DE3515494C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L25/00—Constructive types of pipe joints not provided for in groups F16L13/00 - F16L23/00 ; Details of pipe joints not otherwise provided for, e.g. electrically conducting or insulating means
- F16L25/14—Joints for pipes of different diameters or cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
- F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
- F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
- F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
- F16L27/0812—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Flanged Joints, Insulating Joints, And Other Joints (AREA)
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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.
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