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FLANSCHVERBINDUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die
Rohrleitungsarmatur, insbesondere auf Flanschverbindungen.
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Diese Erfindung kann in der chemischen und petrolchemischen Industrie,
in der Nahrungsmittelindustrie sowie in anderen Industriezweigen zur hermetisch
dichten Verbindung der Rohrleitungen sowie der Deckel von Apparaten mit deren Gehäuse
angewendet werden.
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Mit grösstem Erfolg kann diese Erfindung zur hermetisch dichten Verbindung
der Rohrleitungen gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers, die unter Druck
stehen, sowie der Deckel von Apparaten mit deren Gehäuse, die unter dem Druck eines
gasförmigen oder flüssigen Mediums stehen, verwendet werden0
Weit
bekannt sind Flansotiverbindungen, die zwei Flansche enthalten, von denen mindestens
einer eine zentrale Bohrung besitzt, wobei zwischen den einander zugekehrten Stirnflachen
derselben ein zum hermetischen Abschluss der Stosstelle beim Zusammenziehen der
Flansche dienender Dichtungskragen angeordnet ist.
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Bei der bekannten Planschverbindung ist auf der Seitenfläche der
zentralen Bohrung in jedem der Flansche eine zylindrische Ausdrehung zur Anordnung
eines Dichtungskragens eingearbeitet, der eine zylindrische Innenfläche aufweist.
Die Mantelfläche des Dichtungskragens, die mit der Seitenfläche der Ausdrehungen
in Berührung flachen steht, ist von zwei einander zugeordneten Halbring~ 2 gebildet.
Hierbei stehen die Flansche auf der gesamten Stirnfläche miteinander in Berührung.
In den beiden Flanschen sind gleichmässig am Umfang verteilte Löcher für Befestigungselemente,
beispielsweise für Schraubenbolzen ausgeführt. Die hermetische Abdichtung der Verbindung
wird unter Einwirkung der vom Anziehen der Befestigungselemente und vom Druck des
Mediums auf die zylindrische Innenfläche des Dichtungskragens herrührenden Gesamtkraft
erreicht.
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Einer der Nachteile der Konstruktion der bekannten Verbindung sind
verhältnismässig hohe Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit der Flansche
und des Dichtungskragens
sowie Schwierigkeiten bei der Montage
und Demontage des letzteren, da der Dichtungskragen in den Ausdrehungen der Flansche
mit einem ubermass angeordnet wird, welches zur Gewährleistung der hermetisch dichten
Zuordnung der zylindrischen Innenfläche der Ausdrehungen in den Flanschen mit der
Mantelfläche des Dichtungskragens notwendig ist.
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Ein anderer Nachteil der bekannten Flanschverbindung ist ein verhältnismässig
hoher Metallbedarf zur Erzielung einer Steifigkeit der Flansche, .. die zur Aufnahme
der beim Anziehen der Befestigungselemente auftretenden Kräfte ausreichend ist.
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Noch ein Nachteil der bekannten Konstruktion besteht darin, dass
der Dichtungskragen nur eine einmalige Verwendung zulässt, weil er mit Ubermass
eingesetzt werden soll.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend
erwähnten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe der Schaffung einer Flanschverbindung
mit einem solchen Dichtungskragen und mit einer solchen Anordnung desselben in der
Verbindung zugrunde, dass der Metallbedarf der Verbindung herabgesetzt und die Anzugskraft
der Befestigungselemente beim Zusammenziehen der Flansche vermindert wird.
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Diese Aufgabe wird in einer Flanschverbindung gelöst, die zwei Flansche
enthält, von denen mindestens einer eine
zentrale Bohrung besitzt,
wobei zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen derselben ein Dichtungskragen
angeordnet ist, der zum hermetischen Abschluss der Stosstelle wobei beim Zusammenziehen
der Flansche dient,Verfindungsgemass der Dichtungskragen aus einem Zylinder besteht,
dessen Mantelfläche der Seitenfläche der zentralen Bohrung im Flansch zugeordnet
ist.
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Diese Ausführung des Dichtungskragens gestattet es, ihn zur Schaffung
einer hermetisch dichten Flanschverbindung unter Ausnutzung der Verformung der Flansche
selbst einzusetzen.
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In einer der Ausführungsvarianten der Erfindung wird der Dichtungskragen
als Ganzes mit einem der Flansche ausgebildet.
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Eine solche Ausführung des Dichtungskragens wird beim Verbinden der
Rohre unterschiedlichen Durchmessers und beim Verbinden des Deckels eines Apparats
mit dessen Gehäuse verwendet.
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Es ist zweckmässig, dass bei der Ausbildung des Dichtungskragens
als Ganzes mit einem der Flansche im anderen Flansch auf der Seitenfläche der Bohrung
eine Ausdrehung eingearbeitet ist, gegen deren Grundfläche sich die Stirn des Dichtungskragens
abstützt.
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In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung wird auf der Stirnfläche
eines der Flansche in der Nähe
des Dichtungskragens ein ringförmiger
Vorsprung ausgeführt, dessen Fussbreite und Höhe so gewählt sind, dass eine Drehung
des Flansches, der eine im Vergleich mit dem anderen Flansch geringere Steifigkeit
besitzt, in bezug auf die Spitze des Vorsprungs ermöglicht wird.
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Noch eine Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass auf
den Stirnflächen der beiden Flansche einander gegenüber-Ringnuten zur Unterbringung
eines Dichtungsringes eingearbeitet sind, der teilweise in die beiden Nuten hineinragt,
wobei die Höhe des Rings die Gesamttiefe der beiden Nuten etwas übersteigt, Eine
weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht die Unterbringung einer Einlage
zwischen der Stirn des Dichtungskragens und der Grundfläche der Ausdrehung vor.
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Es ist auch zweckmässig, dass der mit der Grundfläche der Ausdrehung
in Berührung stehende Stirnflächenabschnitt des Dichtungskragens in Form eines ringförmigen
Vorsprungs mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
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Zur Verminderung der Anzugskraft der Befestigungselemente ist es
zweckmässig, auf der Stirnfläche eines Flansches, welcher dem einen Vorsprung aufweisenden
Flansch gegenüberliegt, eine Ringnut einzuarbeiten, auf deren Grundfläche eine Einlage
angeordnet ist, gegen welche sich der in diese Nut eingreifende Vorsprung abstützt.
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Die weiter unten angeführte Reihe von Ausführungsvarianten
der
Erfindung ist im wesentlichen zum Verbinden von Rohren gleichen Durchmessers bestinet.
In diesem Falle wird der Dichtungskragen als ein selbständiges Teil ausgeführt.
Zur Anordnung des Dichtungskragens in der Flanschverbindung sind auf der Seitenfläche
der Bohrungen in Flanschen ringförmige Ausdrehungen eingearbeitet.
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Es ist zweckmässig, dass zwischen der Grundfläche jeder von den Ausdrehungen
und der Stirn des Dichtungskragens eine Ringeinlage angeordnet ist.
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In einer der Ausfahrungsvariantender Erfindung ist der mit der Grundfläche
der jeweiligen Ausdrehung in Berührung stehende Abschnitt jeder der Stirnflächen
des Dichtungskragens in Form eines ringförmigen Vorsprungs mit halbkreisförmigen
Querschnitt ausgebildet.
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In einer anderen Ausführungsvariante ist auf der Stirnfläche einen
der Flansche in der Nähe der Bohrung ein ringförmiger Vorsprung ausgeführt, dessen
Fussbreite und Höhe so gewählt sind, dass eine Drehung der Flansche in bezug auf
die Spitze des Vorsprungs ermöglicht wird, wobei zwischen der Stirn des Dichtungskragens
und der Grundfläche der Ausdrehung in einem der Plansche ein Spielraum vorhanden
ist.
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Noch eine Ausführungsvariante der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
dass auf den Stirnflächen der beiden flansche einander gegenüber Ringnuten zur Unterbringung
eines
Dichtungsringes eingearbeitet sind, der teilweise in die beiden Nuten hineinragt,
wobei die Höhe des Rings die-Gesamttiefe der beiden Nuten etwas übersteigt, und
zwischen der Stirn des Dichtungskragens und der Grundfläche einer der Ausdrehungen
im Flansch ein Spielraum vorhanden ist.
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Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass
auf der Stirnfläche eines Flansches, welcher dem einen Vorsprung aufweisenden Plansch
gegenüberliegt, eine Ringnut eingearbeitet wird, auf deren Grundfläche eine Einlage
angeordnet ist, gegen welche sich der in diese Nut eingreifende Vorsprung abstützt,
Es ist zweckmässig, dass zur Verminderung der Aneugskraft der Befestigungselemente
und zur Vergrösserung der Innigkeit des Kontaktes der Seitenflächen der Ausdrehungen
in den Flanschen und des Dichtungskragens die Seitenfläche des letzteren mit einem
Material beschichtet ist, das weicher als der Werkstoff des Dichtungskragens und
der Flansche ist.
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Nachstehend wird eine eingehende Beschrcibung der Ausführungsvarianten
der Erfindung mit Bezugnahme auf die beigeführten Zeichnungen angeführt; in den
Zeichnungen zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemäss ausgeführte Flanschverbindung des
Deckels eines Apparats mit dessen Gehäuse, teilweiser axialer Längsschnitt;
Fig.
2 die Flanschverbindung, eine AusSührungsvariante; Fig. 3 eine Ausführungsvariante
der Flanschverbindung; Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung; Fig.
5 die Einzelheit V in Figo 4 im vergrösserten Masstabe; Fig. 6 eine Ausführungsvariante
der Flanschverbindung; Fig. 7 eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung; Fig.
8 die Flanschverbindung für Rohre mit gleichem Durchmesser, teilweiser axialer Längsschnitt;
Fig. 9 dieselbe, eine Ausführungsvariante; Fig. 10 eine Ausführungsvariante der
Flanschverbindung, Fig. 11 eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung; Fig.
12 die Einzelheit XII in Fig. 11; Fig. 13 eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung;
Fig. 14 eine Ausführungsveriante der Flanschverbindung; ; -
Fig.
15 die Einzelheit XV in Fig. 8 im vergrössertem liasstab, eine Ausführungsvariante.
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Die in Fig. 1 dargestellte Flanschverbindung wird zum Verbinden der
Deckel von Apparaten mit deren Gehäusen und zum Verbinden von Rohren unterschiedlichen
Durchmesserns verwendet. Die Flanschverbindung enthält einen (gemäss der Zeichnung)
oberen Flansch 1, der zu einem Deckel gehört, und einen unteren Flansch 2. Zum hermetischen
Abschluss der Stosstelle der Flansche 1 und 2 dient ein Dichtungskragen 3, der einen
mit dem oberen Flansch 1 als Ganzes ausgebildeten Zylinder darstellt. Der untere
Flansch 2 besitzt eine zentrale Bohrung, auf deren Seitenfläche eine zylindrische
Ausdrehung 4 eingearbeitet ist. Gegen die Grundfläche der Ausdrehung stützt sich
der Peripherieabschnitt der Stirnfläche des Dichtungskragens 3 ab.
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In den Planschverbindungen dieser Art wird die Ausdrehung in dem
Flansch eingearbeitet, der im Vergleich mit dem anderen eine geringere Steifigkeit
aufweist, in dem vorliegenden Fall also in dem Flansch 2. Zwischen der Seitenfläche
des Dichtungskragens 3 und der Oberfläche der Ausdrehung-im Plansch 2 ist ein Radialspiel
vorhanden, dessen #Grösse in Abhängigkeit von der Steifigkeit des Flansches 2, des
Werkstoffs der Flansche 1 und 2, ihrer Herstellungsgenauigkeit, der Bearbeitungsgüte
der Oberflächen des Dichtungskragens 3 und der Ausdrehung 4 im Flansch
2
sowie auch vom Druck und von den Eigenschaften des abzudichtenden Mediums gewählt
Zum Zusammenziehen der Flansche 1 und 2 und zur Schaffung einer hermetisch dichten
Verbindung derselben dienen Schraubenbolzen 5 mit Muttern 6, die durch in den Flanschen
1 und 2 gleichmässig am Kreisumfang verteilte Löcher hindurchgeführt sind, Zur Verminderung
der Anzugskraft der Schraubenbolzen 5 kann zwischen einem Stirnflächenabschnitt
des Dichtungskragens 3 und der Grundfläche der Ausdrehung 4 eine Einlage 7 untergebracht
sein, wie dies in Fig. 2 abgebildet ist. Zum selben Zweck wird der mit der Grundfläche
der Ausdrehung 4 in Berührung stehende Stirnflächenabschnitt des Dichtungskragens
3 in Form eines ringförmigen Vorsprungs 8 mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet,
wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.
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Noch eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung ist in Fig. 4
dargestellt. In diesem Falle besitzt ein (gemäss der Zeichnung) unterer Flansch
9 eine zentrale Bohrung, in welche der Dichtungskragen 3 hineinragt, Der Flansch
9 weist eine im Vergleich mit dem Flansch 1 geringere Steifigkeit auf. Das Radialspiel
zwischen der Oberfläche der Bohrung im Flansch 9 und der Seitenfläche des Dichtungskragens
3 wird ausgehend von den oben angegebenen Bedingungen gewählt0
Auf
der dem Flansch 1 zugekehrten Stirnfläche des Flansches 9 ist in einem gewissen
Abstand von seiner Bohrung ein ringförmiger Vorsprung 10 ausgeführt, dessen (gemäss
der Zeichnung) oberer Teil, der mit der Stirnfläche des Flansches 1 (Fig. 5) in
Berührung steht, einen halbkreisförmigen Querschnitt hato Die Höhe 'h" des Vorsprungs
10 und die Breite 8'b' seines Fusses werden so gewählt, dass eine Drehung des weniger
steifen Flansches 9 in bezug auf die Spitze des Vorsprungs 10 beim Zusssmenziehen
der flansche 1 und 9 mittels der Schraubenbolzen 5 ermöglicht wird.
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In Fig. 6 ist eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung dargestellt,
deren Konstruktion es erlaubt, die hnzugskraft der Schraubenbolzen 5 bei der Erzeugung
der hermetisch dichten Verbindung zu vermindern. Eine solche lanschverbindung enthält
einen Flansch 11, der als Ganzes mit dem Apparatdeckel ausgeführt, und einen Flansch
12, welcher zu dem (nicht gezeigten) Apparatgehäuse gehört. Der Flansch 11 ist steifer
als der Flansch 12. In den einander zugekehrten Stirnflächen jedes der Flansche
11 und 12 sind einander gegenüber Ringnuten 13 eingearbeitet, die zur Unterbringung
eines Dichtungsringes 14 dienen, welcher teilweise in die beiden Nuten 13 hineinragt.
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Die Höhe des Dichtungsringes 14 übersteigt etwas die Gesamttiefe der
Nuten 13. In der vorgeschlagenen Verbindung
ist der Dichtungskragen
3 ebenfalls als Ganzes mit dem steiferen Flansch 11 ausgebildet und ragt in die
Bohrung des Flansches 12 hinein.
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Noch eine Ausführungsvariante der Flanschverbindung ist in Fig. 7
dargestellt, Diese Verbindung enthält einen Flansch 15, der als eine Einheit mit
dem (nicht abgebildeten) Apparat deckel ausgeführt ist, und einen Flansch 16, welcher
zu dem nicht gezeichneten Apparatgehäuse gehört. Der Flansch 15 weist eine im Vergleich
mit dem Flansch 16 grössere Steifigkeit auf. Der Dichtungskragen 3 ist als Ganzes
mit dem Flansch 15 ausgebildet und ragt in die Bohrung des Flansches 16 hinein.
Auf der Stirnfläche des Flansches 15 ist in einem gewissen Abstand vom Dichtungskragen
3 ein ringförmiger Vorsprung 17 ausgeführt, deren Höhe und Breite ausgeh#end von
denselben Bedingungen gewählt werden, welche für den Vorsprung 10 des Flansches
9 in der Fig. 4 angegeben sind.
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Auf der Stirnfläche des Flansches 16 ist gegenüber dem Vorsprung 17
eine Ringnut 18 eingearbeitet, in der eine Dichtung 19 untergebracht ist. Der Vorsprung
17 stützt sich gegen die Dichtung 19 ab.
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Die oben beschriebenen Varianten der Konstruktion der Flanschverbindungen
sind zum hermetisch dichten Verbinden der Deckel von Apparaten mit deren Gehäusen
und zum Verbinden von Rohren unterschiedlicher Durchmesser bestimmt,
Die
Anwendung jeder der vorgeschlagenen Bauarten richtet sich nach den konkreten Bedingungen,
von denen die die wichtigsten ~Werkst offe, aus denen die Flansche und der die Dichtungskragen
bestehen, sowievphysikalischn und chemischt Eigenschaften des abzudichtenden Mediums
sind.
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Die weiter unten folgende Reihe von Ausführungsvarianten der Flanschverbindungen
ist zum Verbinden von Rohren gleichen Durchmessers bestimmt.
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Solche Flanschverbindungen enthalten zwei gleiche flansche 20 (Fig.
8) mit in jedem von ihnen ausgeführter zentraler Bohrung 21, deren Durchmesser dem
Innendurctmesser der zu verbindenden Rohre (nicht gezeichnet) gleich ist. Auf der
Seitenfläche der Bohrungen 21 in den Flanschen 20 sind ringförmige Ausdrehungen
22 zur Anordnung in denselben eines Dichtungskragens 23 eingearbeitet, der eine
zylindrische Buchse darstellt, deren jede Stirnseit sich gegen die Grundfläche der
jeweiligen Ausdrehung 22 abstützto Zur Verhinderung einer Verengung des Stroms des
abzudichtenden Mediums in den zu verbindenden Rohrleitungen wird die Wanddicke des
Dichtungskragens 23 gleich der Breite der Grundfläche der# Ausdrehungen 22 gewählt,
welche wiederum von dem Druck und von den Eigenschaften des abzudichtenden Mediums,
von dem Werkstoff der Flansche 20 und des Dichtungskragens 23 sowie von der Steifigkeit
der Flansche 20 abhängt.
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Zur Verminderung der Anzugskraft der Schraubenbolzen
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wird zwischen der Stirn des Dichtungskragens 23 (Fig. 9) und der Grundfläche der
jeweiligen Ausdrehung 22 eine Ringeinlage 24 untergebracht. Zu demselben Zweck werden
die Stirnflächen des Dichtungskragens 25 (Fig. 10), die mit den Grundflächen der
Ausdrehungen 22 in Berührung stehen, als ringförmiger Vorsprung mit halbkreisförmigem
Querschnitt ausgebildet.
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In Fig. 11 ist eine Flanschverbindung dargestellt, die einen Flansch
26 und einen Flansch 27 enthält, von denen jeder eine zentrale Bohrung 28 besitzt.
Auf der Oberfläche der Bohrungen 28 sind ringförmige Ausdrehungen zur Anordnung
in ihnen des Dichtungskragens 23 eingearbeitet, Auf der Stirnfläche des (geIIläss
der Zeichnung) oberen Flansches 26 in der Nähe des Dichtungskragens 23 ist ein ringförmiger
Vorsprung 29 (Fig. 12) ausgeführt, dessen Fussbreite bl und Höhe hl so gewählt sind,
dass eine Drehung der Flansche 26 und 27 in bezug auf die Spitze des Vorsprungs
29 beim Anziehen der Bolzenschrauben 5 ermöglicht wird. In einer solchen Flanschverbindung
ist zwischen der (gemäss der Zeichnung) oberen Stiftes Dichtungskragens 23 und der
Grundfläche der Ausdrehung 22 im Flansch 26 ein Spielraum vorhanden, der zur Gewährleistung
des Kontaktes des Vorsprungs 29 mit der Stirnfläche des Flansches 27 notwendig ist.
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Zur Verrninderung der Anzugskraft der Schraubenbolzen
5
beim Zusammenziehen der Flansche wird auch eine Flanschverbindung angew#ndet, -bei
welcher in den einander zugekehrten Stirnflächen der Flansche 30 (Fig0 13) Ringnuten
31 eingearbeitet sind, die zur Unterbringung eines Dichtungsringes 32 dienen, der
teilweise in die beiden Nuten 31 hineinragt. Die Höhe des Ringes 32 übersteigt etwas
die Gesamttiefe der Nuten 310 In der vorgeschlagenen Verbindung wird ein Dichtungskragen
23 verwendet, der in den auf der Oberfläche der Bohrungen 33 in den Flanschen 30
eingearbeiteten Ausdrehungen 22 angeordnet ist, Zwischen der (gemäss der Zeichnung)
oberen Stirn des Dichtungskragens 23 und der Grundfläche der Ausdrehung 22 im oberen
Flansch 30 ist ein Spielraum vorhanden, der zur Gewährleistung des Kontaktes des
Dichtungsringes 32 mit der Oberfläche der Nuten 31 notwendig ist.
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In Fig. 14 ist eine weitere Ausführungsvariante der Konstruktion
der Flanschverbindung gezeigt, die einen Flansch 34 (in der Zeichnung oben) und
einen Flansch 35 enthält, in jedem von denen eine zentrale Bohrung 36 vorhanden
ist.
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Auf der Seitenfläche der Bohrungen 36 sind Ausdrehungen 37 zur Anordnung
des oben beschriebenen Dichtungskragens 23 eingearbeitet, Auf der Stirnfläche des
Flansches 34 ist in einem gewissen Abstand vom Dichtungekragen 23 ein ringförmiger
Vorsprung 38 ausgeführt, dessen Höhe und Fussbreite so
gewählt
werden, dass eine Drehung der Flansche 34 und 35 in bezug auf die Spitze des Vorsprungs
38 ermöglicht wird0 Auf dem dem Flansch 34 gegenüberliegenden Flansch 35 ist eine
Nut 39 eingearbeitet, auf deren Grundfläche eine Einlage 40 angeordnet ist. Gegen
die Einlage 40 stützt sich der Vorsprung 38 abo Zwischen der (gemäss der Zeichnung)
oberen Stirn des Dichtungskragens 23 und der Grundfläche der Ausdrehung 37 im Flansch
34 ist ein Spielraum vorhanden, der zum innigen Kontakt des Vorsprungs 38 mit der
Einlage 40 und zur Verformung der letzteren beim Zusammenziehen der Flansche 34
und 35 mittels der durch die Löcher in den Flanschen 34 und 35 hindurchgeführten
Schraubenbolzen 5 notwendig ist.
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In den oben beschriebenen Ausführungsvarianten der Planschverbindungen
ist der Dichtungskragen 23, 25 in den Ausdrehungen der Flansche mit einem Radialspiel
angeordnet, deren Grösse in Ahhängigkeit vom Werkstoff der Flansche, von der Herstellungsgenauigkeit
und Bearbeitungegüte der Oberflächen des Dichtungskragens 23, 25 und der Flansche
sowie von dem Druck und den Eigenschaften des abzudichtenden Mediums gewählt wird.
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Für jede der vorgeschlagenen Ausführungsvarianten der Konstruktion
der Flanschverbindung ist es zweckmässig, dass die Aussenfläche des Dichtungskragens
3, 23 oder 25 mit einer Schicht 41 (Fig. 15) eines Materials bedeckt ist, welches
weicher
als der Werkstoff des eigentlichen Dichtungskragens 3 oder 23 und der Werkstoff
der Flansche ist. Ein solches Material kann Gummi, Kunststoff oder weiche Metallegierungen
je nach den konkreten Bedingungen der Anwendung dieser oder jenen Konstruktion seine
Die Schicht 41 eines solchen ueberzugs trägt zu einem innigeren Kontakt der Oberflächen
des Dichtungskragens der Flansche bei deren Zusammenziehen bei.
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In sämtlichen vorgeschlagenen Konstruktionen der Flanschverbindungen
wird die Dichtheit der Verbindungen in zwei Etappen hergestellt. Beim Zusammenziehen
der Flansche 1 und 2 (Fig. 1) mittels der Schraubenbolzen 5 biegt sich der weniger
steife Flansch 2 so, dass die Aussenkante des Flansches 2 (Punkt A) dem Flansch
1 näherkommt, während sich die Seitenfläche der Ausdrehung 4 der Oberfläche des
Dicht-ungskragens 3 nähert und mit dieser längs der Innenkante des Flansches 2 (Punkt
K) in Berührung kommt, wodurch die Verbindung hermetisch abgedichtet wird.
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Die Anzugskraft der Schraubenbolzen 5 wird auf dem rechnerischen
Weg ausgehend von der Steifigkeit des Flansches 2, der Grösse des Radialspiels zwischen
der Seitenfläche des Dichtungskragens 3 und der Oberfläche der Ausdrehung 4 im Flansch
2 und von den Eigenschaften des abzudichtenden Mediums bestimmt0 Weiterhin entsteht
unter Einwirkung des Drucks des
abzudichtenden Mediums auf die
durch die Seitenfläche des Dichtungskragens 3 begrenzte Kreisfläche eine axiale
Kraft, die eine Vergrösserung der Biegung des Flansches 2 bewirkt. Infolgedessen
nähert sich die Aussenkante des Flansches 2 (Punkt A) dem Flansch lo Dies führt
zur Erhöhung der Belastung der Innenkante des Flansches 2 (Punkt K) längs der Linie
ihres Kontaktes mit der Seitenfläche des Dichtungskragens 30 Die Grösse dieser Belastung
ist dem Druck des abzudichtenden Mediums direkt proportional. Somit nimmt bei einer
Drucksteigerung des abzudichtenden Mediums in dem Apparat oder der Rohrleitung die
Belastung des Flansches 2 und des Dichtungskragens 3 zu, wodurch die Vere bindung
ohne zusätzliches Anzihen der Schraubenbolzen 5 hermetisch dicht bleibt.
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Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Flanschverbindungen biegt
sich beim Zusaemenziehen der Flansche 1 und 2 mittels der Schraubenbolzen 5 der
weniger steife Flansch 2 derart, dass seine Aussenkante (Punkt A) sich der Stirnfläche
des Flansches 1 nähert0 Hierbei wird die Einlage 7 unter Einwirkung der Anzugskraft
verformt. Unter der Wirkung derselben Kraft kommt die Spitze des Vorsprungs 8 (Fig.
3) mit der Grundfläche der Ausdrehung 4 im flansch 2 in Berührung0 Die Grösse der
Anzugskraft ist in diesen Verbindungen geringer als bei der in Fig. 1 gezeigten
Verbindung, weil die Notwendigkeit der vollständigen Beseitigung
des
Radialspiels zwischen der Seitenfläche des Dichtungskragens 3 und#der Seitenfläche
der Ausdrehung 4 im Flansch 2 entfällt.
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Weiterhin entsteht unter Einwirkung des Drucks des abzudichtenden
Mediums auf die durch den Innendurchmesser der Einlage 7 (Fig. 2) oder die Linie
des Kontaktes des Vorsprungs 8 (Fig. 3) mit der Grundfläche der Ausdrehung 4 begrenzte
Kreisfläche eine axiale Kraft, welche die Biegung des Flansches 2 vergrössert. Infolgedessen
nähert sich die Aussenkante des Flansches 2 (Fig. 2 und 3) der Stirnfläche des Flansches
1, während die Seitenfläche des Dichtungskragens 3 mit der Innenkante des Flansches
2 (Punkt K) in Berührung kommt und die Dichtheit der Flanschverbindung beim Druckanstieg
des abzudichtenden Mediums ohne zusätzli# ches Anziehen der Schraubenbolzen 5 beibehält.
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Die Verwendung der Einlage 7 (Fig. 2) oder des ringförmigen Vorsprungs
8 (Fig. 3) als Dichtungselement gestattet es, die Dichtheit der Verbindung aufrechtzuerhalten,
die ausreicht, um das in der Rohrleitung oder dem Ap#parat befindliche Medium während
des Anstiegs seines Drucks auf den Berechnungsdruck abzudiohten, unter dessen Berücksichtigung
das Radialspiel zwischen der Seit.ifläche des Dichtungskragens 3 und der Ausdrehung
4 im Flansch-2 gewählt wird.
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Mit dem fortschreitenden Druckanstieg des abzudichtenden
Mediums
nimmt die axiale Kraft zu, unter deren Einwirkung eine Verlängerung der Schraubenbolzen
5 stattfindet, während die Belastung der Einlage 7 (Fig. 2) oder der Spitze des
Vorsprungs 8 (Fig. 3) abnimmt0 In der Flanschverbindung gemäss Fig0 4 biegt sich
beim Zusammenziehen der Flansche 1 und 9 mittels der Schraubenbolzen 5 der weniger
steife Flansch 9 so, dass er sich in bezug auf# die Spitze des Vorsprungs 10 auf
der Stirnfläche des Flansches 9 dreht. Hierbei nähert sich die Aussenkante des Flansches
9 der Stirnfläche des Flansches 1, während die Seitenfläche des Dichtungskragens
3 mit der Innenkante des Flansches 9 (Punkt K) in Berührung kommt, wodurch die Dichtheit
der Flanschyorbindung sichergestellt wird.
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Die Grösse der Anzugskraft wird auf dem rechne chen Wege ausgehend
von denselben Faktoren bestimmt, die bereits oben für die in Fig. 1 dargestellte
Verbindung angegeben waren0 Weiterhin entsteht unter Einwirkung des Drucks des abzudichtenden
Mediums auf die durch die Seitenfläche des Dichtungskragens 3 und die Oberfläche
der Bohrung im Flansch 9 begrenzte Kreisfläche eine axiale Kraft, die eine Vergrösserung
der Biegung des Flansches 9 bewirkt, was zur Erhöhung der Belastung des Dichtungskragens
3 und des Flansches 9 längs der Linie ihres Kontaktes (Punkt K)
führt.
Die Grösse dieser Belastung ist dem Druck des abzudichtenden Mediums direkt proportional
und reicht zur Aufrechterhaltung der Dichtheit der Flanschverbindung aus0 Beim Zusammenziehen
der Flansche 11 und 12 (Fig. 6) und der Flansche 15 und 16 (Fig0 7) verformt der
Vorsprung 17 die Dichtung 19 (Fig. 7), und der Ring 14 (Fig. 6) steht in innigem
KontaKt mit den Wänden der Nuten 13 in den Flanschen 11 und 12 und gewährleistet
die Dichtheit der Flanschverbindungen, welche zum Zurückhalten des in der Rohrleitung
oder im Apparat befindlichen abzudichtenden Mediums während des Anstiegs seines
Drucks bis auf den berechneten Wert ausreicht0 Die Grösse der Anzugskraft der Schraubenbolzen
wird auf dem rechnerischen Wege ausgehend von denselben Faktoren bestimmt, die für
die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Verbindungen angegeben waren Unter Einwirkung
des Drucks des abzudichtenden Mediums auf die durch den Innendurchmesser der Einlage
19 (Fig. 7) oder die Linie des Kontakts der Innenfläche des Rings 14 (Fig. 6) mit
den Wänden der Nut 13 begrenzte Kreisfläche entsteht eine axiale Kraft, die eine
Vergrösserung der Biegung der Flansche 12 (Fig, 6) und 16 (Fig. 7) bewirkt, wobei
infolgedessen die Aussenkante jedes von ihnen der Stirnfläche des gegenüberliegenden
Flansches 15 (Fig. 7)
oder 11 (Fig. 6) nähert, während die Seitenfläche
des Dichtungskragens 3 mit der Innenkante des Flansches 12 (Fig.
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6) oder 15 (Fig. 7) in Berührung komnltO Somit halten die Flanschverbindungen
mit dem fortschreitenden Druckanstieg des abzudichtenden Mediums die Dichtheit aufrecht,
da unter Einwirkung der axialen Kraft, die dem Druck des abzudichtenden iv.ediums
direkt proportional ist, die Schraubenbolzen 5 verlängert werden, was zu einer Verminderung
der Belastung der Einlage 19 (Fig. 7) oder des Ringes 14 (Fig. 6) und zu einer Vergrösserung
der Belastung des Dichtungskragens 3 und dementsprechend des Flansches 16 und des
Flansches 12 rings der Linie des Kontakts des Dichtungskragens 3 mit dem jeweiligen
Flansch führt, Die Verwendung des Ringes 14 (Fig. 6) oder der Einlage 19 (Fig. 7)
als Dichtungselement gestattet, die anfängiizu che Anzugskraft der Schraubenbolzen
svvermindern.
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In den Fig. 8-14 sind Flanschverbindungen dargestellt, die für Rohre
gleichen Durchmessers bestimmt sind, weshalb die Steifigkeit der diese Verbindungen
bildenden Flansche praktisch gleich ist.
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Beim Zusammenziehen der Flansche 20 (Fig. 8) mittels der Schraubenbolzen
5 biegen sie sich derart, dass ihre Peripherieabschnitte sich in bezug auf die Grundfläche
der in jedem von den Flanschen 20 eingearbeiteten Ausdrehung 22 drehen, gegen welche
sich die entsprechende Stirn
des Dichtungskragens 23 abstützt.
Hierbei nähern sich die Aussenkanten der Flansche 20 einander an, während die Seitenfläche
des Dichtungskragens 23 mit der Innenkante jedes der Flansche 20 (Punkte L) in Kontakt
kommt, wodurch die Verbindung hermetisch abgedichtet wird. Die Grösse der Anzugskraft
der Flansche 20 wird auf dem rechnerischen Wege ausgehend von deren Steifigkeit,
der Grösse des Radialspiels zwischen den Seitenflächen des Dichtungskragens 23 und
der Ausdrehungen 22 in den Flanschen 20 und den Eigenschaften des abzudichtenden
Mediums bestimmt0 Unter Einwirkung des Drucks des abzudichtenden Mediums auf die
durch die Mantelfläche des Dichtungskragens 23 begrenzte Kreisfläche entsteht eine
axiale Kraft, die eine Vergrösserung der Biegung der Flansche 20 bewirkt0 Dies führt
zur Vergrösserung der Belastung der Seitenflächen des Dichtungskragens 23 und der
Ausdrehungen 22 längs der Linien ihres Kontaktes (Punkte L)0 Die Grösse dieser Belastung
ist dem Druck des abzudichtenden Mediums direkt proportional. Infolge der Differenz
der Drücke, die auf die Seitenfläche des Dichtungskragens 23 auf dessen Abschnitt
zwischen den Kontaktlinien mit der Seitenfläche der jeweiligen Aus drehung 22 sowie
auf dessen Innenfläche einwirken, kommt es ausserdem zu einer radialen Verformung
des Dichtungskragens 23. Durch diese Verformung erfahren die Seitenflächen des Dichtungskragens
23 und der Ausdrehungen
22 zusätzliche Belastung längs der Linie
ihres Kontaktes. Die Grösse dieser Belastung hängt ebenfalls vom Druck des abzudichtenden
Mediums ab.
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Beim Zusammenziehen der Flansche 20 (Fig. 9 und 10) mittels der Schraubenbolzen
5 findet eine Belastung der Einlagen 24 (Fig. 9) oder der Oberflächen der Vorsprünge
des Dichtungskragens 25 (Fig. 10) längs den Linien ihres Kontaktes mit der Grundfläche
des jeweiligen Ausdrehung 22 sowie eine Biegung der Flansche 20 statt. Die Grösse
der Anzugskraft der Schraubenbolzen 5, welche die Dichtheit der Verbindung während
des Druckanstiegs des abzudichtenden Mediums auf den Berechnungsdruck gewährleistet,
s wird auf dem rechnerivdhen Wege ausgehend von der zulässigen Belastung der Einlage
24 oder der sich berührenden Oberflächen der Vorsprünge des Dichtungskragens 25
und der Grundflächen der Ausdrehungen 22 in den Flanschen 20 bestimmt.
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Unter Einwirkung des Drucks des abzudichtenden Mediums auf die durch
den Innendurchmesser der Einlage 24 (Fig0 9) oder die Linie des Kontakts des Vorsprungs
(Fig.
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10) des Dichtungskragens 25 mit der Grundfläche der Ausdrehung 22
begrenzte Kreisfläche entsteht eine axiale Kraft, die eine Vergrösserung der Biegung
der Flansche 20 (Fig. 9 und 10) bewirkt. Hierdurch nähern sich die Aussenkanten
der Flansche 20 einander an, während die Seitenfläche des Dichtungskragens 23 und
25 mit der Innenkante
jedes der Flansche 20 (Punkt L) in Berührung
kommt. Unter Einwirkung de#r genannten axialen Kraft dehnen sich die Schraubenbolzen
5 aus und werden länger, indem sie die Belastung der Einlagen 24 (Fig, 9) und der
sich berührenden Oberflächen der Vorsprünge des Dichtungsringes 25 und der Grundflächen
22 vermindern und die Biegung der Plansche 20 und folglich die Belastung der Seitenflächen
des Dichtungskragens 23 und 25 und der Ausdrehungen 22 längs der Linien ihres Kontaktes
vergrössern. Somit behalten die in den Fig. 9 und 10 dargestellten Flanschverbindungen
die Dichtheit mit dem fortschreitenden D2lskanstieg des abzudichtenden Mediums bei.
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Beim Zusammenziehen der Flansche 26 und 27 (Fig. 11) mittels der
Schraubenbolzen 5 ist eine Biegung der Peripherieabschnitte der genannten Flansche
in bezug auf die Linie des Kontaktes des Vorsprungs 29 mit der Stirnfläche des (gemäss
der Zeichnung) unteren Flansches 27 zu verzeichnen0 Hierbei nähern sich die Aussenkanten
der Plansche 26 und 27 einander an, während die Seitenflächen des Dichtungskragens
23 mit den Innenkanten (Punkte M) der Blansche 26 und 27 in Berührung kommen und
die Flanschverbindung hermetisch abdichten. Die Grösse der Anzugskraft der Schraubenbolzen
5 wird auf dem rechnerischen Weg ausgehend von der Steifigkeit der Flansche 26 und
27, der Grösse des Spiels zwischen den Seitenflächen des Dichtungskragens
23
und der Ausdrehungen 22 auf der Oberfläche der Bohrung 28 in den Flanschen 26 und
27 sowie den Eigenschaften des abzudichtenden mediums bestimmt.
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Unter Einwirkung des Drucks des abzudichtenden I.ediums auf die durch
die Aussenfläche des Dichtungskragens 23 begrenzte Kreisfläche entsteht eine axiale
Kraft, durch deren Wirkung sich die-Biegung der Flansche 26 und 27 vergrössert.
Dies führt zur Vergrösserung dem Belastung der Seitenflächen des Dichtungskragens
23 und der Ausdrehungen 22 längs der Linien ihres Kontaktes (Punkte M). Die Grösse
dieser Belastung ist dem Druck des abzudichtenden Mediums direkt proportional.
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Die Arbeit der in Fig. 13 und 14 dargestellten Flanschverbindungen
unterscheidet sich nicht von der oben beschriebenen Arbeit der in den Fig. 6 und
7 gezeigten Flanschverbindungen.
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Somit gestatten die Konstruktionen der erfindungsgemässen Flanschverbindungen
es, die Anzugskraft der Schraubenbolzen und das Gewicht der Planschverbindung zu
vermindern.
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Die Anwendung jeder der vorgeschlagenen Konstruktionen wird durch
konkrete Arbeitsbedingungen derselben bestimmt.