DE102009018867A1

DE102009018867A1 - Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen

Info

Publication number: DE102009018867A1
Application number: DE102009018867A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing. Danner; Jürgen GRÜTZEMACHER
Original assignee: Bosch Solar Energy AG
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-04-25
Also published as: DE102009018867B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen, umfassend Spannmittel zum Pressen eines Deckels auf den Flansch, wobei die Spannmittel durch eine Ausnehmungen aufweisende Grundplatte und eine zugehörige Deckplatte geführt sind. Erfindungsgemäß besteht die Grundplatte aus einem ersten, großkreisbogenförmigen und einem zweiten, kleinkreisbogenförmigen Segment. Die Deckplatte ist über Bolzen oder Stifte mit dem großkreisbogenförmigen Segment fest verbunden. Weiterhin weist die Deckplatte eine kreisbogenförmige Kulissenführungsausnehmung auf, in welcher mindestens ein weiterer Bolzen oder Stift aufgenommen ist, welcher einerseits mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment der Grundplatte und andererseits mit einer Schwenkplatte in Verbindung steht. Die Schwenkplatte ist im Schwer- oder Mittelpunkt der Deckplatte über eine Achse gelagert. Die Achse ist als Gewindeachse ausgebildet und an ihrem zur Grundplatte weisenden Ende mit einem Druckstück sowie an ihrem gegenüberliegenden Ende mit einem Betätigungsknauf versehen derart, dass die Segmente der Grundplatte den Flansch hintergreifen und das Druckstück den Deckel auf den Flansch presst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen, umfassend Spannmittel zum Pressen eines Deckels auf den Flansch, wobei die Spannmittel durch eine Ausnehmungen aufweisende Grundplatte und eine zugehörige Deckplatte geführt sind, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Ziehbereich von Kristallziehanlagen sind eine Vielzahl von Rohren befindlich, die regelmäßig zum Durchführen von Reinigungsarbeiten geöffnet und anschließend wieder dicht verschlossen werden müssen. Dieser dichte Verschluss ist insofern besonders bedeutsam, da die betreffende Ziehanlage im Vakuum bzw. unter Schutzgas betrieben wird.
Üblicherweise sind zu reinigende Rohre der Ziehanlagen mit einem Verschlussdeckel einschließlich Dichtring versehen. Der Verschlussdeckel wird mit separaten Befestigungsklemmen, die als Klauen ausgebildet sind, am Rohrflansch gehalten. Zur Montage ist der Einsatz eines entsprechenden Werkzeugs erforderlich. Da beispielsweise jede Ziehanlage über bis zu zehn zu reinigende Rohranschlüsse verfügt, bei denen jeweils vier Befestigungselemente montiert werden müssen, ergibt sich ein sehr erheblicher Zeitaufwand bei Wartungsarbeiten mit entsprechend langer Produktionsunterbrechung. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, dass die Rohrenden in unterschiedlichen Höhen von bis zu 3 m liegen und teilweise schwer zugänglich sind.
Durch ein ungleichmäßiges Anziehen einzelner Befestigungselemente besteht die Gefahr, dass der eingelegte Dichtring nicht exakt fixiert, sondern einseitig gequetscht wird. Hieraus resultiert eine eventuelle Undichtigkeit mit einem möglichen Ausfall der betreffenden Ziehanlage.
Aus der DE 299 12 316 U1 ist ein Rohrverschluss in Steckbrillen-Ausführungsform vorbekannt. Dieser Rohrverschluss besitzt eine zwischen zwei mit Flanschen versehenen Rohrenden verschieblich gelagerte Platte, die in einer Verschiebestellung den lichten Querschnitt der Rohrleitung überdeckt und in einer weiteren Stellung eine mit dem Rohrquerschnitt fluchtende Durchgangsöffnung aufweist.
Nach der dortigen Lösung sind die Flansche mittels wenigstens vier auf den Ecken eines Rechtecks liegender Zugankerschrauben miteinander verspannbar und es ist die Platte zwischen diesen in der Weise translatorisch geführt, dass in Richtung ihrer Verschiebung parallele Längsränder vorhanden sind, deren Abstand dem Raum zwischen zwei gegenüberliegenden Zugankerschrauben entspricht.
Mit diesem Rohrverschluss lässt sich recht schnell eine Schließ- und Öffnungsbewegung und umgekehrt ausführen, wobei jedoch nach wie vor die einzelnen Zugankerschrauben, die die Flansche miteinander verbinden, gleichmäßig und nacheinander anzuziehen sind. Bei einer möglichen Ausführungsform, die einen Rohrdeckel einschließt, muss zusätzlich ein weiteres, kreisringförmiges Flanschteil vorhanden sein, das die betreffenden Zugankerschrauben aufnimmt. Die einzelnen Teile müssen bei der Montage und Demontage gehalten und zueinander fixiert werden, was die Montagezeiten erhöht.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen, umfassend Spannmittel zum Pressen eines Deckels auf den Flansch, anzugeben, welche sehr leicht zu handhaben ist und die ein gleichmäßiges Ausüben von Spann- bzw. Presskräften auf den Verschlussdeckel und ein gegebenenfalls vorgesehenes Dichtmittel ausübt, so dass unter allen Umständen neben der Montagefreundlichkeit auch die Dichtheit des entsprechenden Systems gewährleistet ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Verschlusseinrichtung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einer Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen, umfassend Spannmittel zum Pressen eines Deckels auf den Flansch, ausgegangen, wobei die Spannmittel durch eine Grundplatte und eine zugehörige Deckplatte geführt sind.
Erfindungsgemäß besteht die Grundplatte aus einem ersten, großkreisbogenförmigen und einem zweiten, kleinkreisbogenförmigen Segment. Damit ist die Grundplatte nicht einstückig, z. B. als Kreisring ausgebildet, sondern zweistückig, respektive mehrstückig ausgeführt.
Die Deckplatte ist über Bolzen oder Stifte mit dem großkreisbogenförmigen Segment fest verbunden. Diese Verbindung kann über eine Schraubverbindung, aber auch durch Verschweißen der Bolzen oder Stifte realisiert werden.
Die Deckplatte weist darüber hinaus eine kreisbogenförmige Kulissenführungsausnehmung auf, in welcher mindestens ein weiterer Bolzen oder Stift aufgenommen ist, welcher einerseits mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment der Grundplatte und andererseits mit einer Schwenkplatte in Verbindung steht.
Die Schwenkplatte ist im Schwer- oder Mittelpunkt bzw. im Zentrum der Deckplatte über eine Achse gelagert.
Diese Achse ist als Gewindeachse ausgebildet und an ihrem zur Grundplatte weisenden Ende mit einem Druckstück sowie an ihrem gegenüberliegenden Ende mit einem Betätigungsknauf, z. B. in Form eines Sterngriffs versehen derart, dass die Segmente der Grundplatte den entsprechenden Rohrflansch hintergreifen und das Druckstück mittig auf den Deckel einwirkt und hierdurch den Deckel gleichmäßig auf den Flansch presst.
Ein zwischen Deckel und Flansch befindliches Dichtelement, z. B. in Form eines O-Rings, wird einer gleichmäßigen Flächenpressung ausgesetzt, so dass sich die gewünschte Dichtheit des Systems ergibt.
Das großkreisbogenförmige Segment weist eine Winkelausdehnung von im Wesentlichen 100° bis 160° auf.
Das kleinkreisbogenförmige Segment besitzt eine Winkelausdehnung von im Wesentlichen 20° bis im Wesentlichen 50°.
Die Kulissenführungsausnehmung erstreckt sich über einen Winkelbereich von ca. 60° bis 110°, bevorzugt von 90° bis 95°.
Der Radius der Kreissegmente und der Kulissenführung ist bezogen auf die jeweiligen Rohre oder Flanschdurchmesser ausgewählt.
Bei einer Ausführungsform kann das Druckstück als Gelenkteller ausgebildet sein.
Die Schwenkplatte ist als im Wesentlichen kongruentes Teil jeweils oberhalb und unterhalb der Deckplatte vorgesehen und mit dem mindestens einem Bolzen oder Stift, der zum kleinkreisbogenförmigen Segment führt, verbunden.
Die Bolzen oder Stifte verlaufen jeweils parallel zur Gewindeachse, die gleichzeitig die Schwenkachse für die Schwenkplatte darstellt.
Die Rohre oder Stifte können bei einer bevorzugten Ausführungsform jeweils paarweise angeordnet werden, um die notwendigen Spann- und Presskräfte zum Abdichten zu übertragen.
Im Zentrum der Deckplatte ist für die Aufnahme der Gewindeachse eine entsprechende Gewindebohrung vorgesehen oder ein Gewindestück befindlich. Dieses Gewindestück kann als Mutter ausgebildet sein, welche mit der Deckplatte bevorzugt durch Verschweißen verbunden ist.
Die Grundplatten- und die Deckplatteebene verlaufen zu einander, wobei die Bolzen oder Stifte und auch die Gewindeachse senkrecht zu diesen Ebenen orientiert sind.
Die Schwenkplatte mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment lässt sich von einer Position nahe einem Ende des großkreisbogenförmigen Segments von einer Position entfernt von diesem Ende bewegen. Diese Bewegung ermöglicht es, die erfindungsgemäße Verschlusseinrichtung nahe dem auf dem Flansch aufgesetzten Deckel über das Rohrende zu schieben, wobei sich bereits hierdurch eine Fixierung der einzelnen Elemente einstellt. Hiernach wird die Schwenkplatte mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment von einer Position nahe dem Ende des großkreisbogenförmigen Segments in eine Position entfernt von diesem Ende, zweckmäßigerweise bis zu einem Anschlag bedingt durch die Kulissenführung bewegt. Die jeweiligen Bolzen oder Stifte besitzen jetzt eine Position mit einem Winkelabstand von im Wesentlichen 120° zueinander. Mit dem Anziehen des Knaufs übt die Druckplatte eine entsprechende Druckkraft auf den Deckel aus. Die Gegenangriffspunkte sind von der Lage des kleinkreisbogenförmigen sowie des großkreisbogenförmigen Segments der Grundplatte bestimmt.
Wenn die Rohrposition nicht senkrecht stehend, sondern z. B. horizontal verlaufend ist, kann die Verschlusseinrichtung eingehängt werden derart, dass das großkreisbogenförmige Segment der Grundplatte auf der Oberseite des Rohrendes zu liegen kommt. Nach dem Einsetzen des Deckels mit Dichtring wird die Schwenkplatte mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment entweder händisch in ihre gemäß vorstehender Erläuterung entfernte Position überführt oder es findet diese Bewegung durch das Eigengewicht bedingt selbsttätig statt.
Hierdurch ist bereits ein Vorfixieren des Deckels gegeben, so dass nachfolgend schnell und sicher die endgültige Dichtposition durch Betätigen des Knaufs erreichbar ist. Durch die Gewindeachse und das entsprechende Gewinde in der Grundplatte ist das Druckstück, insbesondere ausgebildet als Gelenkteller, in Richtung des Deckels bewegbar. Ausgestaltend besteht die Möglichkeit, dass der Betätigungsknauf mit einer Rutschkupplung kombiniert ist, um eine Drehmomentüberschreitung beim Anpressen des Deckels an den Rohrflansch wirksam zu verhindern.
Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert.
Hierbei zeigen:
1 eine Darstellung einer Verschlusseinrichtung gemäß dem Stand der Technik, wobei über vier umfangsseitig versetzt angeordnete Klauen und Spannschrauben der Deckel auf das Rohrende gepresst wird;
2 perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung und
3 wiederum verschiedene perspektivische sowie eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung im Montagezustand an einem mit einem Deckel zu verschließenden Rohrende.
Wie in der Beschreibungseinleitung bereits kurz umrissen, wird gemäß dem in 1 dargestellten Stand der Technik ein Rohr 1 mit entsprechendem Flansch mit einem Deckel 2 verschlossen.
Zwischen Rohr und Deckel befindet sich ein Dichtring 3.
Über vier umfangsseitig gleichmäßig versetzt angeordnete Klauen 4, die jeweils eine Spannschraube 5 aufweisen, kann der Deckel mehr oder weniger gleichmäßig an das Rohr 1 mit Flansch angepresst werden. Für die Montage und Demontage sind die entsprechenden Spannschrauben 5 zu lösen und die Klauen zu entfernen und umgekehrt. Hieraus resultiert ein nicht unerheblicher Aufwand bei Wartungsarbeiten, für die der Deckel 2 vom Rohr zu entfernen ist.
Bei der in der 2 als perspektivische Unteransicht und perspektivische Draufsicht gezeigten erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung besteht eine Grundplatte aus einem ersten großkreisbogenförmigen Segment 6.
Weiterhin ist ein kleinkreisbogenförmiges Segment 7 vorhanden.
Eine Deckplatte 8 ist über Bolzen oder Stifte 9 mit dem großkreisbogenförmigen Segment 6 in Verbindung stehend.
Darüber hinaus verfügt die Deckplatte 8 über eine kreisbogenförmige Kulissenführungsausnehmung 10. In dieser Kulissenführungsausnehmung 10 ist ein weiterer Bolzen oder Stift oder ein entsprechendes Paar von Bolzen 9 aufgenommen. Dieses in der Figur als Bolzenpaar 9 gezeigte Verbindungsmittel steht einerseits mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment 7 sowie andererseits mit einer Schwenkplatte 11 in Verbindung.
Die Schwenkplatte 11 ist im Schwer- oder Mittelpunkt der Deckplatte 8 über eine Achse 12 gelagert. Diese Achse 12 ist als Gewindeachse ausgebildet und weist an ihrem zur Grundplatte 6; 7 weisenden Ende ein Druckstück 13 auf. Dieses Druckstück 13 kann als Gelenkteller ausgebildet sein.
An dem gegenüberliegenden Ende bezogen auf die Position des Druckstücks 13 besitzt die Achse 12 einen Betätigungsknauf 14, der als Drehgriff, Sterngriff oder dergleichen ausbildbar ist.
Die Schwenkplatte 11 kann noch eine Bohrung mit Stift 15 umfassen, wobei der Stift 15 in einer Kreisbogenführung 16 gleitet. Diese Kreisbogenführung 16 ist in der Deckplatte 8 vorhanden.
Bei der Darstellung nach 2 ist die Schwenkplatte 11 nur oberseitig bezogen auf die Deckplatte 8 vorhanden. Wie aus den Darstellungen nach 3 ersichtlich, besteht aber auch die Möglichkeit, quasi kongruente oder annähernd flächenähnliche Schwenkplatten 11 ober- und unterseitig der Deckplatte 8 anzuordnen.
Das kleinkreisbogenförmige Segment ist quasi als loses Verschlussteil ausgeführt und innerhalb der Kulissenführung verschwenkbeweglich.
Die Handhabung der erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung soll nunmehr anhand der Darstellungen nach 3 erläutert werden.
Nachdem der Deckel 2 auf das Rohr mit Flansch 1 unter Zwischenfügen der Dichtung 3 aufgesetzt ist, wird die Verschlusseinrichtung über das Rohrende bewegt. Um die Verschlusseinrichtung über das Rohrende 1 führen zu können, wird zunächst das kleinkreisbogenförmige Segment der Grundplatte in Richtung nahe zum großkreisbogenförmigen Segment bewegt. Der sich dann ergebende größte lichte Abstand ist etwas größer als der Rohrdurchmesser bzw. der Durchmesser des Rohrflansches. Nachdem das großkreisbogenförmige Segment in Anlage mit dem Rohrende und dem Flansch gelangt, wird unter Nutzung der Schwenkplatte 11 das kleinkreisbogenförmige Segment 7 in seine Endlage, wie in den 3 dargestellt, überführt. Hierdurch ergibt sich ein gleichmäßiger Winkelabstand der jeweiligen Paare von Bolzen 9, so dass beim Verspannen durch Betätigung des Knaufs 14 eine gleichmäßige Flächenpressung zwischen Deckel und Flansch entsteht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, das großkreisbogenförmige Segment so auszufahren, dass dieses eine Winkelausdehnung von ca. 100° bis 160° umfasst. Die Ausnehmungen bzw. die Befestigungspunkte für die Bolzen sind jeweils nahe der Enden des Segments befindlich.
Das kleinkreisbogenförmige Segment kann eine Winkelausdehnung von ca. 20° bis 50°, bevorzugt 40° besitzen. Hier sind die Befestigungspunkte oder Ausnehmungen für die Bolzen gleichmäßig mittenbeabstandet.
Die Kulissenführungsausnehmung erstreckt sich über einen Winkelbereich von ca. 60° bis 110°, bevorzugt 90° bis 95°.
Insbesondere aus den 3 ist ersichtlich, dass der Radius der Kreissegmente und der Kulissenführung bezogen auf den entsprechenden Rohr- oder Flanschdurchmesser ausgewählt werden.

1: Rohr
2: Deckel
3: Dichtung
4: Klaue
5: Spannschraube
6: großkreisbogenförmiges Segment
7: kleinkreisbogenförmiges Segment
8: Deckplatte
9: Bolzen
10: Kulissenführungsausnehmung
11: Schwenkplatte
12: Achse
13: Druckstück/Gelenkteller
14: Betätigungsknauf
15: Stift
16: Kreisbogenführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 29912316 U1 [0005]

Claims

Verschlusseinrichtung für Flanschrohre oder Flanschstutzen, umfassend Spannmittel zum Pressen eines Deckels auf den Flansch, wobei die Spannmittel durch eine Ausnehmungen aufweisende Grundplatte und eine zugehörige Deckplatte geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte aus einem ersten, großkreisbogenförmigen und einem zweiten, kleinkreisbogenförmigen Segment besteht, die Deckplatte über Bolzen oder Stifte mit dem großkreisbogenförmigen Segment fest verbunden ist, weiterhin die Deckplatte eine kreisbogenförmige Kulissenführungsausnehmung aufweist, in welcher mindestens ein weiterer Bolzen oder Stift aufgenommen ist, welcher einerseits mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment der Grundplatte und andererseits mit einer Schwenkplatte in Verbindung steht, die Schwenkplatte im Schwer- oder Mittelpunkt der Deckplatte über eine Achse gelagert ist sowie die Achse als Gewindeachse ausgebildet und an ihrem zur Grundplatte weisenden Ende ein Druckstück sowie an ihrem gegenüberliegenden Ende ein Betätigungsknauf vorgesehen ist derart, dass die Segmente der Grundplatte den Flansch hintergreifen und das Druckstück den Deckel auf den Flansch pressen kann.
Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das großkreisbogenförmige Segment eine Winkelausdehnung von ca. 100° bis 160° besitzt.
Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kleinkreisbogenförmige Segment eine Winkelausdehnung von ca. 20° bis 50° besitzt.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kulissenführungsausnehmung über einen Winkelbereich von ca. 60° bis 110°, bevorzugt 90° bis 95° erstreckt.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Kreissegmente und der Kulissenführung bezogen auf Rohr- oder Flanschdurchmesser ausgewählt ist.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück als Gelenkteller ausgebildet ist.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkplatte als im Wesentlichen kongruentes Teil jeweils oberhalb und unterhalb der Deckplatte vorgesehen und mit dem mindestens einen Bolzen oder Stift, der zum kleinkreisbogenförmigen Segment führt, verbunden ist.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen oder Stifte jeweils parallel zur Gewindeachse verlaufen.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen oder Stifte jeweils paarweise angeordnet oder ausgebildet sind.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Deckplatte für die Aufnahme der Gewindeachse eine Gewindebohrung vorgesehen ist.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatten- und Deckplattenebene parallel zueinander verlaufen und die Bolzen oder Stifte senkrecht hierzu orientiert sind.
Verschlusseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkplatte mit dem kleinkreisbogenförmigen Segment von einer Position nahe einem Ende des großkreisbogenförmigen Segments zu einer Position entfernt von diesem Ende bewegbar ist.