pipelines under high temperatures and pressures, and endothermic chemical synthesis processes.
Eine vielsprechende Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Flanschverbindung 1 sind Bauteile in gefeuerten Dampferzeugern, die zur Steigerung der Lastgradienten bei vertretbarer Ermüdung mit einer Beheizung versehen sind. Somit lässt sich beispielsweise die Warmhaltung eines Rohrabschnitts während eines kurzfristigen Stillstandes des Dampferzeugers realisieren. Die erfindungsgemäße Flanschverbindung 1 würde es ermöglichen, diese Rohrleitungsabschnitte direkt elektrisch zu beheizen. A promising application possibility of the flange connection 1 according to the invention are components in fired steam generators, which are provided with heating in order to increase the load gradients with acceptable fatigue. Thus, for example, the keeping warm of a pipe section during a short-term shutdown of the steam generator can be realized. The flange connection 1 according to the invention would make it possible to directly electrically heat these pipe sections.
Ferner ist eine Möglichkeit zur Bestimmung der Korrosionsrate das Prinzip der Impedanzspektroskopie. Der Polarisationswiderstand eines der Korrosion ausgesetzten Bauteils ist dabei die Größe, anhand der sich der Fortschritt der Korrosion bestimmen lässt. Um die Impedanzspektroskopie durchführen zu können, muss an das zu untersuchende Bauteil eine Wechselspannung angelegt werden. Das Verfahren wird allerdings noch an Probekörpern ausgeführt, welche nicht mit dem Rohrleitungssystem selbst verbunden sind. Die erfindungsgemäße Flanschverbindung 1 würde es ermöglichen, die Impedanzspektroskopie direkt an den von der Korrosion betroffenen, dampfführenden Rohrleitungsabschnitten durchzuführen. Somit wären direkte Aussagen über die in-situ Korrosion der Rohrleitung möglich. Furthermore, one possibility for determining the corrosion rate is the principle of impedance spectroscopy. The polarization resistance of a component exposed to corrosion is the size by means of which the progress of the corrosion can be determined. In order to perform the impedance spectroscopy, an alternating voltage must be applied to the component to be examined. However, the process is still carried out on test specimens, which are not connected to the piping system itself. The flange connection 1 according to the invention would make it possible to carry out the impedance spectroscopy directly on the corrosion-affected, steam-carrying pipe sections. Thus, direct statements about the in-situ corrosion of the pipeline would be possible.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Bezug auf die Figur 5 beschrieben. Hereinafter, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet grundsätzlich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der innere Isolierring 51 eine kleinere zweite Dicke k2 in Richtung der Längsachse L als die erste Dicke k1 des äußeren Isolierrings 50 aufweist. Ferner ist vorzugsweise der erste Flanschabstand d1 , welcher durch den äußeren Isolierring 50 definiert ist, gleich mit dem zweiten Flanschabstand d2, innerhalb dessen der innere Isolierring 51 angeordnet ist. The second embodiment of the present invention basically differs from the first embodiment in that the inner insulating ring 51 has a smaller second thickness k2 in the direction of the longitudinal axis L than the first thickness k1 of the outer insulating ring 50. Further, preferably, the first flange distance d1 defined by the outer insulating ring 50 is equal to the second flange distance d2 within which the inner insulating ring 51 is disposed.
Durch die kleinere zweite Dicke k2 des inneren Isolierrings 51 im Vergleich zur ersten Dicke k1 des äußeren Isolierrings 50 sind das erste Spiel s1 zwischen dem inneren Isolierring 51 und dem ersten Flanschteil 2 sowie das zweite Spiel s2 zwischen dem inneren Isolierring 51 und dem zweiten Flanschteil 3 bereitgestellt. Due to the smaller second thickness k2 of the inner insulating ring 51 compared to the first thickness k1 of the outer insulating ring 50, the first clearance s1 between the inner insulating ring 51 and the first flange portion 2 and the second clearance s2 between the inner insulating ring 51 and the second flange portion 3rd provided.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Isolierringanordnung 5 des zweiten Ausführungsbeispiels mit einem Abstand von der Rohröffnung 10 angeordnet ist. Der innere Isolierring 51 weist insbesondere einen Innendurchmesser i auf, welcher größer als der Durchmesser f der Rohröffnung 10 ist. Another difference between the first embodiment and the second embodiment is that the Isolierringanordnung 5 of the second embodiment is arranged at a distance from the tube opening 10. The inner insulating ring 51 has in particular an inner diameter i, which is greater than the diameter f of the tube opening 10.
Weiterhin sind im ersten Flanschteil 2 eine erste Nut 22 und im zweiten Flanschteil 3 eine zweite Nut 32 vorgesehen, in die die Dichtungen 8 eingesetzt sind. Die Dichtungen 8 stehen auch in diesem Ausführungsbeispiel im Kraftnebenschluss, wodurch der innere Isolierring 51 nur mit einem Teil der durch die Verbindungsvorrichtung 4 verursachten Verbindungskräfte im verbundenen Zustand der Flanschteile 2, 3 belastet wird. Den größten Teil der Verbindungskräfte trägt der äußere Isolierring 50. Furthermore, a first groove 22 and in the second flange 3, a second groove 32 are provided in the first flange 2, in which the seals 8 are used. The seals 8 are also in this embodiment, the force shunt, whereby the inner insulating ring 51 is loaded only with a part of the connection forces caused by the connecting device 4 in the connected state of the flange 2, 3. The largest part of the connection forces carries the outer insulating ring 50th
In einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß der Figur 6 sind der äußere Isolierring 50 und der innere Isolierring 51 einstückig ausgebildet. Das heißt, dass die Isolierringanordnung 5 einen einzigen Flanschverbindungs-Isolierring 90 mit einem äußeren Bereich 91 und einem inneren Bereich 92 mit Bezug auf eine Mittelachse M des Flanschverbindungs-Isolierrings 90 aufweist. Die Mittelachse M entspricht im verbundenen Zustand der Flanschteile 2, 3 der Längsachse L der Rohrabschnitte. Der äußere Bereich 91 des Flanschverbindungs-Isolierrings 90 entspricht dem äußeren Isolierring 50 und der innere Bereich 92 dem inneren Isolierring 51 . In die Figur 6 sind zum besseren Verständnis der innere Isolierring 51 und der äußere Isolierring 50 gestrichelt eingezeichnet. Der innere Bereich 92 und der äußere Bereich 91 sind mit einer dritten Dicke k3 in Richtung der Längsachse L ausgebildet. Die dritte Dicke k3 entspricht der Dicke des Metallkörpers 93. In a third embodiment of the invention according to the figure 6, the outer insulating ring 50 and the inner insulating ring 51 are integrally formed. That is, the insulating ring assembly 5 has a single flange connection insulating ring 90 having an outer portion 91 and an inner portion 92 with respect to a center axis M of the flange connection insulating ring 90. The central axis M corresponds in the connected state of the flange parts 2, 3 of the longitudinal axis L of the pipe sections. The outer portion 91 of the flange connection insulating ring 90 corresponds to the outer insulating ring 50 and the inner portion 92 to the inner insulating ring 51. In the figure 6, the inner insulating ring 51 and the outer insulating ring 50 are shown in dashed lines for a better understanding. The inner region 92 and the outer region 91 are formed with a third thickness k3 in the direction of the longitudinal axis L. The third thickness k3 corresponds to the thickness of the metal body 93.
Die einteilige Ausführung der Isolierringanordnung 5 ist möglich, wenn der Flanschverbindungs-Isolierring 90 aus einem Metallkörper 93 ausgebildet ist, welcher mit einer Isolierschicht 94 auf den dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 zugewandten Seiten 95, 96 versehen ist. Hierbei ist der Flanschverbindungs-Isolierring 90 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 ohne Spiel angeordnet. Der Flanschverbindungs-Isolierring 90 trägt den Innendruck sowie die Verbindungskräfte der Verbindungsvorrichtung 4. Ferner befinden sich die Dichtungen 8 befinden sich im Kraftnebenschluss. Allerdings können die Dichtungen 8 bei der Benutzung des Flanschverbindungs-Isolierrings 90 auch im Krafthauptschluss stehen. Befindet sich eine Dichtung im Krafthauptschluss, dann werden bei einer Flanschverbindung die Verbindungskräfte einer Verbindungsvorrichtung vollständig durch die Dichtung übertragen. The one-piece design of the Isolierringanordnung 5 is possible when the Flanschverbindungs insulating ring 90 is formed of a metal body 93 which is provided with an insulating layer 94 on the first flange 2 and the second flange 3 facing sides 95, 96. Here, the flange connection insulating ring 90 is disposed between the first flange part 2 and the second flange part 3 without play. The Flanschverbindungs insulating ring 90 carries the internal pressure and the connecting forces of the connecting device 4. Further, the seals 8 are in the force shunt. However, when using the flange connection insulating ring 90, the seals 8 may also be in the force main connection. If there is a seal in the force main connection, then in a flange connection, the connection forces of a connection device are completely transmitted through the seal.
Es ist ferner möglich, dass der innere Bereich 92 eine kleinere Abmessung in Richtung einer Mittelachse M als der äußere Bereich 91 aufweist. Dabei kann der innere Bereich 92 mit Spiel in Bezug auf das erste Flanschteil 2 und/oder das zweite Flanschteil 3 angeordnet sein. It is also possible that the inner region 92 has a smaller dimension in the direction of a central axis M than the outer region 91. In this case, the inner region 92 can be arranged with play in relation to the first flange part 2 and / or the second flange part 3.
Vorteilhafterweise ist ein Verhältnis einer Dicke der Isolierschicht 94 zu der Dicke k3 des Metallkörpers 93 ein Zehntel. Insbesondere weist die Isolierschicht 94 eine Dicke von 0.5 x 10"3 m, wobei der Isolierring einen Widerstand von größer als 200 x 106 Ohm bei einer Temperatur von 650 Grad Celsius und einer Spannung von 1000 V aufweist. Advantageously, a ratio of a thickness of the insulating layer 94 to the thickness k3 of the metal body 93 is one-tenth. In particular, the insulating layer 94 has a thickness of 0.5 × 10 -3 m, wherein the insulating ring has a resistance greater than 200 × 10 6 ohms at a temperature of 650 degrees Celsius and a voltage of 1000 V.
Somit ist der Flanschverbindungs-Isolierring 90 geeignet für eine Flanschverbindung 1 für Rohrabschnitte mit einem Medium unter hoher Temperatur und hohem Druck. Thus, the flange connection insulating ring 90 is suitable for a flange joint 1 for pipe sections with a medium under high temperature and high pressure.
Figur 7 zeigt einen Flanschverbindungs-Isolierring 90 im nicht eingebauten Zustand gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Flanschverbindungs-Isolierring 90 weist einen Metallkörper 93 auf, welcher mit einer insbesondere aus Keramik ausgebildeten Isolierschicht 97 komplett umgeben ist. Auf der Isolierschicht 97 auf den dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 zugewandten Seiten 95, 96 ist vorzugsweise eine zusätzliche Metallschicht 97 geformt. Figure 7 shows a flange connection insulating ring 90 in the uninstalled state according to a fourth embodiment of the present invention. The Flanschverbindungs insulating ring 90 has a metal body 93, which is completely surrounded by an insulating layer 97 formed in particular of ceramic. On the insulating layer 97 on the first flange 2 and the second flange 3 facing sides 95, 96, an additional metal layer 97 is preferably formed.
Die Metallschicht 97 ist spanend ausgebildet und weist in vorteilhafter Weise eine Rautiefe Rz zwischen 25 x 10"6 m und 50 x 10"6 m, insbesondere eine Rautiefe Rz von 25 x 10"6 m, auf. The metal layer 97 is formed by machining and advantageously has a surface roughness Rz between 25 × 10 -6 m and 50 × 10 -6 m, in particular a surface roughness Rz of 25 × 10 -6 m.
Durch die vorgesehene Metallschicht 97 ist zum Einen die Isolierschicht 94 geschützt und zum Anderen eine Dichtigkeit einer Flanschverbindung, bei der der Flanschverbindungs- Isolierring 90 benutzt wird, sichergestellt. In Figur 8 ist ein Flanschverbindungs-Isolierring 90 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Flanschverbindungs-Isolierring 90 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus zwei Metallkörpern 93 ausgebildet, welche mit einer Klebeschicht 98 miteinander verbunden sind, die Isoliereigenschaften aufweist. Somit wird bei Verwendung des Flanschverbindungs- Isolierrings 90 in einer Flanschverbindung durch die isolierende Klebeschicht 98 des Flanschverbindungs-Isolierrings 90 eine elektrische Isolierung zwischen zwei Flanschteilen erzielt. Dabei ist die Klebeschicht 98 nicht das drucktragende Element, was schonend für die Klebeschicht wirkt. By the proposed metal layer 97, on the one hand the insulating layer 94 is protected and on the other hand, a tightness of a flange, in which the Flanschverbindungs- insulating ring 90 is used, ensured. FIG. 8 shows a flange connection insulating ring 90 according to a fifth exemplary embodiment of the invention. The flange connection insulating ring 90 is preferably formed in this embodiment of two metal bodies 93, which are interconnected with an adhesive layer 98 having insulating properties. Thus, by using the flange connection insulating ring 90 in a flange connection, the insulating adhesive layer 98 of the flange connection insulating ring 90 achieves electrical insulation between two flange parts. In this case, the adhesive layer 98 is not the pressure-bearing element, which acts gently for the adhesive layer.
Die Klebeschicht 98 ist insbesondere aus Keramik ausgebildet. Ferner weist vorzugsweise die Klebeschicht 98 eine Dicke zwischen 0,1 mm und 1 mm auf. Vorteilhafterweise können jeweils die Metallkörper 93 zur Erhöhung der Dichtigkeit einer Flanschverbindung mit Riefen versehen sein. The adhesive layer 98 is formed in particular of ceramic. Further, preferably, the adhesive layer 98 has a thickness between 0.1 mm and 1 mm. Advantageously, in each case the metal body 93 can be provided with grooves in order to increase the tightness of a flange connection.
Alternativ kann bevorzugt eine Beschichtung der Metallkörper 93 auf den Stirnseiten des Flanschverbindungs-Isolierrings 90 aus einem Isoliermaterial, insbesondere Keramik, vorgesehen sein. Weiterhin bevorzugt kann eine Metallschicht auf der gebildeten Isolierschicht ausgebildet sein. Die Metallschicht kann hierbei vorteilhafterweise zur Erhöhung der Dichtigkeit einer Flanschverbindung mit Riefen versehen sein. Alternatively, preferably, a coating of the metal body 93 on the end faces of the flange connection insulating ring 90 of an insulating material, in particular ceramic, may be provided. Further preferably, a metal layer may be formed on the formed insulating layer. The metal layer may advantageously be provided with grooves to increase the tightness of a flange connection.
Der Flanschverbindungs-Isolierring 90 kann als der äußere Isolierring 50 und/oder der innere Isolierring 51 der erfindungsgemäßen Flanschverbindung 1 benutzt werden. So kann der Flanschverbindungs-Isolierring 90 zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 wie der Flanschverbindungs-Isolierring 90 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel (Figuren 4 und 5) angeordnet sein. The flange connection insulating ring 90 can be used as the outer insulating ring 50 and / or the inner insulating ring 51 of the flange connection 1 according to the invention. Thus, the flange connection insulating ring 90 may be disposed between the first flange part 2 and the second flange part 3 like the flange connection insulating ring 90 according to the first and second embodiments (Figs. 4 and 5).
Alternativ kann der Flanschverbindungs-Isolierring 90 dieses Ausführungsbeispiels in Alleinstellung zwischen dem ersten Flanschteil 2 und dem zweiten Flanschteil 3 wie der Flanschverbindungs-Isolierring 90 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel (Figur 6) angeordnet sein. Alternatively, the flange connection insulating ring 90 of this embodiment may be disposed alone between the first flange part 2 and the second flange part 3 like the flange connection insulating ring 90 according to the third embodiment (FIG. 6).
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 7 Bezug genommen. Bezugszeichenliste In addition to the above written description of the invention, reference is hereby made to the accompanying drawings in which the drawings of the invention in FIGS. 1 to 7 explicitly referred to. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Flanschverbindung 1 flange connection
2 erstes Flanschteil  2 first flange part
3 zweites Flanschteil  3 second flange part
4 Verbindungsvorrichtung 4 connection device
5 Isolierringanordnung  5 insulating ring arrangement
6 Zentriervorrichtung  6 centering device
8 Dichtung 8 seal
10 Rohröffnung  10 pipe opening
20 erster Absatz 20 first paragraph
21 erste Ausnehmung  21 first recess
22 erste Nut  22 first groove
30 zweiter Absatz  30 second paragraph
31 zweite Ausnehmung  31 second recess
32 zweite Nut 32 second groove
40 Schraubverbindung  40 screw connection
41 Isolierhülse  41 insulating sleeve
42 Isolierscheibe  42 insulating disc
50 äußerer Isolierring  50 outer insulating ring
50a erstes Teil des äußeren Isolierrings / erster Halbring) 50a first part of the outer insulating ring / first half ring)
50b zweites Teil des äußeren Isolierrings/ zweiter Halbring)  50b second part of the outer insulating ring / second half ring)
51 innerer Isolierring  51 inner insulating ring
60 erster Vorsprung  60 first advantage
61 zweiter Vorsprung  61 second lead
70 erster Metallkörper 70 first metal body
71 erste Isolierschicht  71 first insulating layer
72 dem ersten Flanschteil zugewandte Fläche des ersten Metallkörpers 72 of the first flange portion facing surface of the first metal body
73 dem zweiten Flanschteil zugewandten Fläche des ersten Metallkörpers73 the second flange facing surface of the first metal body
74 zweiter Metallkörper 74 second metal body
75 zweite Isolierschicht 75 second insulating layer
76 dem ersten Flanschteil zugewandte Fläche des zweiten Metallkörpers 76 facing the first flange portion of the second metal body
77 dem zweiten Flanschteil zugewandten Fläche des zweiten Metallkörpers77 the second flange facing surface of the second metal body
90 Flanschverbindungs-Isolierring 90 flange connection insulating ring
91 äußerer Bereich des Flanschverbindungs-Isolierrings  91 outer region of the flange connection insulating ring
92 innerer Bereich des Flanschverbindungs-Isolierrings 92 inner region of the flange connection insulating ring
93 Metallkörper des Flanschverbindungs-Isolierrings  93 Metal body of the flange connection insulating ring
94 Isolierschicht des Metallkörpers des Flanschverbindungs-Isolierrings Ί D 94 Insulating layer of the metal body of the flange connection insulating ring Ί D
95 dem ersten Flanschteil zugewandte Fläche des Metallkörpers des Flanschverbindungs- Isolierrings  95 facing the first flange portion of the metal body of the Flanschverbindungs- insulating ring
96 dem zweiten Flanschteil zugewandte Fläche des Metallkörpers des Flanschverbindungs-Isolierrings  96 facing the second flange portion of the metal body of the flange connection insulating ring
97 Metallschicht 97 metal layer
98 Klebeschicht 98 adhesive layer
d1 erster Flanschabstand an der Stelle des äußeren Isolierrings d1 first flange distance at the location of the outer insulating ring
d2 zweiter Flanschabstand an der Stelle des inneren Isolierrings d2 second flange distance at the location of the inner insulating ring
s1 erstes Spiel zwischen dem inneren Isolierring und dem ersten Flanschteil in Längsachsenrichtung s1 first game between the inner insulating ring and the first flange in the longitudinal axis direction
s2 zweites Spiel zwischen dem inneren Isolierring und dem zweiten Flanschteil in Längsachsenrichtung s2 second game between the inner insulating ring and the second flange in the longitudinal axis direction
s3 drittes Spiel zwischen dem ersten Isolierring und dem zweiten Isolierring in radialer Richtung s3 third game between the first insulating ring and the second insulating ring in the radial direction
t1 erste Wandstärke des äußeren Isolierrings t1 first wall thickness of the outer insulating ring
k1 erste Dicke des äußeren Isolierrings k1 first thickness of the outer insulating ring
t2 zweite Wandstärke des inneren Isolierrings t2 second wall thickness of the inner insulating ring
k2 zweite Dicke des inneren Isolierrings second thickness of the inner insulating ring
k3 Dicke des Metallrings des Flanschverbindungs-Isolierrings / dritte Dicke k3 thickness of the metal ring of the flange connection insulating ring / third thickness
i Innendurchmesser des inneren Isolierrings bzw. der Isolierringanordnung i inner diameter of the inner insulating ring and the Isolierringanordnung
f Innendurchmesser der Rohröffnung f Inner diameter of the pipe opening
L Längsachse der Rohrabschnitte L longitudinal axis of the pipe sections
M Mittelachse des Flanschverbindungs-Isolierrings M central axis of the flange connection insulating ring
A-A Schnitt A-A cut

Claims

Ansprüche Expectations
Flanschverbindung zur Herstellung einer elektrisch isolierten Verbindung zwischen zweiFlange connection to create an electrically insulated connection between two
Rohrabschnitten, umfassend: Pipe sections, comprising:
ein erstes Flanschteil a first flange part
(2) und ein zweites Flanschteil (2) and a second flange part
(3), welche sich entlang einer(3), which is located along a
Längsachse (L) der Rohrabschnitte erstrecken und mittels einerLongitudinal axis (L) of the pipe sections extend and by means of a
Verbindungsvorrichtung Connection device
(4) miteinander verbunden sind, und (4) are connected to each other, and
eine Isolierringanordnung (5) mit einem äußeren Isolierring (50) und einem inneren an insulating ring arrangement (5) with an outer insulating ring (50) and an inner one
Isolierring (51 ) mit Bezug auf die Längsachse (L) der Rohrabschnitte, welche zwischen dem ersten Flanschteil (2) und dem zweiten Flanschteil (3) angeordnet ist, Insulating ring (51) with respect to the longitudinal axis (L) of the pipe sections, which is arranged between the first flange part (2) and the second flange part (3),
wobei die Isolierringanordnung (5) mindestens teilweise aus einem Isoliermaterial, insbesondere Keramik, ausgebildet ist und eine elektrische Isolierung der Flanschteile (2, 3) voneinander bedingt. wherein the insulating ring arrangement (5) is at least partially made of an insulating material, in particular ceramic, and requires the flange parts (2, 3) to be electrically insulated from one another.
Flanschverbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Isolierring (50) im verbundenen Zustand der Flanschteile (2, 3) in Kontakt mit dem ersten Flanschteil (2) und dem zweiten Flanschteil (3) steht und einen ersten Flanschabstand (d1 ) zwischen dem ersten Flanschteil (2) und dem zweiten Flanschteil (3) definiert, und der innere Isolierring (51 ) mit einem ersten Spiel (s1 ) in Längsachsenrichtung in Bezug auf das erste Flanschteil (2) und/oder mit einem zweiten Spiel (s2) in Längsachsenrichtung in Bezug auf das zweite Flanschteil (3) angeordnet ist. Flange connection according to claim 1, characterized in that the outer insulating ring (50) is in contact with the first flange part (2) and the second flange part (3) in the connected state of the flange parts (2, 3) and a first flange distance (d1) between the first flange part (2) and the second flange part (3), and the inner insulating ring (51) with a first game (s1) in the longitudinal axis direction with respect to the first flange part (2) and / or with a second game (s2) is arranged in the longitudinal axis direction with respect to the second flange part (3).
Flanschverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Isolierring (51 ) eine kleinere Abmessung (k2) in Längsachsenrichtung als der äußere Isolierring (50) aufweist. Flange connection according to claim 2, characterized in that the inner insulating ring (51) has a smaller dimension (k2) in the longitudinal axis direction than the outer insulating ring (50).
Flanschverbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flanschteil (2) mit einem ersten Absatz (20) und/oder das zweite Flanschteil (3) mit einem zweiten Absatz (30) versehen sind, welcher einen zweiten Flanschabstand (d2) zwischen dem ersten Flanschteil (2) und dem zweiten Flanschteil (3) definiert, welcher größer als der erste Flanschabstand (d1 ) ist, wobei der innere Isolierring (51 ) innerhalb des zweiten Flanschabstands (d2) angeordnet ist. Flange connection according to claim 2 or 3, characterized in that the first flange part (2) is provided with a first shoulder (20) and/or the second flange part (3) is provided with a second shoulder (30), which has a second flange distance (d2). defined between the first flange part (2) and the second flange part (3), which is greater than the first flange distance (d1), the inner insulating ring (51) being arranged within the second flange distance (d2).
5. Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flanschteil (2) und/oder das zweite Flanschteil (3) mit einer Zentriervorrichtung (6) zum Zentrieren des äußeren Isolierrings (50) und/oder des inneren Isolierrings (51 ) in Bezug auf die Längsachse (L) der Rohrabschnitte versehen sind. 5. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first flange part (2) and / or the second flange part (3) with a centering device (6) for centering the outer insulating ring (50) and / or the inner insulating ring (51) are provided with respect to the longitudinal axis (L) of the pipe sections.
6. Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Isolierring (50) und/oder der innere Isolierring (51 ) einen Metallkörper (70, 74) aufweisen, welcher mit einer, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Isolierschicht (71 , 75), auf einer dem ersten Flanschteil (2) zugewandten Fläche (72, 76) und/oder auf einer dem zweiten Flanschteil (3) zugewandten Fläche (73, 77) des Metallkörpers (70, 74) versehen ist. 6. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the outer insulating ring (50) and / or the inner insulating ring (51) have a metal body (70, 74) which has an insulating layer (71, in particular made of ceramic, 75), on a surface (72, 76) facing the first flange part (2) and/or on a surface (73, 77) of the metal body (70, 74) facing the second flange part (3).
Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Isolierring (51 ) und/oder der äußere Isolierring (50) jeweils zwei Metallkörper (70, 74) aufweisen, welche mittels einer isolierenden, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Klebeschicht miteinander verbunden sind. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the inner insulating ring (51) and/or the outer insulating ring (50) each have two metal bodies (70, 74), which are connected to one another by means of an insulating adhesive layer, in particular made of ceramic .
Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Isolierring (51 ) und/oder der äußere Isolierring (50) vollständig aus Keramik ausgebildet sind. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the inner insulating ring (51) and/or the outer insulating ring (50) are made entirely of ceramic.
Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flanschteil (2) und/oder das zweite Flanschteil (3) eine Ausnehmung (21 , 31 ) oder eine Nut (22, 32) aufweisen, in welcher eine Dichtung (8) angeordnet ist, die gegen den inneren Isolierring (51 ) gedrückt ist. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first flange part (2) and/or the second flange part (3) have a recess (21, 31) or a groove (22, 32) in which a seal (8) is arranged, which is pressed against the inner insulating ring (51).
Flanschverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Isolierring (50) mehrteilig ausgebildet ist. Flange connection according to one of the preceding claims, characterized in that the outer insulating ring (50) is designed in several parts.
Flanschverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Isolierring und der innere Isolierring miteinander verbunden, insbesondere einstückig, ausgebildet sind. Flange connection according to one of claims 1 to 7 or 9, characterized in that the outer insulating ring and the inner insulating ring are connected to one another, in particular in one piece.
Flanschverbindungs-Isolierring, umfassend einen Metallkörper (93), welcher mit einer, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Isolierschicht (94), auf einer einem ersten Flanschteil (2) zugewandten Fläche (95) und/oder auf einer einem zweiten Flanschteil (3) zugewandten Fläche (96) des Metallkörpers (93) versehen ist. Flange connection insulating ring, comprising a metal body (93) which has an insulating layer (94), in particular made of ceramic, on a surface (95) facing a first flange part (2) and/or on a surface facing a second flange part (3). Surface (96) of the metal body (93) is provided.
13. Flanschverbindungs-Isolierring nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht (94) auf der dem ersten Flanschteil (2) zugewandten Fläche (95) und/oder dem zweiten Flanschteil (3) zugewandten Fläche (96) des Metallkörpers (93) eine Metallschicht (97) vorgesehen ist. 13. Flange connection insulating ring according to claim 12, characterized in that on the insulating layer (94) on the surface (95) facing the first flange part (2) and/or a metal layer (97) is provided on the surface (96) of the metal body (93) facing the second flange part (3).
14. Flanschverbindungs-Isolierring nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (97) Riefen aufweist. 14. Flange connection insulating ring according to claim 13, characterized in that the metal layer (97) has grooves.
15. Flanschverbindungs-Isolierring nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Dicke der Isolierschicht (94) zu einer Dicke (k3) des Metallkörpers (93) ein Zehntel ist. 15. Flange connection insulating ring according to one of claims 12 to 14, characterized in that a ratio of a thickness of the insulating layer (94) to a thickness (k3) of the metal body (93) is one tenth.
16. Flanschverbindungs-Isolierring nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper (93) beidseitig mit einer Keramikschicht mit einer Dicke von 0.5 x 10"3 m versehen ist, wobei der Flanschverbindungs-Isolierring (90) einen Widerstand von größer als 200 x 106 Ohm bei einer Temperatur von 650 Grad Celsius und einer Spannung von 1000 V aufweist. 16. Flange connection insulating ring according to one of claims 12 to 15, characterized in that the metal body (93) is provided on both sides with a ceramic layer with a thickness of 0.5 x 10 "3 m, the flange connection insulating ring (90) having a resistance of greater than 200 x 10 6 ohms at a temperature of 650 degrees Celsius and a voltage of 1000 V.
17. Flanschverbindungs-Isolierring nach einem der Ansprüche 12 bis 16, gekennzeichnet durch einen inneren Bereich (92) und einen äußeren Bereich (91 ) mit Bezug auf eine17. Flange connection insulating ring according to one of claims 12 to 16, characterized by an inner region (92) and an outer region (91) with respect to one
Mittelachse (M) des Flanschverbindungs-Isolierrings (90), wobei der innere Bereich (92) eine kleinere Abmessung in Richtung der Mittelachse (M) als der äußere Bereich (91 ) aufweist. Central axis (M) of the flange connection insulating ring (90), wherein the inner region (92) has a smaller dimension in the direction of the central axis (M) than the outer region (91).
18. Flanschverbindungs-Isolierring, umfassend zwei Metallkörper (93), welche mittels einer isolierenden, insbesondere aus Keramik ausgebildeten, Klebeschicht (98) miteinander verbunden sind. 18. Flange connection insulating ring, comprising two metal bodies (93), which are connected to one another by means of an insulating adhesive layer (98), in particular made of ceramic.
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