DE3515494C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gegen schmelzflüssige Medien, ins­ besondere Metallschmelzen abdichtende Verbindung zwischen zwei zueinander koaxial und relativ verdrehbar gelagerten Rohren.

Rohrverbindungen dieser Art sind z. B. für bestimmte Anwendungen bei Rohrleitungsanlagen für Flüssigmetalle, insbesondere Alumi­ niumschmelzen erforderlich, beispielsweise soll bei einem als Drehverschluß ausgebildeten Schiebeverschluß (EP 0 040 692), dessen Austrittsrohr bei Verschlußbetätigung eine Drehbewegung ausführt, das schmelzflüssige Medium aus dem genannten Rohr in einen feststehenden Rohrabschnitt übergeleitet werden. Eine hierfür geeignete Rohrverbindung muß einerseits, bei gewähr­ leisteter Dichtheit, Relativdrehungen zwischen den beiden Roh­ ren zulassen. Außerdem soll sie so beschaffen sein, daß eine vorübergehende Erstarrung des Mediums oder allfällige Verkru­ stungen die Funktion nicht beeinträchtigen. Dabei ist zu be­ rücksichtigen, daß schmelzflüssige Medien und insbesondere Me­ tallschmelzen allgemein bei Temperaturen transportiert und ver­ arbeitet werden, die nur wenig über dem Schmelzpunkt liegen, weshalb solche Medien zum Erstarren neigen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer abdichtenden Rohrverbindung, welche alle vorgenannten Anforderungen einwand­ frei erfüllt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die beiden einander zugekehrten Rohr-Stirnseiten in an sich bekannter Weise ke­ gelig angeschrägt sind und einen Ringspalt mit V-förmigem Quer­ schnitt bilden, welcher von einem Dichtungsring aus feuerfesten Fasern ausgefüllt ist, der am Umfang von einem eine radiale Pressung ausübenden Spann­ organ umfaßt ist.

Diese erfindungsgemäße Anordnung ergibt auf der Rohr-Innen­ seite einen praktisch völlig glatten, stufenlosen Übergang. Sie ermöglicht nicht nur beliebige Drehbewegungen in beiden Richtungen, sondern läßt auch radiale und axiale Lageabwei­ chungen bzw. temperaturbedingte Verschiebungen zwischen beiden Rohren bis zu einem gewissen Ausmaß zu. Die Dichtung läßt sich mühelos anbringen und lösen und erlaubt den Ein- und Aus­ bau der Rohrstücke in radialer Richtung, d. h. ohne axiale Ver­ schiebung. Schließlich erweist sich die Dichtung auch als aus­ reichend gasdicht, um z. B. über einer Metallschmelze eine Schutzgasatmosphäre ohne übermäßige Leckverluste aufrechtzuer­ halten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wird der Winkel der kegeligen Anschrägung in einem Bereich ge­ mäß Anspruch 3 gewählt, so ergeben sich günstige Verhältnisse hinsichtlich Druckverteilung im Innern des Dichtungsringes und dessen Anliegen an den Flanken des Ringspaltes. Anspruch 4 nennt eine zweckmäßige, das Anbringen und Lösen begünstigende Ausgestaltung des Spannorgans. An den Rohrenden lösbar befe­ stigte Stirnringe und weitere damit zusammenhängende Maßnahmen nach den Ansprüchen 5 bis 7 sind besonders dann empfehlenswert, wenn das schmelzflüssige Medium eine vollständige Trennung vom Material der tragenden Rohrwandungen verlangt und die Rohre dementsprechend ausgekleidet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im Zu­ sammenhang mit der Zeichnung erläutert. Diese zeigt eine Rohr­ verbindung im Axialschnitt, mit einem Detail in Ansicht.

Beim dargestellten Beispiel handelt es sich um die Verbindung zweier etwa horizontal gelagerter Rohre, deren tragende Wan­ dung, üblicherweise aus Stahl, mit 1 und 2 bezeichnet ist. Zur Durchleitung von Metallschmelze, z. B. schmelzflüssigem Alumi­ nium, sind die Rohre mit einer temperaturbeständigen Innenaus­ kleidung 17 bzw. 18 versehen. Das Rohr 2 ist feststehend gela­ gert, während das Rohr 1 um seine Längsachse drehbar ist; bei­ spielsweise handelt es sich um das Austrittsrohr eines Dreh­ schiebeverschlusses (nicht dargestellt), z. B. gemäß EP 0 040 692.

An jedem Rohrende ist ein Stirnring 3, 4 lösbar befestigt. An ihren einander zugekehrten Stirnseiten sind die Ringe 3, 4 ke­ gelig angeschrägt, so daß sie mit ihren Kegelflächen 9, 10 einen Ringspalt 8 mit V-förmigem Querschnitt bilden. Der Ring­ spalt 8 ist von einem Dichtungsring 5 ausgefüllt, welcher unter Verformung von außen radial in den Spalt hineingepreßt ist und dabei gegen die Kegelflächen 9 und 10 dichtend anliegt. Die radiale Pressung wird von einem den Dichtungsring 5 am Umfang umfassenden Spannorgan ausgeübt, im vorliegenden Fall gebildet durch ein metallisches Spannband 6, welches mit einem Spann­ schloß 7 versehen ist. Bei geöffnetem Spannschloß 7 läßt sich das Spannband 6 leicht über den Rohrdurchmesser entfernen und wieder anbringen. Als Material für den verformbaren Dich­ tungsring 5, welches gegen Aluminiumschmelzen beständig ist, eignet sich insbesondere ein ummanteltes Seil aus keramischen Fasern, beispielsweise mit einer Seele aus Aluminium-Silicium- Fasern und einem geflochtenem Mantel aus Glasfasern. Von eini­ ger Bedeutung ist der Anschrägungswinkel α der beiden Kegel­ flächen 9 und 10, damit das Ausfüllen des Ringspaltes 8 und das satte Anliegen an den Kegelflächen auch bei allfälligen Lage­ änderungen während des Betriebes durch den Dichtungsring 5 ge­ währleistet sind; es hat sich ein Winkelbereich von etwa 12-25°, insbesondere zwischen 15 und 20° als geeignet her­ ausgestellt. Dank der erwähnten Zulässigkeit von Lageabweichun­ gen zwischen den Rohren, und weil die Dichtheit schon bei rela­ tiv geringer Flächenpressung des Dichtungsringes 5 gewährlei­ stet ist, sind bei dieser Anordnung auch die Reaktionskräfte auf das drehende Rohr 1 und damit allfällige schädliche Rück­ wirkungen auf einen damit verbundenen Schiebeverschluß gering. Bei der dargestellten Anordnung kann bei drehendem Rohr 1 der Dichtungsring 5 entlang beiden Ringen 3 und 4 gleiten.

Falls dies unerwünscht ist, kann mittels einer einfachen Arretierung (nicht dargestellt), welche zwischen dem einen Rohr und dem Spannband 6 wirksam ist, erreicht werden, daß nur zwi­ schen dem Stirnring des anderen Rohres und dem Dichtungsring eine Relativbewegung erfolgt.

Zwecks Befestigung der Stirnringe 3 und 4 schließt an deren Kegelfläche 9, 10 außen ein zweite, stärker geneigte Kegel­ fläche 11, 12 an; über diese greift ein mit entsprechendem In­ nenkegel versehener Zentrierflansch 15 bzw. 16, welcher zusam­ men mit dem Stirnring 3, 4 axial gegen das jeweilige Rohr 1 bzw. 2 verspannt ist, beispielsweise wie dargestellt durch Verschraubung an einem festen Rohrflansch 13 bzw. 14. Durch die Zentrierflansche 15, 16 werden die Stirnringe 3, 4 am Umfang zusammengehalten, so daß diese ohne Risiko auch aus einem spröden Material (z. B. Feuerfestmaterial), welches zu Rißbil­ dung neigt, bestehen können. Beide Stirnringe 3, 4 weisen glei­ che Innendurchmesser auf wie die Rohrauskleidungen 17, 18, wo­ durch ein praktisch glatter Übergang zwischen den beiden Roh­ ren für das durchzuleitende Medium zustande kommt. Am Ende des Rohres 1 ist ein Zwischenring 19 vorgesehen, welcher zwischen dem Stirnring 3 und der über den Flansch 13 etwas vorstehenden und stirnseitig bearbeiteten Auskleidung 17 verspannt ist. Beim anderen Rohrende liegt der Stirnring 4 mit seiner Rückseite am Flansch 14 an, wobei ein allfälliger, zur Auskleidung 18 be­ stehender Spalt mit einem kompressiblen Ring 20 überbrückt oder mittels einer Watte aus keramischen Fasern verstemmt sein kann.

Die Auskleidungen 17, 18 sollen die Rohrwandungen 1, 2 vor Be­ rührung durch das durchzuleitende Medium schützen und somit ge­ gen dieses beständig sein. Im Falle von Aluminiumschmelzen eig­ net sich hierfür ein Gemisch aus keramischen Kurzfasern, zum Beispiel aus Kalzium-Silicium, die mit einem Binder verpreßt sind. Auch die Stirnringe 3 und 4 (wie auch der Zwischenring 19) können aus gleichem oder ähnlichem Material gefertigt sein. Falls erforderlich, kann jedoch für die Stirnringe 3 und 4 ein Material höherer Festigkeit verwendet werden, beispielsweise Aluminiumtitanat oder ein gebranntes Hochtonerde-Material.

Die beiden zu verbindenden Rohre müssen nicht notwendigerweise gleiche Durchmesser aufweisen: wie in der Zeichnung strichpunk­ tiert angedeutet ist, kann beispielsweise ein Rohr 1′ von klei­ nerem Durchmesser vorgesehen sein, wobei der mit ihm verbundene Flansch 13′ entsprechend nach innen verbreitert ist. Der Zwi­ schenring 19 ist dann ebenfalls zu einer Scheibe verbreitert, um den Flansch 13′ stirnseitig zu überdecken und den Anschluß an die Innenauskleidung 17′ herzustellen.

Claims (7)

1. Gegen schmelzflüssige Medien, insbesondere Metallschmelzen abdichtende Verbindung zwischen zwei zueinander koaxial und relativ verdrehbar gelagerten Rohren (1, 2), dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden einander zugekehrten Rohr-Stirnseiten in an sich bekannter Weise kegelig angeschrägt sind und einen Ringspalt (8) mit V-förmigem Querschnitt bilden, welcher von einem Dichtungsring (5) aus feuerfesten Fasern ausge­ füllt ist, der am Umfang von einem eine radiale Pressung ausübenden Spannorgan (6, 7) umfaßt ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dichtungsring (5) durch ein Seil aus keramischen Fasern mit einer Seele aus Aluminium-Silicium-Fasern und einem ge­ flochtenen Mantel aus Glasfasern gebildet ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel (α) der Anschrägung (9, 10) an jeder Rohr-Stirnseite zwischen 12 und 25 Grad, vor­ zugsweise 15 bis 20 Grad beträgt.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Spannorgan durch ein mit einem Spannschloß (7) versehenes, den Dichtungsring (5) umfassendes Spannband (6) gebildet ist.

5. Rohrverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Rohrende mit einem lösbar befestigten Stirnring (3, 4) versehen ist, welcher eine den Ringspalt (8) begrenzende Kegelfläche (9, 10) aufweist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die genannte Kegelfläche (9, 10) außen eine zweite Kegelfläche (11, 12) anschließt, die von einem mit Innenkegel versehenen Zentrierflansch (15, 16) umfaßt ist, welcher gegen das Rohr (1, 2) axial ver­ spannt ist.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stirnringe (3, 4) gleiche Innen­ durchmesser wie eine Rohr-Innenauskleidung (17, 18) aufwei­ sen und wie diese aus einem gegen das schmelzflüssige Me­ dium beständigen, insbesondere temperaturbeständigen Mate­ rial bestehen.