DE2039607A1

DE2039607A1 - Abdichteinrichtung fuer eine Schraubenflanschverbindung zweier Rohre

Info

Publication number: DE2039607A1
Application number: DE19702039607
Authority: DE
Inventors: Smith Joseph B
Original assignee: PIPE LINE DEVELOPMENT CO
Current assignee: PIPE LINE DEVELOPMENT CO
Priority date: 1969-08-22
Filing date: 1970-08-10
Publication date: 1971-03-04
Also published as: GB1262226A; JPS5027894B1; NL7012384A; US3603616A; CA921067A; FR2055128A5; DE2039607C3; NL141632B; DE2039607B2

Description

Anmelder: The Pipe Line Development Company, 1831 Columbus Road, Cleveland, Ohio, USA

Abdichteinrichtung für eine Schraubenflanschverbindung zweier Rohre..

Die Erfindung betrifft eine Abdichteinrichtung für eine Schraubenflanschverbindung zweier Rohre, welche die zylindrische Außenfläche der Flansche ringförmig umgibt und Einfüllnippel für Dichtungsfluid zu dem Zwischenraum radial außerhalb einer Ringdichtung zwischen den Flanschflächen aufweist. Eine derartige Abdichteinrichtung dient insbesondere zum Abdichten von Leckstellen,die während des Betriebs einer Anlage auftreten und abgedichtet werden sollen. Wenn an einer Flanschverbindung eine Leckstelle auftritt, und wenn es unerwünscht ist, die Flanschverbindung zu lösen, und eine neue Dichtung einzusetzen, oder andere vorläufige Reparaturmaßnahmen zu treffen, kann eine derartige Abdichteinrichtung Verwendung finden. Wenn eine Rohrverbindung nur mit beträchtlichem Arbeitsaufwand lösbar ist, kann es oft wirtschaftlicher sein, eine derartige Abdichteinrichtung zu verwenden. In anderen Fällen kann eine derartige Leckstelle zu einem kritischen Zustand! führen ,wenn die Flanschverbindung für Reparatmrawecke nicht gelöst werden kann, ohne daß .der Betrieb der Anlage unterbrochen wird. In derartigen Fällen ist deshalb eine Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung vorteilhaft verwendbar.

109810/1621

Es wurde bereits eine Abdichteinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen (Patentanmeldung P 16 5o 189),die aus einer Rohrschelle besteht, welche eine elastische Dichtung gegen die zylindrische Außenfläche der Flansche andrückt. Jede halbzylindrische Hälfte der Rohrschelle trägt zwei Dichtungen, welche an dem Umfang der Flanschen angreifen, um eine Abdichtung entlang des Umfangs der Flanschverbindung zu gewährleisten. Die beiden Segmente sind mit Einfüllnippeln für Druckfluid versehen, um die Verbindungsstelle nach dem Anziehen der Abdichteinrichtung abzudichten. Dadurch wird Dichtungsfluid in den Ringraum der Flanschverbindung eingepresst, welcher durch die Abdichteinrichtung umgeben ist. Auf diese Weise ergibt sich eine zuverlässigere und dauerhaftere Abdichtung, als durch die Dichtungen der Abdichteinrichtung möglich ist. Ferner werden dadurch Leckstellen abgedichtet, die aufgrund eines Zwischenraums zwischen den Bolzen und den BoIzenlöchern vorhanden sind.

Bei dieser vorgeschlagenen Abdichteinrichtung sind ausrichtende Glieder vorgesehen, welche mit den äußeren Endflächen der Flanschen zusammenarbeiten, um die Abdichteinrichtung axial zu der Flanschverbindung auszurichten. Diese Glieder erstrecken sich radial nach innen von den Endflächen der Abdichteinrichtung. Obwohl diese Anordnung eine zufriedenstellende Ausrichtung zwischen der Abdichteinrichtung und den Flanschen ermöglicht, ist es dabei erforderlich, daß die Länge der Abdichteinrichtung praktisch die gleiche wie die Länge des Außenteils der Flanschverbindung ist. Bei Hochdruckleitungen sind jedoch die Rohrflansche verhältnismäßig dick. Wenn die Abdichteinrichtung eine entsprechende Länge hat, wird sie dadurch verhältnismäßig sperrig. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, daß eine Abdichteinrichtung der eingangs genannten Art so ausgebildet wird, daß sie sich nicht entlang der gesamten axialen Länge der Flanschverbindung erstrecken muß, um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Durch die Vermeidung zusätzlicher Abmessungen und eines größeren Gewichts, sollen Materialkosten, Bearbeitungskosten und Versandkoeten eingespart werden. Außerdem soll erreicht werden, daß insbesondere bei größeren

109810/1521

Leitungsdurchmessern die Anbringung der Abdichteinrichtung erleichtert ist. Ferner soll durch die Erfindung die Lagerhaltung vereinfacht werden, da derartige Abdichteinrichtungen mitunter dem Durchmesser und der Länge einer Flanschverbindung angepasst werden müssen, wozu eine Vielzahl von Abdichteinrichtungen erforderlich wäre, die bei gleichem Flanschdurchmesser unterschiedliche Breiten aufweisen müßten.

Diese Aufgabe wird bei einer Abdichteinrichtung der eingangs genannte ι Art erfindungsgemäß dadurch gelöst_# daß zur ausgerichteten Anordnung dienende Hasen vorgesehen sind, wodurch die Breite der abdichteinrichtung wesentlich kleiner als die Dicke der Verbindungsflansche gewählt werden kann.

Eine derartige Abdichteinrichtung kann ohne weiteres zu einer Flanschverbindung ausgerichtet und daran befestigt werden, weil eine geeignete Ausrichtung nicht von der axialen Länge der Flanschverbindung abhängt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der ERfindung besteht die Abdichteinrichtung aus einer Rohrschelle mit halbzylindrischen Segmenten* von denen jedes mindestens eine Nase aufweist, um eine geeignete Anordnung zu ermöglichen. Diese Nasen können in vorhandene Zwischenräume zwischen den Flanschen eingesetzt werden. Dadurch wird die Abdichteinrichtung zu dem Zentrum der Flanschverbindung derart ausgerichtet, daß die Ausrichtung praktisch unabhängig von der axialen Länge der Flansche ist.

Da die Ausrichtung dieser Äbdichteinrichtung nicht von der Dicke der Flansche abhängt, kann deren Breite wesentlich verringert werden, wodurch sich Vorteile in wirtschaftlicher Hinsicht und beim Zusammenbau ergeben. Die Verwendung eineflr minimalen Breite der Abdichteinrichtung verringert die Materialises.ten und die Verarbeitungskosten. Eine minimale Breite der l&dichteinrichtung ist auch wünschenswert! weil durch die Verringerung des Gewichts die Arbeitsweise vereinfacht- wird» Fehler wird die Lagerhaltung verbessert, weil die gleiche ÄMiciiteinricMröiiei für Flansehwr=· bindungen mit verschiedener Dicke aber gleichem Durchmesser Ver=

109810/1521 -

wenduny finden kann.

Die zum Ausrichten dienenden Nasen ermöglichen ferner, daß die beiden Segmente schnell und leicht zu einer Flanschverbindung ausgerichtet werden können. Die Nasen sind so angeordnet, daß sie in den zentralen Zwischenraum zwischen den Flanschen zu aeginn des Ansetzens der Segmente hineinragen. Nach dem einführen der Nasen in diesen zentralen Zwischenraum werden die Segmente zwangsläufig in eine geeignete Lage geführt, um eine genaue Abdichtung zu gewährleisten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Segments der Abdichteinrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht eines Segments in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4, wobei jedoch die Flanschen im Vergleich zu Fig. 4 eine geringere Dicke haben; und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 1.

Die dargestellte Abdichteinrichtung Io ist eine Rohrschelle, die über einer Flanschverbindung mit zwei Rohrflanschen 11 und angeordnet werden kann. Die Abdichteinrichtung Io dient zur Abdichtung von Leckstellen in Flanschverbindungen, die durch einen Zwischenraum zwischen den Flanschoberflächen gebildet sein können, wenn aus irgend einem Grund Abweichungen von einem planparallelen Verlauf der Oberflächen vorhanden sind.

109810/1521

2033607

Die Flansche 11 und 12 und die zugeordneten Rohre 19 und 2o sind durch Gewindebolzen 23 verbunden, die sich durch Löcher 22 erstrecken und auf die Muttern 24 aufgeschraubt sind. Die Flansche 11 und 12 schließen eine Dichtung 16 zwischen inneren vorstehenden Teilen 17 und 18 ein. Die Abdichteinrichtung Io dient dazu, Leckverluste durch die Dichtung 16 zu vermeiden.

Die Abdichteinrichtung Io besteht aus einer Rohrschelle mit zwei halbzylindrischen Segmenten 13 und 14, die praktisch identisch ausgebildet sind. Fig. 2 zeigt eine Ansicht des oberen Segments 14 bei Befrachtung in Richtung der Achse der Rohrleitung.Das Segment 13 hat eine zylindrische Innenfläche 26 (Fig. 3). Durch zwei Nuten 27, die sich entlang der zylindrischen Innenfläche 26 erstrecken, ist ein zentraler Bereich 28 begrenzt.

In den Nuten 27 sind Dichtungsabschnitte 29 angeordnet. Die Dichtungsabschnitte 29 werden in den Nuten 27 durch zwei Halterungen

31 gehaltert, welche an die zylindrische Innenfläche 26 angeschweißt sind. Jede Halterung 31 ist mit einer Reihe von Schlitzen

32 versehen, wodurch die Halterung 31 einen verringerten Radius haben kann, wenn das Segment 13 über einer Flanschverbindung angezogen wird. Ein Schlitz 33 verbindet die Nuten 27 an der Stirnfläche des Segments 13. In diesem Schlitz 33 ist eine Dichtung 36 angeordnet. Die Dichtung 36 wird in dem Schlitz 33 durch eine Halteplatte 37 gehaltert, welche an die Stirnfläche 34 des Segments 13 angeschweißt ist.

Di© Segmente 13 und 14 würden sum Zwecke der Abdichtung über die Flanschen 11 und 12 gelegt. Eine Nase 38 1st in der Nähe jedes Endes 39 der Segmente 13 und 14 vorgesehen, um die Ausrichtung und geeignete Anordnung der Segmente über der Flansch» Verbindung zu vereinfachen. Wie aus den Figuren 3,4 und 5 ersichtlich ist, sind die Nasen an den zentralen Bereich 28 der zylindrischen Innenfläche 26 zwischen den Nuten 27 angrenzend an jedes Ende jedes Segments angeschweißt.

109810/1521

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, können die Nasen 38 in einem Zwischenraum 4o zwischen den äußeren ausgesparten Teilen 41 und 42 der Flanschoberflächen eintreten. Normalerweise sind die Nasen etwas schmaler als der ringförmige Zwischenraum 4o, um eine Behinderung durch die äußeren Teile 41 und 42 der Flanschoberflächen zu vermeiden. Die Nasen 38 ermöglichen/ daß sich die Segmente 13 und 14 zu einer Flanacnverbindung zwangsläufig ausrichten. Nach dem Eintritt in den Zwischenraum 4o richten die Nasen 38 die Ebene des zugeordneten Segments 13 oder 14 zu der Ebene der Flanschverbindung aus. Dadurch ist gewährleistet, daß die Dichtungsabschnitte 29 genau auf den äußeren zylindrischen Oberflächen 43 und 44 der Flanschen 11 und 12 sitzen. Die Nasen 38 richten auch die Segmente 13 und 14 in axialer Richtung aus* so daß die Dichtungen 29 zu beiden Seiten des ringförmigen Zwischenraums 4o zwischen den Flanschen 11 und 12 angeordnet sind. Wenn es möglich ist, die Segmente zu einander mit dem Befestigungsbolzen oder durch andere Einrichtungen auszurichten, braucht nur eine Nase vorgesehen werden, so daß die Nase an dem anderen Segment weggelassen oder entfernt werden kann.

Die Nasen 38 sind besonders nützlich bei der manuellen Anordnung geeßer Abdichteinrichtungen. Durch derartige Abdichteinrichtungen werden häufig Flanschverbindungen mit einem Außendurchmesser von etwa 9o cm abgedichtet. In diesen Fällen sind die Segmente 13 und 14 verhältnismäßig schwer zu handhaben. Ferner ist eine visuelle Ausrichtung der Segmente 13 oder 14 zu der Verbindungsstelle schwierig oder gar unmöglich, wenn eine große Fluidmenge austritt und beispielsweise die Sicht durch Dampfbildung behindert ist. Diese Schwierigkeiten werden weitgehend durch die Nasen 38 gemäß der Erfindung vermieden, mit denen es lediglich erforderlich ist, daß die Segmente gegen die Flanschen bewegt werden, bis die Nasen 38 in den ringförmigen Zwischenraum 4o ragen.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Nasen 38 verhältnismäßig nahe den Enden 39 der Segmente 13 und 14 angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht, daß jedes Segment zu der Flanschverbindung relativ frühzeitig ausgerichtet wird, wenn das Segment in radialer

109810/1521

Richtung zu der Verbindungsstelle bewegt wird» Die Nasen 38 sind so dimensioniert, daß sie normalerweise nicht in die äußere Zone eintreten, die durch einen Radius von dem Zentrum eines Flanschs zu der äußeren Tangente der Löcher 22 begrenzt ist« Dadurch ist ermöglicht, daß die Segmente 13 und 14 an der Flanschverbindung in irgend einer Winkellage angeordnet werden können, ohne daß ein Anschlag einer Nase 38 an einen Gewindebolzen 23 auftritt.

Wenn die Löcher 22 und die Gewindebolzen 23 an

der Außenfläche 43 und 44 der Flansche 11 und 12 angeordnet sind, oder wenn t? wünschenswert ist, sich radial erstreckende Nasen vorzusehen, die früher in die Flanschverbindung eingreifen, können die Segmente 13 und 14 in Winkelrichtung zu der Flanschverbindung geeignet versetzt angeordnet werden,. so daß die Nasen 38 nicht an dem Gewindebolzen 23 anschlagen. Bei Flanschverbindungen, bei denen die Dichtung sich radial über die Flanschlöcher erstreckt, werden die Hasen 38 radial verkürzt, so daß sie die Dichtung nicht beschädigen können. Jede Nase 38 ist an den Segmenten 13 und 14 so angeschweißt, daß sie mit einem Meißel oder dergleichen entfernt werden können, falls dies aus irgend einem Grunde erwünscht sein sollte.

Fig. 5 zeigt die Anordnung des Segments 13 an einer Flanschverbindung mit Flanschen 46 und 47. Die Länge der Verbindung, die durch die zylindrischen Außenflächen 48 und 49 der Flansche und 47 und den ringförmigen Zwischenraum 45 zwischen diesen Flanschen gegeben ist, ist kürzer als die axiale Länge des Segments 13. Ein Vergleich von Fig. 5mit Fig. 4 zeigt* daß die Abdichteinrichtung Io gemäß der Erfindung an Flanschverbindungen unterschiedlicher Längen verwendbar ist, weil in Fig» 4 die Dicke der Flanschen wesentlich größer ist als die Breite des Segments 13, und daß durch die Masen 38 eine Anordnung praktisch unabhängig von unterschiedlichen Längen dieser Art erfolgen kann, weil die Nasen-eine Ausrichtung su den, Zentrum der Verbindung ermöglichen.

1098 Ί 0/1S21

An jedem Ende 39 jedes Segments 13 und 14 ist ein Flansch 5o vorgesehen. In jedem Flansch 5o ist ein Loch 51 vorgesehen. Wenn die Segmente 13 und 14 um eine Flanschverbindung gelegt werden, sind diese öffnungen 51 ausgerichtet. Ein Gewindebolzen 52 wird durch diese ausgerichteten Öffnungen 51 eingeführt. Zwei Muttern 53 werden auf jeden Gewindebolzen aufgeschraubt, um die Segmente fest anziehen zu können. Nach dem Anziehen der Muttern 53 sind die Dichtungsabschnitte 29 in jedem Segment 13 und 14 in abdichtendem Eingriff mit den zylindrischen Außenflächen 43 und 44 der Flanschen. Gleichzeitig dichten die querverlaufende Dichtung 36 und die Endflächen 54 jedes Dichtungssegment 29 gegen die entsprechenden Elemente in dem anderen Segment ab. Deshalb dichten die Dichtungssegmente und die querliegende Dichtung 36 den Umfang der Ringzone 4o zwischen den Flanschen 11 und 12 mechanisch ab. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist/ ist jedes Segment 13 und 14 mit einer Anzahl von Nippeln 56 versehen, durch die ein Dichtungsmittel in die Ringzone 4o zwischen den Flanschen 11 und 12 eingeführt werden kann. Jeder Nippel 56 ist in das Segment eingeschraubt und steht mit einer radialen Bohrung 57 in Verbindung, die zu der Ringzone 4o verläuft, wenn das Segment auf die Flanschverbindung aufgesetzt ist. Die Nippel 56 können wie Schmiernippel ausgeführt sein, die ein Rückschlagventil aufweisen. Eine Fettpresse kann Verwendung finden, um das Dichtungsmittel durch diese Nippel 56 in die Ringzone 4o zwischen den Flanschen 11 und 12 hineinzudrücken.

Die Nippel 56 ermöglichen, daß die Ringzone 4o aufeinanderfolgend entlang ihres Umfangs entsprechend der Anordnung jedes Nippels 56 abgedichtet wird, damit die gesamte Zone 4o gleichmäßig mit Dichtungsmittel ausgefüllt wird. An einem der Segmente 13 kann ein Entlastungsventil 58 vorgesehen werden, um den Austritt von Gas oder Leckflüssigkeit an einer geeigneten Stelle zu ermöglichen, so daß ein Austritt nicht an mehreren zufällig verteilten Stellen entlang des Umfangs entlang der Flanschverbindung auftritt. Wenn jeder der Nippel benutzt wurde, um die Zone 4o abzudichten, kann das Entlastungsventil 58 geschlossen

109810/1521

werden, durch einen Stopfen ersetzt werden oder durch einen zusätzlichen Nippel 56 ersetzt werden.

Wenn das Dichtungsmittel aushärtet, bildet es eine dauerhafte Abdichtung zwischen den Innenflächen der Segmente 13 und 14 und den zylindrischen Außenflächen 43 und 44 der Flansche. Das unter Druck in die Zone 4o eingedrückte Dichtungsmittel wird in axialer Richtung durch irgend einen Zwischenraum 54 zwischen defa · Gewindebolzen 23 und den Löchern 22 durch die Leckflüssigkeit oder das austretende Gas gedrückt. Das Dichtungsmittel schließt deshalb auch derartige Leckstellen.

- Patentansprüche -

109810/1521

Claims

7. August 1970 E/St Meine Akte: P-2651

Patentansprüche

1Λ Abdichteinrichtung für eine Schraubenflanschverbindung zweier Rohre, welche die zylindrische Außenfläche der Flansche ringförmig umgibt und Einfüllnippel für Dichtungsmittel zu dem Zwischenraum radial außerhalb einer Ringdichtung zwischen den Flanschflächen aufweist, wobei durch eine Rohrschelle eine elastische Dichtung gegen die zylindrische Außenfläche der Flansche angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die aus mindestens zwei Segmenten bestehende Rohrschelle eine von der axialen Länge der Flanschverbindung, die durch deren Außenflächen und den Zwischenraum dazwischen gegeben ist, unabhängige Länge hat, und daß mindestens ein Segment eine ausrichtende Einrichtung (38) aufweist, die sich radial nach innen von der zylindrischen Innenfläche erstreckt und in den Zwischenraum (40) hineinragt.

2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung eine Nase (38) ist, die in der Mitte der axialen Erstreckung eines Segments vorgesehen ist.

3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Dichtung auf beiden axialen Seiten der Nase angeordnet ist.

4. Abdichteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Nase an der Innenwand des Segments derart angeschweißt ist, daß sie entfernbar ist.

5. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Endäbschnitt jedes Segments eine Nase vorgesehen ist.

o. Abdichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Flanschen mit angrenzenden Flansch-

109810/1521

- li -

oberflächen, welche eine Verbindungsstelle zwischen angrenzenden Rohrleitungen begrenzen, durch eine erste Dichtung, die zwischen inneren' ringförmigen Teilen der Flanschoberflächen zusammengedrückt ist, wobei die restlichen Teile der Flanschoberflächen einen Abstand voneinander aufweisen, durch eine Anzahl von ausgerichteten Bolzenlöchern in jedem Flansch, durch dadurch hindurchragende Schraubenbolzen, welche Flansche zylindrische Außenflächen aufweisen, durch eine Rohrschelle mit zwei Segmenten, die um diese Flanschen befestigt sind, durch eine zweite Dichtung, die zwischen den Inntnflachen der Segmente und der zylindrischen Außenfläche jedes Fla*schs eingepreßt ist, wobei die Innenflächen, die zweite Dichtung, die Außenflächen, die restlichen Flanschoberflächenteile und die erste Dichtung eine Ringzone umgeben, wobei jeder Gewindebolzen zu den Flanschlöchern einen Zwischenraum freiläßt, durch eine Einrichtung zur Zufuhr von Dichtungsmittel unter Druck in die Ringzone und in den Zwischenraum, wobei jedes Segment zu einer ausgerichteten Anordnung dienende Nasen aufweist, die sich radial von dessen innenfläche in den äußeren Zwischenraum zwischen den Flanschoberflächen erstrecken.

7. Abdichteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Nasen nur so weit vorragen, daß sie außerhalb eines Kreises liegen, dessen Radius von dem Zentrum der Flansche zur äußeren Begrenzung der Flanschlöcher reicht.

8. Abdichteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Nasen beträchtlich schmaler als die Breite des Zwischenraums sind.

109810/1521 '