DE3718975A1 - Verbindungsvorrichtung zum anschluss eines mantelleitungsabschnittes an einen gegenflansch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung zum Anschluß eines ein Innenrohr und einen das Innenrohr umgeben­ den Außenmantel aufweisenden Mantelleitungsabschnittes an einen Gegenflansch, mit einem sich vom Stirnende des Innenrohrs aus radial nach außen erstreckenden und den zwischen dem Innenrohr und dem Außenmantel begrenzten Leitungskanal stirnseitig abschließen­ den Flanschteil, das eine Anzahl von rund um seinen Umfang verteilt angeordneten, radial außerhalb des Außenmantels gelegenen, axialen, ersten Bohrungen zur Aufnahme axialer Verbindungsbolzen aufweist, zwi­ schen denen eine Anzahl von axialen, zweiten Bohrungen angeordnet ist, die von im Bereich der zweiten Bohrungen vorgesehenen radialen Erweiterungen des Außenmantels umfaßt und dadurch mit dem Lei­ tungskanal in Verbindung stehen, und mit einer zwischen der radialen Stirnfläche des Flansches und der radialen Stirnfläche des zu den Bohrungen deckungsgleiche Bohrungen aufweisenden Gegenflansches angeordneten Dichtungseinrichtung.

Bei einer derartigen bekannten Verbindungsvorrich­ tung (DE-PS 34 36 994) ist die radiale Stirnfläche des Flansches mit einer die Mündung des Innenrohrs umgebenden, axial vorspringenden Dichtringfläche versehen. Ebenso sind in die zweiten Bohrungen Buchsen eingesetzt, deren in einer Umgebung der zweiten Bohrungen an der Stirnfläche des Flan­ sches abgestützte Bunde um den gleichen axialen Abstand­ vorstehen, wie die radial innen angeordnete Dichtring­ fläche. Damit soll erreicht werden, daß die Stirnseiten der Bunde und die Stirnseite der Dichtringfläche in der­ selben Radialebene liegen, die als Auflagefläche für eine einzige Flachringdichtung, die daher nicht profiliert zu sein braucht, dient. Dadurch soll einerseits ein einfacher Aufbau der Dichtungseinrichtung erreicht werden. Anderer­ seits dienen die zwischen der axial vorspringenden Dicht­ ringfläche und zwischen den axial vorstehenden Bunden ver­ bleibenden Bereiche des Flansches als Entlastungskanäle, in die bei einer Undichtheit entweder das im Innenrohr flie­ ßende oder das in dem das Innenrohr umgebenden Leitungs­ kanal fließende Medium nach außen austreten kann, wodurch ein unerwünschter Übertritt des Mediums vom Innenrohr zum Leitungskanal oder umgekehrt vermieden werden kann. Aller­ dings erfordert eine derartige Ausgestaltung der Verbin­ dungsvorrichtung eine hinreichend genaue Planlage und Fluchtung der Dichtringfläche und der an den zweiten Bohrungen vorgesehenen Bunde, die sich bei hochsäurefesten Mantelleitungen, deren Innenrohr innen emailliert ist, nicht erreichen läßt, weil die sich über den an die Mündung des Innenrohrs angrenzenden Bereich der radialen Stirn­ fläche des Flansches erstreckende Emailschicht nicht hin­ reichend genau, sondern nur mit einer verhältnismäßig großen Toleranz hergestellt werden kann.

In ähnlicher Weise ist auch bei einer weiteren be­ kannten Verbindungsvorrichtung (EP-OS 00 72 372) die Stirn­ fläche des Flansches in eine im Bereich der zweiten Bohrungen gelegene radial äußere Dichtfläche und eine an die Mündung des Innenrohrs angrenzende radial innere Dichtfläche unterteilt, die durch eine Entlastungsnut voneinander getrennt sind. Die radial innere und radial äußere Dichtfläche liegen in ein und derselben Radial­ ebene und bilden den Sitz für eine gemeinsame, flache Ringdichtung. Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist je­ doch eine derartige Ausbildung mangels einer hinreichend genauen Bestimmbarkeit des von der Emailschicht bedeckten Bereichs des Flansches für emailbeschichtete Mantelrohre nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ver­ bindungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, die bei einem einfachen Aufbau für Mantelleitungen mit emailliertem Innenrohr geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtungseinrichtung einen radial einwärts der Bohrungen in der Umfangsrichtung des Innenrohrs umlaufen­ den inneren Dichtungsring und radial auswärts des Dich­ tungsrings einen davon getrennten, mindestens die zweiten Bohrungen umgebenden äußeren Dichtungsbereich aufweist.

Bei der Erfindung können der innere Dichtungsring der auf der sich über den Innenmantel des Innenrohrs hin­ aus über den daran angrenzenden Bereich der radialen Stirn­ fläche des Flansches erstreckenden Emailschicht aufliegt und der äußere Dichtungsbereich hinsichtlich ihrer Zusammen­ drückbarkeit derart aufeinander abgestimmt werden, daß einerseits die Toleranzen der Emailschichtdicke aufgenom­ men und eine sichere Abdichtung erzielt werden können. Andererseits kann aber auch eine durch eine zu hohe Flächenpressung hervorgerufene Überbeanspruchung der Dich­ tungseinrichtung vermieden werden. Gleichzeitig entstehen durch deren getrennte Anordnung zwischen dem inneren Dich­ tungsring und dem äußeren Dichtungsbereich unabgedichtete Spalträume, in die im Falle einer Undichtheit die beispiels­ weise im Innenrohr fließende aggressive chemische Flüssig­ keit oder die in dem zwischen dem Außenmantel und dem In­ nenrohr begrenzten Leitungskanal fließende Heiz- oder Kühl­ flüssigkeit frei austreten kann, ohne daß Flüssigkeit vom Innenrohr in den äußeren Leitungskanal oder umgekehrt ge­ langt.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Verbindungs­ vorrichtung derart ausgebildet, daß die axiale Kompressi­ bilität des inneren Dichtungsrings größer ist als die des äußeren Dichtungsbereichs. In diesem Fall wird die Toleranz des Emailauftrags an dem an das Innenrohr angrenzenden Be­ reich der radialen Stirnfläche des Flansches durch den inneren Dichtungsring ausgeglichen. In der Praxis schwankt dieser Emailauftrag zwischen 0,8 und 1,8 mm, wobei diese verhältnismäßig große Toleranz von 1 mm aus der nicht ge­ nau steuerbaren Dicke der einzelnen Auftragsschichten und der unterschiedlichen Anzahl der notwendigen Brände beim Emaillieren hervorgeht. Allerdings läßt sich durch eine Be­ arbeitung des außerhalb des Emailauftrags gelegenen, radial äußeren Bereichs der Stirnseite des Flansches nach dem Emaillieren die axiale Abstandstoleranz zwischen diesem äußeren Bereich und der stirnseitigen Emailschicht bis auf 0,2 mm herabsetzen.

Eine in diesem Zusammenhang besonders vorteilhafte Ausgestaltung des inneren Dichtungsrings besteht darin, daß der innere Dichtungsring zwei sich axial gegenüber­ stehende Ringscheiben aus einem Dichtungswerkstoff auf­ weist, zwischen denen ein Metallwellring angeordnet ist. Der solchermaßen aufgebaute Dichtungsring läßt sich in verhältnismäßig großen Grenzen zusammendrücken, so daß eine sichere Abdichtung ohne Überbeanspruchung des Dichtungs­ rings erreicht wird. Ein derartiger, in der Praxis ange­ wendeter Dichtungsring hat beispielsweise im ungespannten Zustand eine axiale Dicke von 7,0 mm, während durch Zusammen­ drücken auf ein Maß zwischen 5,0 und 5,5 mm eine Flächen­ pressung von 14 bis 18 N/mm² erzielt wird. Dieser Dichtungs­ ring kann mit einer PTFE-Hülle (Teflonumhüllung) versehen sein, die den in Betracht kommenden Flächenpressungen ohne weiteres stand hält.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der äußere Dichtungsbereich einen in der Umfangsrichtung des Flanschteils umlaufenden und im Bereich der Bohrungen von Ausnehmungen unterbroche­ nen äußeren Dichtungsring aufweist. Dabei dienen die mit den ersten Bohrungen des Flanschteils fluchtenden Ausneh­ mungen des äußeren Dichtungsrings dessen Festlegung auf den die ersten Bohrungen durchsetzenden axialen Verbindungs­ bolzen, während die mit den zweiten Bohrungen fluchtenden Ausnehmungen den Durchtritt des in dem Leitungskanal strö­ menden Mediums zum Gegenflansch ermöglichen, wobei gleich­ zeitig der diese Ausnehmungen umgebende Dichtungsbereich die Nahtstelle zwischen Flansch und Gegenflansch im Be­ reich der zweiten Bohrungen nach außen abdichtet.

Im Rahmen der Erfindung ist auch vorgesehen, daß der äußere Dichtungsbereich einzelne Dichtringe aufweist, die je­ weils die zweiten Bohrungen ringförmig umgeben. Wenngleich es möglich ist, den äußeren Dichtungsbereich ausschließlich durch diese einzelnen Dichtringe, die dann zur Vereinfachung der Mon­ tage zweckmäßigerweise auf die Stirnfläche des Flanschteils aufgeklebt werden, zu bilden, können diese auch zusätzlich zu dem den äußeren Dichtungsbereich bildenden äußeren Dichtungs­ ring vorgesehen sein, der sich über den gesamten Umfang des Flanschteils hinwegerstreckt. Im letzteren Fall werden die einzelnen Dichtringe zweckmäßig auf dem äußeren Dichtungs­ ring festgeklebt. In diesem Fall liegen zwischen dem Flansch­ teil und dem Gegenflansch im Bereich der zweiten Bohrungen der äußere Dichtungsring und der jeweilige einzelne Dicht­ ring aufeinander, wodurch die von den die ersten Bohrungen durchsetzenden Verbindungsbolzen aufgebrachten Dichtkräfte gezielt an die zweiten Bohrungen geleitet werden und dadurch die Sicherheit der Abdichtung erhöht wird.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die radiale Stirnfläche des Flanschteils eine zur Aufnahme des inneren Dichtungsrings dienende Ausnehmung aufweist, deren axiale Tiefe kleiner ist als die axiale Dicke des inneren Dichtungsrings. Diese Ausnehmung ist einerseits zur Begrenzung der radialen Ausdehnung der Emailschicht zweckmäßig und bietet überdies den Vorteil, daß der innere Dichtungsring bei der Montage formschlüssig in die Ausnehmung eingelegt und damit seine einwandfreie Montagelage sicherge­ stellt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung ist auch vorgesehen, daß die Mittelpunkte der ersten und zweiten Bohrungen auf einem zum Innenrohr konzentrischen, gemeinsamen Kreis liegen. Die bei der Erfindung vorgeseheneAufteilung der Dichtungseinrich­ tung in den inneren Dichtungsring und den äußeren Dichtungs­ bereich und die damit verbundene Anpassungsmöglichkeit der auf den inneren Dichtungsring und den äußeren Dichtungsbe­ reich einwirkenden Flächenpressung erlaubt es, sämtliche Bohrungen, also auch die von den für die Flächenpressung ursächlichen Verbindungsbolzen durchsetzten ersten Bohrungen im radial äußeren Bereich des Flanschteils auf demselben Kreis anzuordnen, auf dem auch die für den Durchlaß des in dem Leitungskanal fließenden Mediums dienenden zweiten Bohrungen angeordnet sind.

In diesem Zusammenhang ist es für eine gleichmäßige Verteilung der Flächenpressung über den äußeren Dichtungsbe­ reich und den inneren Dichtungsring zweckmäßig, daß die ersten und zweiten Bohrungen abwechselnd längs des Kreises unter demselben azimutalen Abstand angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung kann einerseits dazu verwendet werden, untereinander gleiche Mantelleitungsabschnitte zu verbinden, wobei der eine Ab­ schnitt das Flanschteil und der andere Abschnitt den Gegen­ flansch trägt. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise vorge­ sehen, daß das Flanschteil und der Gegenflansch bezüglich der dazwischen sich senkrecht zur Achse des Innenrohrs er­ streckenden Anschlußebene spiegelsymmetrisch sind.

Eine andere Anwendungsmöglichkeit der erfindungs­ gemäßen Verbindungsvorrichtung besteht jedoch darin, einen Mantelleitungsabschnitt, beispielsweise am Ende einer Heiz- oder Kühlstrecke nur mit seinem Innenrohr an einen Norm­ flansch anzuschließen, einen Anschluß an anders ausgebilde­ tete Mantelleitungsabschnitte auszuführen oder Armaturen einzubauen. In einer für diese Fälle geeigneten Ausführungs­ form ist vorgesehen, daß die zum Anschluß des Flanschteils dienende radiale Stirnfläche des Gegenflansches bezüglich der sich dazwischen senkrecht zur Achse des Innenrohrs er­ streckenden Anschlußebene spiegelsymmetrisch zur radialen Stirnfläche des Flanschteils ist, daß die dazu entgegenge­ setzte Seite des Gegenflansches an eine dem Innenrohr des Mantelleitungsabschnittes entsprechende Einfachrohrleitung anschließbar ist und daß die zweiten axialen Bohrungen des Gegenflansches radial an einem seitlichen Anschluß ausmünden.

Im Zusammenhang mit dieser Anwendungsmöglichkeit ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft vor­ gesehen, daß die axialen Verbindungsbolzen in den ersten Bohrungen des Gegenflansches fest verankert und jeweils an ihren beiden axial herausragenden Enden mit Schraubgewinden für Schraubmuttern versehen sind. Dies kann beispielsweise einfach dadurch erfolgen, daß die axialen Verbindungsbolzen zweigeteilt und an ihren den Schraubgewinden für die Schraubmuttern entgegengesetzten Enden ebenfalls mit Schraubgewinden versehen sind, mittels denen sie in die mit entsprechenden Innengewinden versehenen Bohrungen des Gegenflansches eingeschraubt sind. Durch diese Aus­ bildung läßt sich das Anzugsmoment der Schraubmuttern beidseits des Gegenflansches voneinander unabhängig ein­ stellen, so daß der Andruck des Flanschteils an den Gegenflansch unabhängig vom Andruck der Einfachrohrleitung an der entgegengesetzten Seite des Gegenflansches einge­ stellt werden kann. Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, daß für die beidseits des Gegen­ flansches unterschiedlich ausgebildeten Dichtungseinrich­ tungen jeweils der optimale Anpreßdruck gewählt werden kann.

Ein anderer Gedanke der Erfindung erstreckt sich auf einen Mantelleitungsabschnitt mit einem Innenrohr und einem das Innenrohr umgebenden Außenmantel, sowie einer Verbin­ dungsvorrichtung, die ein sich jeweils vom Stirnende des Innenrohrs aus radial nach außen erstreckendes Flanschteil aufweist, mit dessen dem freien Ende des Innenrohrs abge­ wandter radialer Stirnseite das jeweilige axiale Ende des Außenmantels verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel in einem axialen Abstand von dem Flansch­ teil mindestens eine ringförmig umlaufende Sicke aufweist.

Diese Ausführungsform trägt dem Umstand Rechnung, daß wegen des radialen Temperaturgradienten, der normalerweise in dem zwischen dem Außenmantel und dem Innenrohr begrenz­ ten Leitungskanal herrscht, der Außenmantel und das Innen­ rohr eine temperaturbedingte unterschiedliche axiale Längen­ änderung erfahren, die für den Außenmantel größer ist als für das Innenrohr, weil zwischen dem in dem Leitungskanal fließenden Fluid und dem in dem Innenrohr fließenden Fluid ein Wärmeaustausch stattfindet, während mit dem Außenmantel ein im Verhältnis dazu nur geringer Wärmeaustausch statt­ findet. Da sich die axialen Enden des Außenmantels auf der radialen Stirnseite des Flanschteils abstützen, werden die die Längenänderung des Außenmantels verursachenden Kräfte über das Flanschteil auf das damit verbundene Innenrohr übertragen und führen dort zu unerwünschten Dehnungen oder Kontraktionen. Vor allem bei einem mit einer inneren Be­ schichtung versehenen Innenrohr, insbesondere bei email­ beschichteten Innenrohren, kann es dann zu ringförmig um­ laufenden Rissen in der Innenschicht kommen. Durch die ringförmig umlaufende Sicke des Außenmantels wird diese Schwierigkeit auf einfache Weise verhindert, da die Sicke die für das Innenrohr unzuträglichen Längenänderungen des Außenmantels aufnehmen kann, indem sich die axiale Weite der Sicke entsprechend ändert.

Die Sicke ist zweckmäßigerweise radial nach außen ge­ richtet. Die in dem Leitungskanal zwischen dem Außenmantel und dem Innenrohr stattfindende Strömung des Heiz- oder Kühlfluids wird dadurch nicht behindert.

Vorzugsweise ist die Sicke, im Axialschnitt des Außen­ mantels gesehen, etwa V-förmig ausgebildet. Im Scheitel der V-Form der einen zweckmäßigerweise abgerundeten Übergangs­ bereich zwischen den beiden V-Schenkeln darstellt sowie in den beiden zweckmäßigerweise ebenfalls abgerundeten Über­ gangsbereichen der dem V-Scheitel abgewandten Enden der Schenkel in den axial verlaufenden Bereich des Mantellei­ tungsabschnittes kann sodann bei Temperaturänderungen eine entsprechende Biegung erfolgen, durch die die lichte Weite zwi­ schen den beiden V-Schenkeln vergrößert oder verkleinert wird und damit eine axiale Längenkontraktion bzw. eine axiale Längenausdehnung des Außenmantels ausgeglichen wird. Außer­ dem ist diese Form der Sicke einfach herstellbar.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die hin­ sichtlich einer erfindungswesentlichen Offenbarung aller in der Beschreibung nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt gemäß der Linie I-I von Fig. 2 zweier stirnseitig aneinander­ stoßender Mantelleitungsabschnitte mit einer Verbindungsvorrichtung,

Fig. 2 eine radialschnittliche Aufsicht auf die Ver­ bindungsvorrichtung gemäß der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt einer anderen Ausführungsform der Verbindungs­ vorrichtung und

Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt, in dem außerdem eine an dem Mantelleitungs­ abschnitt vorgesehene Sicke zum Ausgleich tem­ peraturbedingter Längenänderungen dargestellt ist.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weisen zwei stirn­ seitig miteinander verbundene Mantelleitungsabschnitte 1, 1′ jeweils ein in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylin­ drisches Innenrohr 2, 2′ und jeweils einen das Innenrohr 2, 2′ in einem radialen Abstand koaxial umgebenden, zylindri­ schen Außenmantel 3, 3′ auf. Zwischen dem Innenrohr 2, 2′ und dem jeweiligen Außenmantel 3, 3′ ist also jeweils ein ringförmiger Leitungskanal 4, 4′ begrenzt, der im allgemeinen für eine Strömung eines fließfähigen Heiz- oder Kühlfluids, das beispielsweise eine Flüssigkeit, ein Dampf oder ein Gas sein kann, verwendet wird, während das hiervon ge­ heizte oder gekühlte Innenrohr 2, 2′ von einem bei­ spielsweise bei einem chemischen Verfahren entstehenden oder angewendeten weiteren Fluid durchströmt wird.

Das Innenrohr 2 des in Fig. 1 rechten Mantelleitungs­ abschnittes 1 ist an seinem linken stirnseitigen Ende mit einem radial gerichteten Flanschteil 5 versehen, das sich vom Innenumfang 6 des Innenrohrs 2 aus radial nach außen erstreckt. Eine Anzahl von in dem Flanschteil 5 vorge­ sehenen axialen Bohrungen, bei dem in Fig. 1 und 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispiels insgesamt acht, deren Mittelpunkte gemäß Fig. 2 auf einem zum Innenrohr 2 konzentrischen, gemeinsamen Kreis 9 liegen, ist längs des Kreises 9 jeweils unter dem gleichen gegenseitigen Bogenabstand angeordnet. Eine Gruppe der Bohrungen, im folgenden als erste Bohrungen 7 bezeichnet, dient zum Durchtritt axialer Verbindungsbolzen 10, die gemäß Fig. 1 damit deckungsgleiche erste Bohrungen 7′ eines die gleiche Ausbildung wie das Flanschteil 5 aufweisenden Gegenflansches 11 des in Fig. 1 linken Mantelleitungsab­ schnittes 1′ durchsetzen, so daß bezüglich der sich zwischen dem Flanschteil 5 und dem Gegenflansch 11 radial erstrecken­ den Verbindungsebene der Mantelleitungsabschnitte 1, 1′ das Flanschteil 5 und der Gegenflansch 11 spiegelsymmetrisch gegenüberstehen und mittels der Verbindungsbolzen 10 deren Kopf 12 sich am Gegenflansch 11 und deren Schraubmutter 13 sich am Flanschteil 5 abstützt, axial zusammengespannt sind.

Während die ersten Bohrungen 7 bzw. 7′, wie insbe­ sondere aus der oberen Hälfte von Fig. 1 und aus Fig. 2 hervorgeht, radial außerhalb des Außenmantels 3 bzw. 3′ an­ geordnet sind, ist der zylindrische Außenmantel 3, 3′, wie ins­ besondere aus der unteren Hälfte von Fig. 1 und aus Fig. 2 hervorgeht, im Bereich der jeweils zwischen zwei der ersten Bohrungen 7 gelegenen Bohrungen 8, im folgenden als zweite Bohrungen 8 bezeichnet, in der Axialschnittansicht von Fig. 1 etwa trichterförmig und in der Radialschnittansicht von Fig. 2 etwa sternförmig erweitert, wobei diese Erweiterungen 14, 14′ sich derart zwischen den ersten Bohrungen 7 erstrec­ ken, daß diese zusammen mit ihren Verbindungsbolzen 10 radial außerhalb des Außenmantels 3 bzw. 3′ liegen. Jedoch über­ greifen die Erweiterungen 14 bzw. 14′ jeweils die zweiten Bohrungen 8 bzw. 8′, so daß diese radial innerhalb des Außen­ mantels 3 bzw. 3′ liegen und daher jeweils mit dem Leitungs­ kanal 4 bzw. 4′ in Verbindung stehen. Der Außenmantel 3 bzw. 3′ ist also stirnseitig durch die ihm zugewandte Stirnseite 15 bzw. 15′ des Flanschteils 5 bzw. Gegenflansches 11 abge­ schlossen und gleichzeitig der vom Außenmantel 3 bzw. 3′ außen begrenzte Leitungskanal 4 bzw. 4′ zu den zweiten Bohrungen 8 bzw. 8′ hin offen.

Gemäß der Darstellung von Fig. 1 sind das Flansch­ teil 5, die Erweiterung 14 des Außenmantels 3 und das Innenrohr 2 jeweils durch Schweißnähte 16 fluiddicht zu­ sammengefügt. Das gleiche gilt für den in Fig. 1 linken Mantelleitungsabschnitt 1′ mit seinem Gegenflansch 11. Statt dieses stückweisen Aufbaus und der Schweißverbindungen kann jedoch auch eine ganz oder teilweise einstückige Aus­ bildung vorgesehen sein.

Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die dem Gegen­ flansch 11 zugewandte radiale Stirnfläche 17 des Flansch­ teils 5, ebenso wie die entsprechend ausgebildete radiale Stirnfläche 17′ eine axiale Ausnehmung 18 bzw. 18′ auf­ weist, die sich vom Innenumfang 6 des Innenrohrs 2, 2′ bzw. dem damit fluchtenden Innenumfang des Flanschteils 5 radial nach außen erstreckt und in einem radialen Abstand vor den ersten und zweiten Bohrungen 7, 8 endet. Eine am Innenum­ fang 6 des Innenrohrs 2, 2′ vorgesehene Emailbeschichtung (nicht gesondert dargestellt), die eine zum Beispiel hochsäurefeste Vergütung des Innenrohrs 2, 2′ bildet, erstreckt sich in die axiale Ausnehmung 18, 18′ hinein bis zu deren radial äußeren Ende.

In die ringförmig umlaufenden, axialen Ausnehmungen 18, 18′ ist ein innerer Dichtungsring 19 von verhältnis­ mäßig großer axialer Kompressibilität formschlüssig ein­ gelegt, dessen einander entgegengesetzte Stirnflächen sich jeweils auf der Emailbeschichtung der axialen Ausnehmungen 18, 18′ abstützen. Im einzelnen besteht dieser innere Dichtungsring 19 aus zwei sich axial gegenüberstehenden Ringscheiben 20, 20′ aus einem Dichtungswerkstoff, zwischen denen ein axial federnder Metallwellring 21 angeordnet ist. Ferner ist der innere Dichtungsring 19 zum Schutz gegen das in dem Innenrohr 2, 2′ strömende Fluid mit einer widerstands­ fähigen Umhüllung 22, beispielsweise einer PTFE-Umhüllung (Teflonumhüllung) versehen.

Gemäß Fig. 1 ist die gesamte axiale Tiefe der Aus­ nehmungen 18, 18′ kleiner als die axiale Dicke des darin aufgenommenen inneren Dichtungsrings 19. Dieser hat bei­ spielsweise im ungespannten Zustand eine Stärke von etwa 7 mm und ist im zusammengebauten Zustand der Verbindungs­ vorrichtung auf ein Maß zwischen 5,0 und 5,5 mm zusammen­ gedrückt, wobei eine Flächenpressung von 14 bis 18 N/mm² erzielt wird.

Radial auswärts des inneren Dichtungsrings 19 ist zwischen dem Flanschteil 5 und dem Gegenflansch 11 ein äußerer Dichtungsbereich 23 vorgesehen, der in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einen in der Umfangsrichtung des Flanschteils 5 und des Gegenflansches 11 umlaufenden äußeren Dichtungsring 24 aufweist, der sich radial zwischen dem inneren Dichtungsring 19 und dem radial äußeren Rand 25 des Flanschteils 5 erstreckt. Dieser ebene, äußere Dich­ tungsring 24 liegt an der radialen Stirnfläche 17 des Flanschteils 5 an und ist deckungsgleich zu den Bohrungen 7, 8 von Ausnehmungen 26 unterbrochen.

Zusätzlich zu dem äußeren Dichtungsring 24 ist an jeder der zweiten Bohrungen 8′ ein diese ringförmig um­ gebender Dichtring 27 vorgesehen, der jeweils die zweite Bohrung 8′ ringförmig umgibt und auf der radialen Stirn­ fläche des Dichtungsrings 24 festgeklebt ist. Im Be­ reich der zweiten Bohrungen 8, 8′ liegen also der äußere Dichtungsring 24 und der Dichtring 27 axial übereinander, wodurch die Dichtwirkung an dieser Stelle verstärkt und gleichzeitig an den außerhalb der Dichtringe 27 gelegenen Bereichen der radialen Stirnfläche 17′ gegenüber dem äußeren Dichtungsring 24 ein freier Spaltabstand gehalten wird, der im Falle einer Undichtheit entweder des inneren Dichtungsrings 19 oder des äußeren Dichtungsbereichs 23 einen Austritt des Fluids aus dem Innenrohr 2, 2′ oder dem Leitungskanal 4, 4′ nach außen ermöglicht.

Der äußere Dichtungsbereich 23 hat eine im Vergleich zum inneren Dichtungsring 19 nur geringen axialen Kompressi­ bilität. Die Aufnahme der durch die nicht genau steuer­ bare Dicke der Emailschicht hervorgerufene axiale Tole­ ranz erfolgt somit durch die Kompression des inneren Dicht­ rings 19.

Während in Fig. 1 das Flanschteil 5 und der Gegen­ flansch 11 dieselbe Form aufweisen, ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zwar die zum Flanschteil 5 weisende radiale Stirnfläche 17′ des Gegenflansches 11 in der gleichen Form ausgebildet wie die ihr gegenüberlie­ gende radiale Stirnfläche 17 des Flanschteils 5 sowie die anhand von Fig. 1 im einzelnen beschriebene Dichtungsein­ richtung 19, 24 zwischen den Stirnflächen 17, 17′ vorge­ sehen. Abweichend von der in Fig. 1 dargestellten Aus­ führungsform ist jedoch die der radialen Stirnfläche 17′ entgegengesetzte Seite des Gegenflansches 11 mit einer radi­ alen Dichtfläche 28 zum Anschluß einer einen radialen Bund 29 aufweisenden Einfachrohrleitung 30 versehen, wodurch das Innenrohr 2 des Mantelleitungsabschnittes 1 mit der Einfachrohrleitung 30 über den Gegenflansch 11 in Verbindung steht. Zwischen der radialen Dichtfläche 28 und dem radialen Bund 29 ist ein entsprechend dem inneren Dichtring 19 von Fig. 1 ausgebildeter Dichtring 31 ange­ ordnet, der sich jedoch bis zum äußeren Rand 32 des radialen Bundes 29 erstreckt.

Übereinstimmend mit der Ausführungsform von Fig. 1 weist der Gegenflansch 11 auch die ersten Bohrungen 7′ auf. In geringfügiger Abweichung von Fig. 1 sind jedoch die für diese Bohrungen vorgesehenen Schraubbolzen 10′ in die ersten Bohrungen 7′ fest eingeschraubt und jeweils an ihren beiden axial herausragenden Enden mit Schraubge­ winden für Schraubmuttern 13′ versehen. Während die in Fig. 3 linke Schraubmutter 13′ wie in Fig. 1 der Befesti­ gung des Flanschteils 5 dient, belastet in Fig. 3 die rech­ te Schraubmutter 13′ einen über die Einfachrohrleitung 30 gestülpten ringförmigen Losflansch 33, durch den der radiale Bund 29 axial gegen den Gegenflansch 11 gespannt wird.

Während in der zum Flanschteil 5 weisenden radialen Stirnfläche 17′ des Gegenflansches 11 auch die anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten zweiten Bohrungen 8′ vorgesehen sind, sind diese abweichend von Fig. 1 in dem Gegenflansch 11 nicht axial durchgehend, sondern radial zu einem am radial äußeren Rand des Gegenflansches 11 umlaufenden Ring­ kanal 34 herausgeführt, der nach außen durch einen aufge­ schweißten Umfangsring 35 geschlossen ist. An dem Ring­ kanal 34 ist mittels einer in dem Umfangsring 35 vorge­ sehenen seitlichen Öffnung 36 ein seitlicher Anschluß 37 vorgesehen. An dessen Anschlußflansch 38, an dessen Stelle aber auch beispielsweise eine Muffe vorgesehen sein kann, kann beispielsweise eine Armatur, eine Einfachrohrleitung bzw. ein Schlauch angeschlossen werden, die somit über die Öffnung 36, dem Ringkanal 34, die daran radial angeschlosse­ nen zweiten Bohrungen 8′ und die zweiten Bohrungen 8 mit dem Leitungskanal 4 des Mantelleitungsabschnittes 1 in Verbindung stehen.

Während in Fig. 1 im wesentlichen nur die Verbindungs­ vorrichtung in ihren Einzelheiten dargestellt ist, läßt Fig. 4 auch den Verlauf des Mantelleitungsabschnittes 1 in einem axialen Abstand von der mit der Ausführungsform von Fig. 1 übereinstimmenden Verbindungsvorrichtung erkennen. Danach weist der Außenmantel 3 in einem durch eine zeichnerische Unterbrechungsstelle 39 verkürzt dargestellten axialen Ab­ stand von dem Flanschteil 5 eine in einer Radialebene des Mantelleitungsabschnittes 1 ringförmig umlaufende Sicke 40 auf. Im Hinblick auf eine einfachere Herstellbarkeit ist der die Sicke 40 aufweisende Bereich des Mantelleitungsab­ schnittes 1 als getrenntes Teilstück von einer im Vergleich zur Länge des Mantelleitungsabschnittes 1 verhältnismäßig kleinen axialen Länge ausgebildet und mittels ringförmig umlaufen­ der Schweißnähte 16′ in den übrigen, unter gleichbleibendem Abstand zum Innenrohr 2 verlaufenden Längenbereich des Außenmantels 3 eingefügt. Statt dieser Einschweißung kann jedoch die Sicke 40 auch einstückig an dem Mantel­ leitungsabschnitt 1 ausgeformt sein.

Die Sicke 40 ist radial nach außen gerichtet, so daß sich der zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenmantel 3 begrenzte Leitungskanal 4 im Bereich der Sicke 40 erweitert. Damit ist sichergestellt, daß die Sicke 40 keine Querschnitts­ verengung für das den Leitungskanal 4 durchfließende Fluid bildet.

Im einzelnen ist gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Sicke 40 im Axialschnitt des Mantel­ leitungsabschnittes 1 gesehen etwa V-förmig ausgebildet. Die beiden V-Schenkel 41, 41′ erstrecken sich dabei von dem axialschnittlich abgerundeten, radial am weitesten außen­ gelegenen Scheitel 42 aus divergierend etwa geradlinig bis zu dem unverformten Bereich des Außenmantels 3, in den sie axialschnittlich abgerundet übergehen.

Die Sicke 40 dient als Kompensator für temperatur­ bedingte axiale Längenänderungen des Außenmantels 3, die sich ohne diesen Kompensator voll auf die der radialen Stirnfläche 17 entgegengesetzte radiale Stirnseite 43 des Flanschteils 5 übertragen würden. Da wegen des Wärmeaus­ tausches zwischen dem im Leitungskanal 4 fließenden Fluid und dem im Innenrohr 2 fließenden Fluid ein radialer Temperaturgradient zwischen dem Außenmantel 3 und dem Innenrohr 2 besteht, ist die temperaturbedingte Längen­ änderung des Außenmantels 3 größer als die des Innenrohrs 2, so daß ohne die Sicke 40 die im Vergleich zum Innenrohr 2 erhöhte Längenänderung des Außenmantels 3 über das Flansch­ teil 5 auf das Innenrohr 2 übertragen würde und dort zu­ sätzliche axiale Spannungen oder Längenänderungen hervor­ rufen würde. Auch können ohne die Sicke 40 wegen des unter­ schiedlichen Kraftangriffs durch den Außenmantel 3 und das Innenrohr 2 am Flanschteil 5 Verbiegungen desselben auf­ treten. Vor allem in den Fällen, in denen der Innenumfang 6 des Innenrohrs 2 mit einer Beschichtung versehen ist, kann die zusätzliche Spannungsbelastung des Innenrohrs 2 Risse in der Beschichtung hervorrufen. Insbesondere Email­ beschichtungen sind sehr empfindlich, da sie nur geringe Spannungen aufnehmen können.

Da die axialen Ausdehnungskräfte des Außenmantels 3 etwa quer zu den Schenkeln 41, 41′ der Sicke 40 gerichtet sind, bietet diese nur einen geringen Widerstand und nimmt die axialen Längenänderungen durch eine entsprechende Änderung des Scheitelwinkels der V-Form auf. Sofern wegen großer Länge des Mantelleitungsabschnittes 1 eine einzige Sicke 40 nicht ausreicht, kann längs des Mantelleitungs­ abschnittes 1 eine entsprechende Anzahl der Sicken 40 hinter­ einander geschaltet werden.

• Verzeichnis der Bezugszeichen: 1, 1′ Mantelleitungsabschnitte
  2, 2′ Innenrohr
  3, 3′ Außenmantel
  4, 4′ Leitungskanal
  5 Flanschteil
  6 Innenumfang
  7, 7′ Bohrung
  8, 8′ Bohrung
  9 Kreis
  10, 10′ Verbindungsbolzen
  11 Gegenflansch
  12 Kopf
  13, 13′ Schraubmutter
  14, 14′ Erweiterungen
  15, 15′ Stirnseite
  16, 16′ Schweißnaht
  17, 17′ radiale Stirnflächen
  18, 18′ axiale Ausnehmung
  19 innerer Dichtungsring
  20, 20′ Ringscheiben
  21 Metallwellring
  22 Umhüllung
  23 äußerer Dichtungsbereich
  24 äußerer Dichtungsring
  25 äußerer Rand
  26 Ausnehmung
  27 Dichtring
  28 radiale Dichtfläche
  29 radialer Bund
  30 Einfachrohrleitung
  31 Dichtring
  32 äußerer Rand
  33 Losflansch
  34 Ringkanal
  35 Umfangsring
  36 Öffnung
  37 seitlicher Anschluß
  38 Anschlußflansch
  39 Unterbrechung
  40 Sicke
  41, 41′ Schenkel
  42 Scheitel
  43 radiale Stirnseite

Claims (14)

1. Verbindungsvorrichtung zum Anschluß eines ein Innenrohr und einen das Innenrohr umgebenden Außenman­ tel aufweisenden Mantelleitungsabschnittes an einen Gegen­ flansch mit einem sich vom Stirnende des Innenrohrs aus radial nach außen erstreckenden und den zwischen dem Innenrohr und dem Außenmantel begrenzten Leitungskanal stirnseitig abschließenden Flanschteil, das eine Anzahl von rund um seinen Umfang verteilt angeordneten radial außerhalb des Außenmantels gelegenen, axialen, ersten Bohrungen zur Aufnahme axialer Verbindungsbolzen auf­ weist, zwischen denen eine Anzahl von axialen zweiten Bohrungen angeordnet ist, die von im Bereich der zweiten Bohrungen vorgesehenen radialen Erweiterungen des Außen­ mantels umfaßt und dadurch mit dem Leitungskanal in Ver­ bindung stehen, und mit einer zwischen der radialen Stirn­ fläche des Flansches und der radialen Stirnfläche des zu den Bohrungen deckungsgleiche Bohrungen aufweisenden Gegenflansches angeordneten Dichtungseinrichtung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung einen radial einwärts der Bohrungen (7, 8) in der Umfangsrich­ tung des Innenrohrs (2) umlaufenden inneren Dichtungs­ ring (19) und radial auswärts des Dichtungsrings (19) einen davon getrennten, mindestens die zweiten Bohrungen (8) umgebenden äußeren Dichtungsbereich (23) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net daß die axiale Kompressibilität des inneren Dichtungs­ rings (19) größer ist als die des äußeren Dichtungsbereichs (23).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der innere Dichtungsring (19) zwei sich axial gegenüberstehende Ringscheiben (20, 20′) aus einem Dichtungswerkstoff aufweist, zwischen denen ein Metallwell­ ring (21) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsbereich (23) einen in der Umfangsrichtung des Flanschteils (5) umlaufenden und im Bereich der Bohrungen (7, 8) von Aus­ nehmungen (26) unterbrochenen äußeren Dichtungsring (24) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Dichtungsbereich (23) einzelne Dichtringe (27) aufweist, die jeweils die zweiten Bohrungen (8) ringförmig umgeben.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Stirnfläche (17) des Flanschteils (5) eine zur Aufnahme des inneren Dich­ tungsrings (19) dienende Ausnehmung (18) aufweist, deren axiale Tiefe kleiner ist als die axiale Dicke des inneren Dichtungsrings (19).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der ersten und zweiten Bohrungen (7, 8) auf einem zum Innenrohr (2) konzentrischen, gemeinsamen Kreis (9) liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die ersten und zweiten Bohrungen (7 bzw. 8) längs des Kreises (9) unter demselben azimutalen Abstand angeord­ net sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (5) und der Gegenflansch (11) bezüglich der sich dazwischen senkrecht zur Achse des Innenrohres (2, 2′) erstreckenden Anschluß­ ebene spiegelsymmetrisch sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Anschluß des Flansch­ teils (5) dienende radiale Stirnfläche (17′) des Gegen­ flansches (11) bezüglich der sich dazwischen senkrecht zur Achse des Innenrohrs erstreckenden Anschlußebene spiegelsymmetrisch zur radialen Stirnfläche (17) des Flanschteils (5) ist, daß die dazu entgegengesetzte Seite des Gegenflansches (11) an eine dem Innenrohr (2) des Mantelleitungsabschnittes (1) entsprechende Einfachrohrleitung (30) anschließbar ist, und daß die zweiten axialen Bohrungen (8′) des Gegenflansches (11) radial an einem seitlichen Anschluß (37) ausmünden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axialen Verbindungsbolzen (10′) in den ersten Bohrungen (7′) des Gegenflansches (11) fest ver­ ankert und jeweils an ihren beiden axial herausragenden Enden mit Schraubgewinden für Schraubmuttern (13′) ver­ sehen sind.

12. Mantelleitungsabschnitt mit einem Innenrohr und einem das Innenrohr umgebenden Außenmantel, sowie einer Verbindungsvorrichtung, insbesondere nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, die ein sich jeweils vom Stirnende des Innenrohrs aus radial nach außen erstreckendes Flansch­ teil aufweist, mit dessen dem freien Ende des Innenrohrs abgewandter radialer Stirnseite das jeweilige axiale Ende des Außenmantels verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (3) in einem axialen Abstand von dem Flanschteil (5) mindestens eine ringförmig umlaufende Sicke (40) aufweist.

13. Mantelleitungsabschnitt nach Anspruch 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sicke (40) radial nach außen gerichtet ist.

14. Mantelleitungsabschnitt nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (40), im Axial­ schnitt des Außenmantels (3) gesehen, etwa V-förmig aus­ gebildet ist.