DE19511211C2 - Flanschverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und einen Behälter oder Schacht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Derartige aus DE-U 93 09 301 bzw. EP-A1-0 631 019 bekannte Schachtverbindungen werden vorzugsweise in der Abwasser- und Abscheidetechnik benutzt, um aus einzelnen Kunststoff-Form­ teilen mit angeformten Flanschen einen Schacht, einen Behäl­ ter oder ein ähnliches Bauelement zusammenzufügen. Bei den bekannten Flanschverbindungen werden die beiden Teile des Verbindungselementes aneinander verkeilt, bis die Auflageköp­ fe die Flansche und über die Flansche die Bauteile gegenein­ ander spannen. Aufgrund thermischer Einflüsse, bei Erschütte­ rungen und wegen des bei Kunststoff unvermeidbaren Kaltflie­ ßens kann die Spannwirkung des Verbindungselementes nachlas­ sen bzw. können sich dessen Teile lockern, wodurch die Ab­ dichtung zwischen den Formteilen gemindert oder aufgehoben wird. Für manche Einsatzfälle wird deshalb eine dauerhaft haltbare und leicht nachspannbare Flanschverbindung benötigt. Bei diesen bekannten Flanschverbindungen ist es erstrebens­ wert, von den vielen entlang der Flansche verteilten einzel­ nen Verbindungselementen zumindest einige so auszulegen, daß sie sich nicht selbsttätig lockern bzw. einfach nachgezogen werden können, ohne jedoch das bekannte Grundkonzept der Flanschausbildung für den Angriff der Verbindungselemente zu ändern.

Aus CH-C-522 846 ist es bekannt, mit angeformten Flanschen versehene Kunststoffrohre mittels zweier die Flansche über­ greifender, in Umfangsrichtung geschlossener Schubringe ge­ geneinander zu spannen, wobei die Schubringe durch in Um­ fangsrichtung beabstandete, metallische Spannschrauben gegen­ einander gezogen sind. Dies ist ein Verbindungsprinzip, wie es für großdurchmeßrige Behälter oder Schächte oder ähnliche Bauelemente in der Abwasser- und Abscheidetechnik unzweckmä­ ßig ist, weil die Schubringe große, teuer herstellbare Ele­ mente sind, die bei beidendig mit Flanschen versehenen Kunst­ stoffbauteilen schwierig anzubringen sind.

Bei einer aus GB-C-11 36 757 bekannten Flanschverbindung be­ steht jedes Verbindungselement aus zwei Kappen, deren jede mit einer hinterschnitten Klaue eine hinterschnittene Flanschseite hintergreift, sobald die beiden Kappen durch ei­ ne metallische Spannschraube gegeneinander gezogen werden. Die zu verbindenden Bauteile bestehen aus emailliertem Me­ tall. Die Auflagebereiche der Klauen auf den Flanschseiten sind kleiner als die Auflagebereiche der Spannschraube auf den Klauen. Dieses Verbindungsprinzip würde bei Kunststoff­ bauteilen mit aus Kunststoff bestehenden Flanschen zu hohe spezifische Flächenpressungen zwischen den Klauen und den Flanschseiten bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbin­ dung bzw. einen Behälter oder Schacht zu schaffen, bei denen unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen für Kunststoff-Formteile eine dauerhaft haltbare und feste Ver­ bindung erzielbar ist. Dabei soll es möglich sein, die Flanschverbindung bei Kunststoff-Formteilen anzuwenden, ohne deren für die Verbindungselemente gemäß EP 0 631 019 A1 be­ stimmtes Flanschkonzept verändern zu müssen.

Die gestellte Aufgabe wird mit dem Merkmal des Patentan­ spruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7 gelöst.

Mit der Spannschraube lassen sich hohe Haltekräfte aufbauen, die von dem aus härterem Material als das Material der Flan­ sche bestehenden Auflageköpfen großflächig auf die Flansche übertragen werden. Das Kaltfließverhalten des Kunststoffs der Flansche beeinflußt die Haltewirkung der Spannschraube nicht. Diese kann sich selbsttätig nicht lockern bzw. läßt sich je­ derzeit problemlos nachziehen. Die Flanschverbindung ist kom­ pakt, sicher und leicht zu montieren bzw. zu demontieren. Be­ sonders zweckmäßig lassen sich die Teile des Verbindungsele­ mentes mit der Spannschraube anstelle der bekannten Verbin­ dungselemente verwenden, ohne das Konzept der Flansche der Bauteile ändern zu müssen. Damit ist auch eine nachträgliche Umrüstung von Behältern, Schächten oder ähnlichen Bauelementen aus Kunststoff-Formteilen problemlos möglich, bei denen bis­ her nur die bekannte Flanschverbindung vorgesehen war. Die Haltewirkung der Verbindungselemente ist durch den form­ schlüssigen Eingriff mit den Durchgängen der Flansche verbes­ sert. Der bzw. das unter Verwendung dieser Flanschverbindung hergestellte Schacht, Behälter oder Bauelement ist aus den einzelnen Kunststoff-Bauteilen festhaltend zusammengefügt.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist montagetechnisch einfach das Verbindungselement gegen Abziehen oder Abfallen von den Flanschen gesichert.

Zweckmäßig ist ferner die Ausführungsform gemäß Anspruch 3, weil armierter Kunststoff hohe Haltekräfte zu übertragen ver­ mag und unter der relativ hohen Flächenpressung der Spann­ schraube nicht leidet. Mit Glasfasern armiertes Polyamid ist als Werkstoff für die Teile des Verbindungselementes beson­ ders gut geeignet. Die Teile können aber auch als Metall, z. B. aus Leichtmetall-Druckguß, gebildet sein.

Die Form der Teile gemäß der Ansprüche 4 und 5 ist herstel­ lungstechnisch zweckmäßig. Die Montage ist einfach, da die Teile identisch ausgebildet sind. Die Teile des Verbindungs­ elementes lassen sich anstelle der bekannten, durch Keilwir­ kung gespannten Verbindungselementteile benutzen, ohne das Bauprinzip der Flansche verändern zu müssen.

Gemäß Anspruch 6 ergibt sich ein wirksamer Formschluß, weil sich der ordnungsgemäß eingesetzte Eingriffsteil nicht mehr vom Flansch abziehen läßt. Der im Querschnitt schwalben­ schwanzförmige Schaftteil füllt eine Aussparung der Flansche nach außen aus. Sofern die Durchgänge der Flansche Durchboh­ rungen sind, könnten die Schäfte auch zylindrisch oder mit polygonalem Querschnitt nach Art eines Rohreinsatzes ausge­ bildet sein. Sind den Formschluß bewirkende Elemente am Auf­ lagekopf selbst vorgesehen, dann könnten die Schäfte wegge­ lassen werden. Sind die Schäfte vorgesehen, dann ist die Schaftlänge so gewählt, daß genügend Hubweg zum Nachspannen der Spannschraube zur Verfügung steht. Die Härte der Teile des Verbindungselementes liegt zweckmäßigerweise zwischen der Härte bzw. Festigkeit der Spannschraube und der des Flan­ sches.

Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt in der in Fig. 2 ange­ deuteten Schnittebene eines Schachts, Behälters oder aus Kunststoff-Formtei­ len zusammengesetzten Bauelements unter Verdeutlichung einer von vorzugsweise mehreren Flanschverbindungen,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt in Fig. 1,

Fig. 3, 4, 5, 6 einander zugeordnete Risse eines Teils eines Verbindungselements der Flansch­ verbindung der Fig. 1 und 2, und

Fig. 7 eine Perspektiv-Phantom-Darstellung des in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Teils.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Abschnitt eines aus Kunststoff- Formteilen F zusammengesetzten Behälters, Schachts oder Bau­ elementes dargestellt, wie er bzw. es aus EP 0 631 019 A1 be­ kannt ist, auf die hiermit nachdrücklich Bezug genommen wird. Es handelt sich um einen Behälter oder Schacht für die Abwas­ sertechnik oder für Abscheideanlagen oder um ein Bauelement wie z. B. einen Sammelbehälter bzw. Silo, der bzw. das aus zu­ einanderpassenden, gegeneinander abgedichteten Kunststoff- Formteilen F, sogenannten Sektionen oder Schüssen, zusammen­ gesetzt wird. Die im Bereich einer Flanschverbindung V mit­ einander verbundenen Kunststoff-Formteile F weisen im Verbin­ dungsbereich nach außen ragende Flansche 1 auf, die ggfs. von Erweiterungen 5, an der Formteilwand 2 nach außen vorstehen. Bei dieser Ausführungsform weisen beide Flansche 1 nach außen offene Aussparungen 3 auf, die miteinander fluchten. Der Ein­ gang jeder Aussparung ist V-förmig nach außen geöffnet und führt über nach innen vortretende Vorsprünge 3b zu einem an­ nähernd rechteckigen, verbreiterten Ausschnitt 3a. Die Flan­ sche 1 werden mittels eines Verbindungselementes E zueinander gespannt, so daß die Verbreiterungen 5 aufeinanderliegen und eine in Hohlräumen 6 angeordnete Dichtung 7 zur Wirkung brin­ gen.

Das Verbindungselement E besteht aus zwei Teilen T, die bei der gezeigten Ausführungsform identische Form und Größe ha­ ben. Gemäß den Fig. 1 und 2 liegt jeder Teil T mit einer Auf­ lagefläche 14 eines annähernd rechteckigen Auflagekopfes 4 großflächig auf der Oberseite seines zugeordneten Flansches 1 auf. Die Haltekraft der Flanschverbindung V wird durch wenig­ stens eine Spannschraube S erbracht, die die beiden Teile T und auch die Aussparungen 3 der Flansche 1 durchsetzt. Die Spannschraube S ist eine metallische Kopfschraube mit einem Kopf 11, einem Schaft 10 und einer Mutter 12. Gegebenenfalls sind Unterlegscheiben 13 vorgesehen, mit denen die Spannkraft der Spannschraube S in der Auflagefläche der Unterlegscheiben 13 entsprechenden Bereichen auf Widerlager 9 aufgebracht wird, die an den Oberseiten der Auflageköpfe als ebene Flä­ chen vorgesehen sind. Die Bereiche, in denen die Spannwirkung der Spannschraube S auf die Auflageköpfe 4 übertragen wird sind jeweils erheblich kleiner als die Auflagefläche 14, mit der jeder Auflagekopf 4 auf seinem Flansch 1 aufliegt. Zwi­ schen den Teilen T liegt zweckmäßigerweise bei angezogener Flanschverbindung ein Zwischenabstand 8 vor. Die Teile T sind in Abziehrichtung zum jeweiligen Flanschrand 1a formschlüssig gesichert, z. B. durch einen formschlüssigen Eingriff von an den Auflageköpfen 4 angeformten Schäften 15, die in die Aus­ sparung 3 der Flansche 1 eingesteckt sind und dort mit Ein­ griffsteilen 17 annähernd rechteckiger Gestalt die Vorsprünge 3b hintergreifen und die Teile T auch gegen Verdrehen um die Achse der Spannschraube S sichern. Die Teile T bestehen zweckmäßigerweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff wie Polyamid, d. h. grundsätzlich aus härterem Material als die Flansche 1 bzw. die Formteile F.

Gemäß den Fig. 3 bis 6 wird jeder Teil T von einem Durchgang 19, z. B. einer Bohrung, für den Schaft 10 der Spannschraube S durchsetzt. Die Oberseite des Auflagekopfes 4 ist hochge­ wölbt, so daß der Auflagekopf in der Ansicht von Fig. 4 bei­ spielsweise eine trapezförmige Querschnittskonfiguration hat.

Aus Gewichtsgründen ist die Oberseite des Auflagekopfes 4 verrippt, d. h. mit Längsrippen 20 versehen, die am als Fläche ausgebildeten Widerlager 9 beginnen und zu den Schmalseiten des Auflagekopfes zueinander parallel abfallen. Der Schaft 15 besteht aus einem längeren Schaftteil 16 und einem damit ein­ stückig ausgebildeten kürzeren Eingriffsteil 17. Der Schaft­ teil 16 hat annähernd schwalbenschwanzförmige Gestalt mit dreieckigen Verbreiterungen 18, die bei in die Aussparung 3 der Flansche eingesetztem Teil in die sich V-förmig verengen­ de Öffnung der Aussparung 3 passen und einen ebenen bündigen Abschluß bilden. Der kürzere Eingriffsteil 17 hintergreift - wie gesagt - die Vorsprünge 3b in der Aussparung, um den Ab­ zieh-Formschluß der Teile herzustellen.

In der Perspektiv-Phantom-Darstellung des Teils C gemäß Fig. 7 ist erkennbar, daß die Hinterseite des Teils T vom Auflage­ kopf 4 über den längeren Schaftteil 16 eben ist und der Teil eine T-förmige Gestalt besitzt. Die Auflagefläche 14 ist ebenfalls rechteckig und eben. Der Eingriffsteil 17 ist we­ sentlich kürzer als der Schaftteil 16 und erstreckt sich nur über eine Höhe, die annähernd der Höhe des Auflagekopfes 4 entspricht. Der Durchgang 19 ist in der Mitte des Auflagekop­ fes eingeformt. Der Teil ist zweckmäßigerweise ein Spritz­ formteil aus Kunststoff. Es wäre aber auch denkbar, einen Leichtmetall-Gußteil oder Druckgußteil für diesen Zweck zu verwenden.

Die beiden Auflageköpfe könnten mit der Spannschraube eine Art C-förmige Schraubzwinge bilden (nicht gezeigt), die von außen über die Flansche 1 geschoben und angezogen wird, so­ fern die Flansche 1 ohne Aussparungen 3 ausgebildet sind. Der Formschluß zwischen den Auflageköpfen 4 und den Flanschen 1 müßte dann auf andere Weise hergestellt werden. Ferner wäre es denkbar, bei vorgesehenen Aussparungen 3 in den Flanschen zwischen den Auflageflächen 14 und den Flanschen 1 einen Formschluß herzustellen, und Auflageköpfe 4 ohne einsteckbare Schäfte 15 zu verwenden.

Die Schaftlänge der Spannschraube 5 kann so bemessen sein, daß das Verbindungselement E bereits lose vormontiert ange­ bracht werden kann, ohne die Teile T vor der Montage von der Spannschraube abbauen zu müssen. Die Ausbildung des Schaftes 15 kann ferner so gewählt sein, daß er sich von außen in die Aussparung 3 schräg einsetzen und dann in die Betriebslage verdrehen läßt, ohne die Eingriffsteile 17 von oben bzw. un­ ten einführen zu müssen.

Bei der dargestellten Ausführungsform hat jeder Auflagekopf 4 eine Länge von ca. 60 mm und eine Breite von ca. 16 mm bei einer Höhe von ca. 10 mm. Der Schaftteil 16 ist ca. 18 mm lang, während der Eingriffsteil 17 nur ca. 5 mm lang ist. Der Durchgang ist eine Bohrung mit einem Durchmesser von 8,5 mm. Die Wirklänge des Eingriffsteils 17 liegt bei ca. 17,5 mm.

Claims (7)

1. Flanschverbindung für Kunststoff-Formteile mit Durchgänge für einzelne, zweiteilige Verbindungselemente aufweisenden Flanschen, wobei sich jedes Verbindungselement in Einbaulage mit zueinander spannbaren, unterseitige Auflageflächen auf­ weisenden Auflageköpfen großflächig auf den Flanschen ab­ stützt und aus härterem Material besteht als die Flansche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (T) des Verbindungs­ elementes (E) T-förmig ausgebildet sind, wobei der Quersteg des T's den Auflagekopf (4) mit der unterseitigen Auflageflä­ che (14) und einem oberseitigen Widerlager (9) und der Hoch­ steg des T's einen über die Auflagefläche (14) nach unten vorstehenden Schaft (15) bildet, daß jeder Teil (T) eine Durchgangsöffnung (19) für eine metallische Spannschraube (S) aufweist, daß sich in Einbaulage die Spannschraube (S) auf den beiden Widerlagern (9) der Auflageköpfe (4) jeweils in einem Bereich abstützt, der kleiner ist als die Auflagefläche (14) jedes Auflagekopfes (4), und daß die Teile (T) mit ihren Schäften (15) in die Durchgänge (3) der Flansche (1) eingrei­ fen und zumindest ein Teil (T) am Flansch (1) in Ab­ ziehrichtung radial zum Flanschrand (1a) formschlüssig gesichert ist.

2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (T) des Verbindungselementes (E) mittels einander hintergreifender Vorsprünge (18, 3b) am Flansch (1) und am anderen Teil (T) gesichert ist.

3. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (T) des Verbindungselementes (E) Formteile aus einem armierten, vorzugsweise mit Glasfaser armierten, Kunst­ stoff wie PA oder PP sind.

4. Flanschverbindung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (T) iden­ tisch ausgebildet sind.

5. Flanschverbindung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (14) eben und annähernd rechteckig ist, und daß die, vorzugsweise hochgewölbte, Oberseite des Auflagekopfes (4) um den zum An­ griff der Spannschraube (S) vorgesehenen Bereich (Widerlager 9) gerippt (Rippen 20) ist.

6. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Durchgangsöffnung (19) durchsetzte Schaft (15) einen län­ geren, im Querschnitt annähernd schwalbenschwanzförmigen Schaftteil (16) und einen kürzeren, im Querschnitt annähernd rechteckigen Eingriffsteil (17) aufweist, der in den Durch­ gang (3) des Flansches (1) einpaßbar ist und die dort vorge­ sehenen Vorsprünge (3b) in Ausziehrichtung zum Flanschrand (1a) hintergreift.

7. Behälter, Schacht oder Bauelement aus Flansche aufweisen­ den Kunststoff-Formteilen für die Abwasser- oder Abscheide­ technik, wobei die Formteile mittels die Flansche gegeneinan­ derspannender, einzelner Verbindungselemente miteinander ver­ bunden sind, die jeweils zwei Teile aus härterem Material als das Material der Flansche aufweisen, in Durchgänge der Flan­ sche eingreifen und sich mit Auflageköpfen auf den Flanschen abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile (T) T-för­ mig ausgebildet und mit von Auflageflächen (14) ihrer Aufla­ geköpfe (4) abstehenden, zueinanderweisenden Schäften (15) in die Durchgänge (3) der Flansche (1) eingreifen, daß jeder Teil (T) eine Durchgangsöffnung (19) für eine metallische Spannschraube (S) aufweist, daß sich in Einbaulage die Spann­ schraube (S) auf den beiden Auflageköpfen (4) jeweils in ei­ nem Bereich abstützt, der kleiner ist als die Auflagefläche (14) jedes Auflagekopfes (4), und daß zumindest ein Teil (T) des Verbindungselementes (E) am Flansch (1) im Durch­ gang (3) in Abziehrichtung radial zum Flanschrand (1a) formschlüssig gesichert ist.