DE2655473C3

DE2655473C3 - Auswinkelbare Flanschverbindung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2655473C3
Application number: DE19762655473
Authority: DE
Inventors: Walter 6500 Mainz Wedel
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1976-12-08
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2655473A1; DE2655473B2

Description

Die Erfindung betrifft eine auswinkelbare Kugelflanschverbindung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs I beschrieben und beispielsweise aus der DE-OS 25 16 682, der FR-PS 12 36 037 und der US-PS 40 097 bekannt ist. Die Abdichtung der gewölbten Flanscbflächen gegeneinander erfolgt bei solchen bekannten Systemen in der Regel dadurch, daß man in sich z.T. gegenüberliegende Nuten oder Rillen in den Dichtflächen entsprechend profilierte Dichtringe oder Dichtungen einlegt, die beim Verbinden der Flansche einer verhältnismäßig höhen Flächenpfessung aUsgesci/i werden. Zum Teil fügt man auch profilierte Dichtringe, wie etwa O-Ringe ohne Vorhandensein spezieller Nuten direkt /wischen die einander zugeordneten, kugelig -konkaven und kugelig-konvexen Dichtflachen. Beide Arten von Dichtungen erfordern hohe Miißgcnauigkeit der verwendeten Dichtringe, da diese sich exakt in die vorgegebenen Flanschformen einpassen müssen.

Diese bekannten Systeme erfahren beim Zusammenspannen der Verbindung eine derartige Deformation der eingelegten Dichtringe, daß sich die an den Flanschen anliegenden Kontaktflächen in jedem Fall verbreitern. Hierdurch wird die Flächenpressung der Dichtung entsprechend verringert und es müssen somit höhere Flansch- und Verbindungskräfte aufgebracht werden. Außerdem wirken sich auftretende fertifingsbedingte Unrundheiten an den Flanschen und Dichtun-

to gen erschwerend auf die Montage aus und können bei exzentrischem Versatz zur Zerstörung der Dichtung durch Scherkräfte führen. Auch wird durch Einbringen von Dichtrillen das jeweilige Flanschbauteil geschwächt

Ferner wird diesen bekannten Ausführungsformen beim Auswinkeln der Flanschverbindung die Dichtung in dem kugelig-konkaven Flansch, der sog. Pfanne, häufig verschoben, wodurch eine einseitige Belastung der Pfanne bewirkt wird.

Generell entstehen durch das Verspannen der Flanschverbindung in dem konvexen Flanschtei! tangentiale, d. h. umfangsgerichtete Druckkräfte, während in dem konkav ausgebildeten Flanschteil Zugkräfte erzeugt werden.

Da bei den für die bezeichneten Rohrsysteme insbesondere eingesetzten Werkstoffen die Zugfestigkeit geringet als die Druckfestigkeit, ist der konkave Flanschteil das bruchgefährdete Bauteil.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die

i» Flanschverbindung mit zwischengefügter Dichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß die Flanschteile weniger bruchgefährdet sind und die Dichtung auch bei ungenauer Lage immer linienförmig belastet sind und somit die

i^r> Flächenpressung, unabhängig von der Verformung der Dichtung, praktisch konstant bleibt.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die kreisförmige Grenzlinie 11 biidet also eine

■»ι» Dichtkante, und es bilden sich außer- und innerhalb dieser Dichtkante ringförmige Wulste an der deformierten Dichtung, die ein seitliches Verschieben der Dichtung verhindern.
Außerdem bewirkt die ringförmige Dichtkante, daß

■*"> der Grad der Auswinkelung des mit ihr verbundenen Kugelflansches die Krafteinleitung in den pfannenförmigen Flanschteil nicht beeinflußt. Sie erfolgt konzentrisch und rotationssymmetrisch, vermeidet somit einseitige Beanspruchung und ermöglicht die volle

>|| Ausnutzung der Gestaltfestigkeit des pfannenförmigen Flanschteiles.

Die Flansch- und Schraubenkräfte werden ebenfalls durch diese Formgebung minimal gehalten und erlauben eine leichtere Dimensionierung der Verbindungsele-

"·"' men te.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die halben Kegelwinkel beider Kegelstumpfmantelflächen spitze Winkel, jedoch lassen sich die Dichtflächen vorteilhaft auch so ausführen, daß der halbe Kegelwinkel der peripheren Kegelstumpfmantelfläehe etwa 90⁸ beträgt, wodurch diese in eine Kreisringfläche übergeht, oder der entsprechende Winkel sogar mehr als 90" beträgt.

Die ringförmige Dichtschcibc kann aus den üblichen

■ ■ Werkstoffen hergestellt sein. Das bevorzugte Material ist Polytetrafluorethylen. Die Dichtscheibe kann ohne oder mit umgcbördclten Rand ausgeführt sein.

An die Maßgenauigkeit der Durchmesser werden

keine besonderen Ansprüche gestellt, weil sich die Dichtkante in das Dichtungsmaterial eindrückt

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier, in den Zeichnungen dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es stellen dar

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Kugelflanschverbindung, bei der die periphere Kegelstumpfmantelfläche des pfannenförmigen Flanschteiles rechtwinklig zur Rohrachse verläuft und somit eine Kreisringfläche bildet;

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Kugelflanschverbindung, bei der die halben Kegelwinkel beider Kegelstumpfmantelflächen der pfannenförmigen Dichtfläche spitze Winkel sind. Die Fig.2 erläutert ferner die Winkelverhältnisse.

Entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figuren zeigen jeweils ein Rohrende 1, dessen Flanschteil 2 mit einer kugelig-konvexen Dichtfläche 8 versehen ist. Das anzuschließende zweite Rohrende 3 besitzt ein Flanschteil 4 mit erfindungsgemäß ausgeführter pfannenförmiger Dichtfläche. Zwischen beiden Dichtflächen befindet sich ein Dichtring 5. Gegen die rückseitigen Schultern der Flanschteile 2 und 4 liegen jeweils Überwurfflansche 6 an, die dazu dienen, die Rohrenden 1 und 2 mittels Schrauben 7 gegeneinander zu verspannen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht die erfindungsgemäß ausgeführte Dichtfläche aus einer inneren Kegelstumpfmantelfläche 9 und einer sich konzentrisch an diese anschließenden peripheren Kreisringfläche 10. Mit der den Übergang zwischen den Flächen 9 und 10 bildenden kreisförmigen Kante 11 liegt die pfannenförmige Dichtfläche des Flanschteils 4 an dem Dichtring 5 und über diesen an der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 des Flanschteils 2 an. Durch den j halben Kegelwinkel et ist die mögliche Auswinkelung zwischen Achsen 12 und 13 der Rohrenden 1 und 3 angedeutet.

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flanschverbindung mit einer pfan-

HJ nenförmigen Dichtfläche, deren periphere Kegelstumpfmantelfläche 10 einen spitzen Winkel 6 mit der Rohrachse bildet. Dadurch, daß der Winkel γ der inneren Kegelstumpfmantelfläche 9 kleiner ist als der Winkel ό, entsteht eine kreisförmige Dichtkante 11, die

i) an dem Dichtring 5 und über diesen an der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 anliegt. Der Winkel der Tangente an die kugelig-konvexe Dichtfläche 8 in diesem Bereich ist mit β bezeichnet. Um einen definierten Xontaktbereich zwischen den gegenseitigen

-" Dichtflächen zu erhalten, muß der Wn-.kel β kleiner als der Winkel ό und größer als der Winkel γ sein. Nur im Grenzfall kann entweder der Winkel γ oder der Winkel 6 gleich dem Winkel β sein. Jedoch erfordert eine sc'che Ausführung eine hohe Maßgenauigkeit, damit der

j'i pfannenförmige Flanschteil 4 auch wirklich im Bereich der Linie 11 am Kugelflansch 2 anliegt

Durch den eingezeichneten Winkel ό' ist angedeutet, daß der halbe Kegelwinkel der peripheren Kegelstumpfmantelfläche 10 auch größer als 90° ausgeführt

i" sein kann.

Mit R ist der Krümmungsradius der kugelig-konvexen Dichtfläche 8 bezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Auswinkelbare Flanschverbindung zum Verbinden von zwei Rohrenden, deren eines Rohrende (t) einen Flanschteil (2) mit einer kugelig-konvexen Dichtfläche (8) aufweist, und bei der eine flache Ringscheibe (5) als Dichtring mit oder ohne umgebördeltem Kragen zwischen diese kugeligkonvexe Dichtfläche (8) und die Dichtfläche des Flanschteils (4) des anderen Rohrendes (3) eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche des Flanschteils (4) aus zwei konzentrisch aneinander grenzenden Kegelstumpfmantelflächen (9, 10) besteht, die die Rohrachse (13) als Kegelachse gemeinsam haben, und von denen die auf die Rohrachse (13) bezogene innere Kegelstumpfmantelfläche (9) einen kleineren Kegelwinkel aufweist als die an diese angrenzende periphere Kegelstumpfmantelfläche (10), so daß die aus ihnen bestehende Dichtfläche des Flanschteils (4) im Bereich der kreisförmigen Grenzfläche des Flanschteils (4) im Bereich der kreisförmigen Grenzlinie (11) zwischen den Kegelstumpfmantelflächen (9,10) über den Dichtring (5) an der kugelig-konvexen Dichtfläche (8) des Flanschteils (2) anliegt, wobei die Tangente an die kugelig-konvexe Dichtfläche (8) im Kontaktbereich (11) mit der Dichtfläche (9, 10, 11) des Flanschteiis (4) einen Winkel (j3) mit der Rohrachse bildet, der größer ist als der halbe Kegelwinkel (γ) der inneren Kegelstumpfmantelfläche (9), jedoch Meiner als der halbe Kegelwinkel (ό) der peripheren Kegelsturrpfman .!fläche (10).

2. Flanschverbindung n??h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kt ;elwinkel (O) der peripheren Kegelmantelfläche (10) etwa 50° beträgt, so daß diese im wesentlichen die Gestalt eines planen Kreisringes besitzt.

3. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kegelwinkel (ό) der peripheren Kegelmantelfläche (10) und der halbe Kegelwinkel (γ) der inneren Kegelmantelfläche (9) spitze Winkel sind.

4. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Kegelwinkel (ό) der peripheren Kegelmantelfläche größer als 90° ist.