DE1217711B - Tight flange connection, especially for pressure vessels - Google Patents

Tight flange connection, especially for pressure vessels

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DE1217711B
DE1217711B DEG34156A DEG0034156A DE1217711B DE 1217711 B DE1217711 B DE 1217711B DE G34156 A DEG34156 A DE G34156A DE G0034156 A DEG0034156 A DE G0034156A DE 1217711 B DE1217711 B DE 1217711B
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DE
Germany
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flange
flange connection
flanges
screws
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Pending
Application number
DEG34156A
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German (de)
Inventor
Alan Henry Butler
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General Electric Co PLC
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General Electric Co PLC
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J13/00Covers or similar closure members for pressure vessels in general
    • F16J13/02Detachable closure members; Means for tightening closures

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

Description

Dichte Flanschverbindung, insbesondere für Druckbehälter Die Erfindung bezieht sich auf eine dichte, besonders für Druckbehälter geeignete Flanschverbindung mit Flanschverbindungsschrauben, die zu einer auf der Flanschtrennebene senkrechten Ebene abwechselnd gegeneinandergeneigt angeordnet sind.Tight flange connection, especially for pressure vessels The invention refers to a tight flange connection that is particularly suitable for pressure vessels with flange connection screws which are perpendicular to a Level are arranged alternately inclined to one another.

Bisher wurden bei der Herstellung von Druckgefäßen oder Druckbehältern, die aus mehreren Teilen bestehen, zwischen zwei Teilen derselben gewöhnlich Verbindungen vorgesehen, bei denen an jedem Behälterteil ein Flansch befestigt ist und diese beiden an der Verbindungsstelle aneinanderstoßenden Flansche durch Bolzen, Stifte oder ähnliche Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Die Flansche werden dabei an das Äußere des Druckgefäßes angeschweißt oder auf andere Art fest mit diesem verbunden. Dabei sind die Bolzen, Stifte oder sonstigen, die Flansche verbindenden Befestigungsmittel mit Abstand von den Wänden der Behälterteile angeordnet, so daß die in den Behälterwänden im Betrieb auftretenden, senkrecht zur Flanschteilfuge wirkenden Zugkräfte hohe Biegungsbeanspruchungen in den Bolzen usw. verursachen. Zwar können diese Spannungen in gewissem Ausmaß dadurch herabgesetzt werden, daß man statt der Schraubenbolzen oder Stifte Klammern verwendet, da eine Klammer die Flansche in größerer Nähe der Druckgefäßwandung erfassen kann, wodurch der Abstand von der neutralen Ebene der Flansche verringert werden kann, aber der grundlegende Nachteil aller Befestigungen dieser Art liegt darin, daß durch den Druck, dem die Behälterteile ausgesetzt sind, in den Flanschen sekundäre Spannungen hervorgerufen werden, die an den Verbindungsstellen der Flansche mit den Wänden der Behälterteile hohe Ringspannungen entstehen lassen. - Ein weiterer Nachteil dieser Befestigungsarten ist, daß die Flansche für die Anordnung der Verbindungsmittel und wegen der hohen Beanspruchungen breit und dick ausgeführt werden müssen, wodurch der Gesamtdurchmesser des Druckgefäßes unzweckmäßig vergrößert wird.So far, in the manufacture of pressure vessels or pressure vessels, which consist of several parts, usually connections between two parts of the same provided, in which a flange is attached to each container part and this two flanges butting against each other at the connection point by bolts, pins or similar fastening means are connected to one another. The flanges are welded to the outside of the pressure vessel or fixed to it in some other way tied together. Here are the bolts, pins or other connecting the flanges Fastening means arranged at a distance from the walls of the container parts, so that those occurring in the tank walls during operation, perpendicular to the flange part joint acting tensile forces cause high bending stresses in the bolts etc. It is true that these tensions can be reduced to a certain extent by the fact that instead of bolts or pins, brackets are used, as a bracket is the Can capture flanges in greater proximity to the pressure vessel wall, thereby increasing the distance from the neutral plane of the flanges can be decreased, but the basic one The disadvantage of all fastenings of this type is that the pressure exerted by the Container parts are exposed to secondary stresses in the flanges at the connection points of the flanges with the walls of the container parts allow high hoop stresses to arise. - Another disadvantage of these types of fastening is that the flanges for the arrangement of the connecting means and because of the high Stresses must be made wide and thick, reducing the overall diameter of the pressure vessel is inexpediently enlarged.

Es ist zwar auch eine Flanschverbindung bekannt, bei der Biegungsspannungen dadurch ausgeschaltet werden, daß zusätzlich zu den an der Außenseite der miteinander zu verbindenden Druckgefäßwände angeordneten, durch Schrauben verbundenen Flanschen an der Innenseite der Wände ein weiteres Flanschpaar vorgesehen ist, das durch von außen anziehbare Klammern zusammengehalten wird und das Auftreten von Biegemomenten verhindert. Bei dieser Verbindung besteht aber der Nachteil, daß die im Innern des Druckgefäßes vorgesehenen Klammern schlecht zugänglich sind. Zur Vermeidung der Biegemomente ohne zusätzliche Klammern wird bei einer Flanschverbindung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Mittelachsen der Flanschverbindungsschrauben durch die Trennebene der Flansche in der Schnittlinie dieser Trennebene mit der neutralen Ebene der über die Flansche verbundenen Wandteile hindurchgehen. Durch diese Anordnung der Schrauben werden Biegungsspannungen vermieden, wobei gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit der Schrauben und ein geringer Außendurchmesser der Flanschverbindung gewährleistet sind. Zweckmäßigerweise werden auch an jedem Flansch an seiner Außenseite den Flanschverbindungsschrauben entsprechend geneigte Vorsprünge mit einer durchgehenden Bohrung für die Flanschverbindungsschrauben vorgesehen, wobei diese Vorsprünge an den beiden Flanschen zickzackförmig gegeneinander versetzt sind.A flange connection is also known in which bending stresses be turned off that in addition to on the outside of each other to be connected pressure vessel walls arranged, connected by screws on the inside of the walls, another pair of flanges is provided, which by von externally tightenable brackets are held together and the occurrence of bending moments prevented. With this connection, there is the disadvantage that the inside of the Pressure vessel provided clamps are difficult to access. To avoid the Bending moments without additional brackets is the starting point for a flange connection mentioned type proposed according to the invention that the central axes of the flange connection screws through the parting plane of the flanges in the intersection of this parting plane with the pass through the neutral plane of the wall parts connected by the flanges. By this arrangement of the screws avoids bending stresses while at the same time easy access to the screws and a small outer diameter of the flange connection are guaranteed. Appropriately, on each flange on its outside the flange connection screws correspondingly inclined projections with a continuous Hole provided for the flange connection screws, these projections on the two flanges are offset from one another in a zigzag fashion.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Flanschverbindung mit Dichtschweißung an einem Druckgefäß für einen gasgekühlten Kernreaktor im Schnitt dargestellt.In the drawing is a flange connection according to the invention with sealing welding shown in section on a pressure vessel for a gas-cooled nuclear reactor.

Die beiden miteinander zu verbindenden Wandteile des Druckgefäßes sind in der Zeichnung mit 1 und 2, die innerhalb bzw. außerhalb des Druckgefäßes liegenden Räume mit 3 bzw. 4 bezeichnet. Die Wandteile sind durch aneinanderstoßende, aus stählernen Schmiedestücken gebildete Flansche 5 und 6 verbunden, welche durch Schweißnähte 7 und 8 mit den Rändern der Wandteile verbunden sind. Jeder Flansch 5 und 6 weist auf seiner Außenseite eine Anzahl von Vorsprüngen 9 auf; die mit ihren Achsen abwechselnd entgegengesetzt zu der neütralen Ebene A-A der Wandteile geneigt angeordnet sind, die auf der Trennebene der Flansche senkrecht steht. Die Vorsprünge sind in ihrer Grundform zylindrisch. Die die Flansche miteinander verbindenden Schrauben 11, die von Durchgangsbohrungen-10 im -einen Flansch und von mit diesen flüchtenden Gewindelöchern 15 im anderen Flansch aufgenommen werden, liegen gleichfalls abwechselnd entgegengesetzt - geneigt zu der Ebene A-A, wobei der Neigungswinkel etwa 30° beträgt. Die Flanschverbindungsschrauben ll.sind als Schraubenbolzen mit angestauchtem Kopf ausgebildet "und liegen finit diesem Kopf auf Schultern 13 der.purchgangsbohrungen 10 auf. Statt, wie dargestellt; :äls Sacklöcher ausgebildet zu sein, können die Gewindelöcher 15 auch an beiden -Enden offen sein. Besonders in diesem Fall sind Dichtungsschweißuügen 16"ünd 17 -zWscheü"-deri beiden Flanschen sowie zwischen den Köpfen der Flanschverbindungsschrauben 11 -und den Enden der Vorsprünge 9 .vorzusehen-. ... - . , Die Flanschverbindungsschrauben 11-sind nun so angeordnet, da3. die Punkte,. in. denen ihre Mittelachsen durch die'Trennebene der hindurchgehen, alle auf der Linie liegen, in der sich diese Trennebene mit der iiäütralen Ebene A=A der Wandteile 1 und 2 schneidet. Hierdurch wird erreicht, daß die Wirkungslinien der Verbindungsschrauben nicht seitlich gegen die durch den Druck, im Druckgefäß in den Flanschen erzeugten Zugkräfte versetzt sind. und. daß wesentliche Biegungsbeanspruchungen in den Verbindungsschrauben , sowie größere sekundäre Spannungen in den Flanschen vermieden werden. Die Vorsprünge 9 an den beiden Flanschen 5 und.6 sind zickzackförmig gegeneinardder versetzt: Bei Wegfall der Dichtseweißungen 16 und 17 kann ein Dichtungsring 1ä (in der Zeichnung gestrichelt angedeutet) die erforderliche Abdichtung der Stirnflächen der Flansche 5 und 6, -gegen den Innendruck des Gefäßes hierbeiführen: ' ' -The two wall parts of the pressure vessel to be connected to one another are denoted by 1 and 2 in the drawing, and the spaces inside and outside the pressure vessel are denoted by 3 and 4, respectively. The wall parts are connected by abutting flanges 5 and 6 formed from steel forgings, which are connected by welds 7 and 8 to the edges of the wall parts. Each flange 5 and 6 has a number of projections 9 on its outside; which are arranged inclined with their axes alternately opposite to the neutral plane AA of the wall parts, which is perpendicular to the plane of separation of the flanges. The projections are cylindrical in their basic shape. The screws 11 connecting the flanges to one another, which are received by through-bores 10 in a flange and by threaded holes 15 in the other flange, which are fleeing with these, are also alternately opposite - inclined to the plane AA, the angle of inclination being about 30 °. The flange connection screws 11 are designed as screw bolts with upset head and rest finitely on this head on shoulders 13 of the through-holes 10. Instead of being designed as blind holes, as shown, the threaded holes 15 can also be open at both ends. Particularly in this case, sealing welds 16 "and 17 -zWscheü" -the two flanges as well as between the heads of the flange connection screws 11 -and the ends of the projections 9 .provide-. ... -. The flange connection screws 11 -are now arranged so that that the points at which their central axes pass through the plane of separation of the, all lie on the line in which this plane of separation intersects with the external plane A = A of wall parts 1 and 2. This ensures that the lines of action of the connecting screws are not offset laterally against the tensile forces generated in the flanges in the pressure vessel the connecting screws, as well as major secondary stresses in the flanges can be avoided. The projections 9 on the two flanges 5 and 6 are offset against one another in a zigzag shape: If the sealing whitenings 16 and 17 are omitted, a sealing ring 1ä (indicated by dashed lines in the drawing) can provide the required sealing of the end faces of the flanges 5 and 6 against the internal pressure of the Bring the vessel here: '' -

Claims (2)

,. . .. Patentansprüche: 1. Dichte Flanschverbindung, insbesondere für Druckbehälter, mit zu einer auf der Flanschtrennebene senkrechten Ebene abwechselnd entgegengesetzt geneigt angeordneten Flanschverbindungsschrauben, dadurch--"gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der Flanschverbindungsschrauben (11) durch die Trennebene der Flansche (5; 6) in der -Schnittlinie dieser. Trennebene mit der neutralen Ebene (A-A) der über die 'Flansche verbundenen Wandteile (1, 2) hindurch-' gehen. ,. . .. Claims: 1. Tight flange connection, in particular for pressure vessels, alternating with a plane perpendicular to the flange parting plane oppositely inclined flange connection screws, characterized by - ", that the central axes of the flange connection screws (11) through the parting plane of the Flanges (5; 6) in the line of intersection of this. Parting plane with the neutral plane (A-A) of the 'flanges connected wall parts (1, 2)' go through. 2. Flanschverbindung äach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; da:ß jeder Flansch (5, 6) an seiner Außenseite entsprechend den Flanschver = bindungsschrauben _ geneigte Vorsprünge (9) niii einer Durchgangsbohrung (10) für die Flansch-' verbindüngsschrauben- (11) aufweist; _ wobei die Vorsprünge an den beiden Flanschen zickzackförmig gegeneinander versetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 853 451; französische Patentschrift Nr. -10706973-britische Patentschriften Nr e28"400, 879 213; USA: Patentschrift Nr.- 2' 452 227.2. Flange connection äach claim 1, characterized in that; since: ß each flange (5, 6) on its outside corresponding to the flange connection screws inclined projections (9) niii a through hole (10) for the flange 'connection screws (11); _ the projections on the two flanges being offset from one another in a zigzag shape. Documents considered: German Patent No. 853 451; French Patent No. -10706973-British Patent No. e28 "400, 879 213; USA: Patent No. -2 '452 227.
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