DE3419222A1

DE3419222A1 - Verbindung von kunststoffbeschichteten, leichtgewichtigen metallrohren

Info

Publication number: DE3419222A1
Application number: DE19843419222
Authority: DE
Inventors: Irving D. West Orange N.J. Press
Original assignee: Unidynamics Corp
Current assignee: Crane Co
Priority date: 1983-05-23
Filing date: 1984-05-23
Publication date: 1984-11-29
Anticipated expiration: 2004-05-24
Also published as: GB2140520B; DE3419222C2; IT8409407A1; FR2546603B1; FR2546603A1; IT8409407A0; GB8412001D0; JPH0461237B2; GB2140520A; US4494776A; JPS59222693A; IT1198840B

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-INQ. W. LEHN

DIPL.-IN3. K. FÜCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS ■ DIPL.-INQ. K. GDRG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

f.

40 256 p/hl

UniDynamics Corporation
Stamford / USA

Verbindung von kunststoffbeschichteten, leichtgewichtigen Metallrohren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsmittelverrohrungssystem und mehr insbesondere auf Verrohrungssysteme des Typs, bei dem ein Metallgehäuse mit einem nichtmetallischen Material ausgekleidet ist, welches aus der Gruppe der Elastomere und Plastomere ausgewählt ist.

Ausgekleidete Rohrsysteme des vorgenannten Typs sind derzeit im Gebrauch und werden im allgemeinen aus Schedule 40 oder Schedule 80 Stahl hergestellt und werden mit verschiedenen chemisch resistenten Kunststoffen ausgekleidet, die eine nominale Wanddicke haben, die üblicherweise im Bereich von ungefähr 1,37 mm für 1,27 cm Rohr bis 4,7 mm für ein 30,5 cm Rohr liegt, und zwar für ein Rohr aus TFE-Harz. Die Wanddicken können auch größer sein, wenn andere Harze, wie stark beanspruchbares Polypropylen verwendet werden. Gelegentlich wird Schedule 1 0-Stahl verwendet. Im allgemeinen erfolgen die Verbindungen zwischen Abschnitten eines solchen Rohres durch Flanschverbindungen, in welchem Fall die Auskleidung aus dem Rohr herausgeführt ist und über die Fläche des Flansches erweitert ist, um sowohl das Metall gegen-

BELLASTRASSE 4 · D-SOOOMONCHENaI · TELEFON C089} 911O87 · TELEX O5-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 9183S6

über den geführten Strömungsmitteln zu schützen und als Dichtmanschette zu wirken. Die Flansche sind vorherrschend vom zusammengebolzten Typ. Seinerzeit wurde es als wünschenswert betrachtet, eine fasrige Hinterstützbeilag-

p. scheibe um die Auskleidung zwischen der Metallflanschfläche und der darüberliegenden Kunststofferweiterung einzuschließen, um den Kaltfluß des Kunststoffs zu kompensieren.

-,Q Die bekannten Verrohrungen sind ziemlich schwer. Verbolzte Standardflansche erfordern beträchtliche Arbeitsstunden, um eine typische Installation zu bewirken. Es besteht jedoch ein allgemeines Bedürfnis auf dem Markt für Verbindungen, die anders funktionieren als verbolzte

IQ Flansche. Darüber hinaus besteht hinsichtlich des Kosteneinsatzes ein Bedürfnis für ein geringeres Gewicht und eine schnellere Montage des mit einer Kunststoffverkleidung versehenen Rohrsystems*

Ein Versuch in dieser Richtung repräsentiert sich durch die Rohranordnung der US-PS 4 313 625. Die Zusammenfassung dieses Patents bezieht sich auf eine ausgekleidete Rohranordnung, bei der das ausgekleidete Rohr und die Auskleidung deformiert sind, um einen nach außen sich erweiternden Flansch vorzusehen. Weiterhin ist ein loser konischer Ring neben dem Flansch am Rohr angeordnet, und das Rohr ist mit einem ähnlichen Rohr durch eine geteilte "V"-Klemme verbunden. Jedoch sind lose Ringe beim Fachmann unerwünscht. Wenn eine ausreichende Passung vorgesehen ist, um ein Wandern entlang des Rohres einzuschränken, so besteht das Risiko, daß sie am Rohr hängen, wenn die Verbindung zusammengebracht wird, wodurch die Entwicklung einer gleichförmig abgedichteten Verbindung verhindert wird. Daher ist eine gewisse lockere Anbringung erforderlich, so daß es ein Problem darstellt, die Ringe am Ort zu halten, bis die V-Klemme installiert werden kann.

Es bestehen weitere Nachteile hinsichtlich der in diesem Patent offenbarten Konstruktion. Dies wird weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erfindung erläutert .

In Betracht der vorstehend ausgeführten Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässigere und vielseitigere Rohrverbindung für leichtgewichtige, mit einer Auskleidung versehene Rohrsysteme zu schaffen, die leichter zu montieren sind und keine losen Ringe aufweisen müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verbindungsabschnitt der Verrohrung in einem Winkel von weniger als 90° radial nach außen erweitert ist, um einen kegelstumpfförmigen konischen Flansch zu bilden, daß ein Last aufnehmender Dichtungsring mit einem Innendurchmesser passend zu dem des Verbindungsabschnitts eine konische Fläche aufweist, die mit der äußeren konkaven Fläche des zugehörigen Flansches in Berührung steht und eine radiale Fläche an der von der konischen Fläche abgewandten Seite aufweist, daß eine Rohrauskleidung aus Kunststoff aus dem Verbindungsabschnitt durch den Lastaufnahmering verläuft, wo diese über die radiale Fläche des Ringes zur Ausbildung eines Dichtungsabschnittes radial nach außen erweitert ist, um dadurch den Lastaufnahmering einzufangen, und daß eine V-Klemme den kegelstumpf förmigen, konischen Flansch umgibt und der konvexen Seite desselben, die hinter der konkaven Fläche sich befindet, anliegt, um den Kunststoffdichtungsabschnitt gegen eine zugehörige Fläche der anderen Komponente zu drücken.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine Rohranordnung mit der Darstellung einer Verbindung gemäß der
Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2
in Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht im Viertelschnitt des Endes eines Rohrabschnittes, welcher einen Endflansch für
das Eingeben in die Anordnung gemäß Fig. 1 aufweist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Radialfläche eines dichtenden Lastaufnahmeringes, welcher bei der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendet wird, und mit der Darstellung der darin ausgebildeten konzentrischen Ringnuten,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der

Linie 5-5 in Fig. 4 mit der Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der Nuten für den Lastaufnahmering sowie andere Einzelheiten desselben und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine V-Klemmenkomponente, die in Fig. 1 und 2 im Schnitt und in der Ansicht dargestellt ist.

In Fig. 1 ist eine ausgekleidete Rohranordnung gemäß der
Erfindung dargestellt. Während die Erfindung auf jegliche lösbare Verbindung eines Gesamtrohrsystems anwendbar ist,

wird sie hier jedoch bevorzugt unter Bezugnahme auf die

Vebindung von zwei Rohrenden beschrieben.

Die Verbindung wird allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen und ist dahingehend wirksam, eine Komponente 11
einer leichtgewichtigen Metallverrohrung mit der anderen
Komponente 12 zu verbinden. Die Rohrkomponenten 11 und 12

-δ-bestehen jeweils aus einem Abschnitt eines leichtgewichtigen Metallrohres 13 und 14, die Verbindungs- oder Endabschnitte 15 und 16 aufweisen, die in einem Winkel Von weniger als 90° zur Ausbildung von kegelstumpfförmigen B Planschen radial nach außen erweitert ausgebildet sind» Es ist bevorzugt, einen Erweiterungswinkel von ungefähr 70° für die Flansche 15 und 16 zu verwenden. Einzelheiten des Rohrendes 11 sind am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Das Ende 12 ist identisch ausgebildet und erstreckt sich in Fig. 1 nur in einer anderen Richtung.

Jedes Rohrende ist mit einem jeweiligen lastaufnehmenden Dichtungsring 17 und 18 versehen. Die Ringe 17 und 18 sind identisch und in Fig. 4 und 5 dargestellt. Sie haben einen innenseitigen Durchmesser 19, welcher im wesentlichen zum innenseitigen Durchmesser der Rohrenden oder der Verbindungsabschnitte 13 und 14 paßt. Eine konische Fläche 20 steht mit der äußeren konkaven Fläche der Flansche 15 oder 16 im Eingriff. Eine radiale Fläehe 21 befindet sich auf der Seite, die von der konischen Fläche 20 weg gerichtet ist. Der Neigungswinkel der Fläche 20 sollte im wesentlichen gleich dem der Flansche 15 und 16 sein, nämlich 70°.

Eine Kunststoffauskleidung 22 bzw. 23 verläuft aus dem Verbindungsabschnitt 13 bzw. 14 heraus durch den entsprechenden Lastaufnahmering 17 und 18, wo der Kunststoff sich bei 24 und 25 radial nach außen erweitert, und zwar über die radiale Fläche 21 des jeweiligen Rin-

^au ges 17 und 18, um dort einen Dichtungsabschnitt zu bilden und dadurch den jeweiligen Lastaufnahmering 17 und 18 einzufangen.

Eine V-Klemme 26 besteht aus getrennten Hälften 27,28, die die kegelstumpfförmigen konischen Flansche 15 und 16 umgeben und dabei an der konvexen Seite jedes Flan-

sches hinter der konkaven Fläche anliegen, um den Kunststoffdichtungsabschnitt 24 gegen die zugehörige Oberfläche der anderen Komponente zu drücken, hier den anderen Dichtungsabschnitt 25.
5

Bei geflanschten Verbindungen, die im Zusammenhang mit Kunststoff ausgekleideten Rohrsystemen verwendet werden, ist ein häufiges Problem das Kaltfließen des Kunststoffs im Dichtungsbereich, woraus evtl. eine Leckage entsteht. Um dieses Problem zu vermeiden, werden die lastaufnehmenden Dichtungsringe 17 und 18 vorzugsweise mit einer Vielzahl von konzentrischen Nuten 29 versehen, die in der radialen Fläche, die in Axialrichtung weist, ausgebildet sind. Die Einzelheiten hierzu sind am besten aus Fig. 5 ersichtlich. Wenn die Anordnung durch Festziehen der V-Klemme festgezogen ist, wird der Kunststoff der Dichtungsabschnitte 2 4 und 25 in die Nuten 29 gedrückt. Dies verhindert ein Nachinnenziehen des Kunststoffs aus dem Zwischenraum zwischen den Ringen 17 und 18. Der mit den Nuten 29 erzielbare Vorteil ist mit der Ausführungsform des beschriebenen Standes der Technik nicht möglich, weil bei diesem Stand der Technik der Kunststoff direkt auf das geflanschte Rohrende

stößt und nicht auf einen getrennten Ring. 25

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Ringe 17 und 18 eine mit einem Radius versehene Fläche 30 aufweisen, welche die radiale Fläche 21 mit der zylindrischen Fläche 19 verbinden. Diese Fläche 30 schafft eine weiche und glatte

Hinterstützung der sich erweiternden Auskleidung unter Vermeidung von scharfen Kanten, die die Verkleidung abschneiden könnten.

Die entgegengesetzte Seite des Ringes 17 oder 18 hat eine leichte Abschrägung 31, die zur Fläche 19 führt. Diese Abschrägung dient der Führung des Rings auf die

-ιοί Kunststoffauskleidung während des Zusammensetzvorganges und vor dem Erweitern des vorstehenden Endes der Auskleidung.

g Die V-Klemme hat eine herkömmliche Konstruktion mit Fortsätzen 32 und 33, durch die Schraubenbolzen 34 und 35 geführt sind, um die Klemmenhälften miteinander zu verbinden. Geeignete Schritte sollten unternommen werden, wenn die Klemme zusammengesetzt wird, um sicherzustellen, daß die Schraubenbolzen gleich angezogen sind, so daß die Klemme eine gleichförmige Keilwirkung um den gesamten Umfang der Verbindung vorsieht.

Es ist bevorzugt, Schedule 10-Metallrohrkomponenten zu verwenden, für die die Kunststoffauskleidung für ein 5,08 cm Rohr, welches aus Polytetrafluorethylen (TFE) Harz besteht, ungefähr 1,58 mm dick ist. Wenn die Auskleidung aus fluoriniertem Ethylenpropylen (FEP) Harz besteht, beträgt die Dicke 2,03 mm. 20

Die geflanschten Verbindungsabschnitte müssen nicht unbedingt an den Enden der Längenabschnitte der Rohre angebracht sein, sie können auch an den Enden eines Stummelabschnittes einer Rohrkomponente angebracht sein, welcher integriert mit verschiedenen Beschlagen, Ventilen, Gefäßen oder dgl. ausgebildet ist. Der Metallflansch kann ohne die Gefahr einer Beschädigung der Kunststoffauskleidung verformt werden, wenn diese Auskleidung angebracht wird, nachdem das Metall erweitert worden ist. Der Lastaufnahmering wird dann installiert und anschließend der Kunststoff zur Ausbildung des Dichtungsabschnittes so erweitert, daß dieser Dichtungsabschnitt den Lastaufnahmering einschließt.

- Leerseite -

Claims

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1. Mit einer Innenverkleidung versehene Rohranordnung mit einer Komponente einer leichtgewichtigen Metallverrohrung, dadurch gekennzeichnet , daß ein Verbindungsabschnitt (13,14) der Verrohrung in einem Winkel von weniger als 90° radial nach außen erweitert ist, um einen kegelstumpfförmigen konischen Flansch zu bilden, daß ein Last aufnehmender Dichtungsring (17,18) mit einem Innendurchmesser (19) passend zu dem des Verbindungsabschnittes (13,14) eine konische Fläche (20) aufweist, die mit der äußeren konkaven Fläche des zugehörigen Flansches (15,16) in Berührung steht und eine radiale Fläche (21) an der von der konischen Fläche abgewandten Seite aufweist, daß eine Rohrauskleidung (22) aus Kunststoff aus dem Verbindungsabschnitt (15,16) durch den Lastaufnahmering (17,18) verläuft, wo diese über die radiale Fläche (21) des Ringes zur Ausbildung eines Dichtungsabschnittes radial nach außen erweitert ist,

SELLASTRASSE 4 . D-BOOO MÜNCHEN 31 · TELEFON C08S} O11O87 . TELEX Ο5-2961Θ CPATHEJ ■ TELEKOPIERER 8183SS

um dadurch den Lastaufnahmering einzufangen, und daß eine V-Klemme (26) den kegelstumpfförmigen, konischen Flansch (15,16) umgibt und der konvexen Seite desselben, die hinter der konkaven Fläche sich befindet, anliegt, um den Kunststoffdichtungsabschnitt gegen eine zugehörige Fläche der anderen Komponente zu drükken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Fläche (21) des Lastaufnahmerings (17,

18) mit ringförmigen Nuten (29) versehen ist, in die der Kunststoff des Dichtungsabschnittes gedrückt wird, wenn die V-Klemme (26) angezogen wird, um den Dichtungsabschnitt gegen einen Kaltfluß zu verankern. 15

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Komponente (12) aus einem anderen, mit einer Kunststoffauskleidung versehenen,

aus einem leichtgewichtigen Metallrohr bestehenden Verbindungsabschnitt mit einem radial nach außen erweiterten kegelstumpfförmigen, konischen Flanschbesteht, daß ein Lastaufnahmering mit einer konischen und einer radialen Fläche und eine Kunststoffauskleidung vorgesehen sind, die von dem anderen Verbindungsabschnitt durch den anderen Lastaufnahmering verläuft, wo sie radial nach außen über die radiale Fläche des Lastaufnahmeringes erweitert ist, um diesen Lastaufnahmering einzufangen und einen anderen Dichtungsabschnitt zu bilden, und daß die V-Klemme ebenso an der konvexen "0 Seite des anderen kegelstumpfförmigen, konischen Flansches, die hinter der äußeren konkaven Fläche sich befindet, anliegt, um die beiden Dichtungsabschnitte der jeweiligen Kunststoffauskleidungen zusammenzudrücken und so eine Verbindung zu schaffen, indem die beiden

or .

Lastaufnahmeringe zwischen den jeweiligen kegelstumpfförmigen, konischen Flanschen und den Dichtungsabschnitten eingeschlossen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Fläche (21) des Lastaufnahmeringes
(18) mit Ringnuten (29) ausgebildet ist, in die der Kunststoff des entsprechenden Dichtungsabschnittes gedrückt wird, wenn die V-Klemme (26) angezogen wird, um die Dichtungsabschnitte gegen einen Kaltfluß zu
verankern.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Winkel der konischen Fläche (20) des Lastaufnahmeringes (17,18) ungefähr 70° beträgt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Winkel der Lastaufnahmeringe (17,18) ungefähr 70° beträgt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Fläche (21) jedes

Lastaufnahmeringes (17,18) mit ringförmigen Nuten
(29) versehen ist, in die Kunststoff der entsprechenden Dichtungsabschnitte gedrückt wird, wenn die V-Klemme angezogen wird, um die Dichtungsabschnitte gegen einen Kaltfluß zu verankern.