DE60037440T2

DE60037440T2 - Vorrichtung zum verbinden rohrförmiger körper

Info

Publication number: DE60037440T2
Application number: DE60037440T
Authority: DE
Inventors: William J. Valley Center Baker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: NO20021801D0; CA2387838C; WO2001029469A3; MXPA02003910A; US6715802B2; DK1222420T3; WO2001029469A2; ATE380966T1; US20020074800A1; DE60037440D1; CA2387838A1; BR0014873A; BR0014873B1; AU1965301A; EP1222420A4; NO20021801L; US6394507B1; EP1222420B1; EP1222420A2

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 60/106,132, eingereicht am 18. Oktober 1999.
Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Verbinden von Körperkomponenten, wie röhrenförmigen Elementen.
Beschreibung des Standes der Technik
Verbindungen zwischen Rohrabschnitten, einem Rohrabschnitt und einem Ventil oder zwischen jeglichen zwei Körpern mit röhrenförmigen Abschnitten, die verbindbar sind, um einen Fluidstromdurchgang bereitzustellen, werden üblicherweise unter Verwendung von Flanschanordnungen hergestellt. Eine Art von Flanschanordnung, die üblicherweise als Drehflanschanordnung bezeichnet wird, weist zwei Unteranordnungen auf, die jeweils einen Flansch oder Kragen aufweisen, der relativ zu einer Muffe bzw. Nabe oder einem Nippel drehbar und axial bewegbar ist. Bei diesen Drehflanschanordnungen ist die Muffe oder der Nippel mit einer radial nach außen zeigenden, sich ringförmig erstreckenden Nut versehen, in welcher Splitringsegmente aufgenommen werden. Die Splitringe stehen aus der Nut in der Muffe oder dem Nippel radial nach außen vor und stellen eine rechtwinklige Schulter bereit, gegen die ein Flansch gedrückt wird, wenn er an den angrenzenden Flansch geschraubt wird. Die Schulter unterstützt die Lasten, die durch die Bolzen auferlegt werden. Während weitere Flanschanordnungen vom Drehtyp aus dem Stand der Technik verjüngte Muffen und Flansche aufweisen, ist für alle Ziele und Zwecke der Verjüngungswinkel so groß, z. B. 65°, dass sie sich im Wesentlichen wie eine rechtwinklige Schulter verhalten. Wegen dieser Schulterart werden hohe Beanspruchungskonzentrationen an der Verbindungsstelle von Schulter(n) und Muffe(n) oder Nippel(n) erzeugt.
Bei Flanschanordnungen, sowohl vom Standard- als auch vom Drehtyp, wurden Metall-Dichtungsringe verwendet, um eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Flanschunteranordnungen zu erhalten. Typischerweise erforderte dies, dass ein Metall- Dichtungsring oder wenigstens ein Abschnitt davon durch die Anordnungen aus Mutter und Bolzen, die verwendet werden, um die Flanschunteranordnungen aneinander zu befestigen, zwischen den Muffenflächen zusammengedrückt wird. Bei diesen Arten von Flanschanordnungen aus dem Stand der Technik gibt es jedoch typischerweise keine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Muffenflächen selbst im Gegensatz zum Vorhandensein zwischen der Muffenfläche und dem Dichtungsring oder einem Abschnitt davon, der dazwischen zusammengedrückt ist.
Im US-Patent Nr. 943,461 ist eine Rohrverbindung offenbart, bei der die Flansche mit Widerlagerschultern versehen sind, die im Allgemeinen zylindrisch und mit den Endflächen der Rohrabschnitte in Übereinstimmung sind, wobei an den Schultern durch Klemmringe angegriffen wird, die an den Schultern angreifen, um die Flanschflächen zusammenzupressen. Im US-Patent Nr. 4,410,186 ist ein Dichtungssystem für unter Druck stehende, angeflanschte Verbindungen offenbart, bei dem die Dichtungsringe abdichtend in verschiedenen Flächen von zusammenpassenden Nuten der Flansche im Eingriff sind, die in verschiedenen Konfigurationen verbunden werden sollen. Die in US-Patent Nr. 4,410,186 gezeigten Strukturen zeigen jedoch erste und zweite Verbinder-Widerlagerflächen nicht im Metall/Metall-Eingriff (1–9) oder zeigen Dichtungsringe, bei denen sowohl die radial inneren als auch äußeren Flächen des Dichtungsrings mit den radial inneren bzw. radial äußeren Flächen der Dichtungsringnuten in Kontakt sind (10–13).
Kurzdarstellung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vorrichtung zum Verbinden röhrenförmiger Körper bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verbinden röhrenförmiger Körper in fluiddichtem Eingriff miteinander bereitzustellen, die eine Metall/Metall-Dichtung bereitstellt.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verbinden röhrenförmiger Körper miteinander bereitzustellen, die hohen Biegemomenten standhalten kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verbinden röhrenförmiger Körper miteinander bereitzustellen, die separate Metall/Metall-Dichtungen bereitstellt.
Die obigen und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus den Zeichnungen, der hier gegebenen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen deutlich.
In einer Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine erste Flanschanordnung, die eine erste Muffe, die einen ersten Strömungsweg definiert und eine erste, sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende, kegelstumpfartige Muffenoberfläche, eine erste sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche und ein erstes Verbindungsende zum Verbinden mit einem ersten röhrenförmigen Körper aufweist. Die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche weist ihren größten Durchmesser näher bei der ersten Muffendichtungsfläche als bei dem ersten Verbindungsende auf. Die erste Flanschanordnung beinhaltet einen ersten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung mit der ersten Muffe und ein erstes axiales Ende, ein zweites axiales Ende und eine erste sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende kegelstumpfartige Flanschoberfläche aufweisend, wobei die erste kegelstumpfartige Flanschoberfläche und die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche zueinander komplementär sind. Die erste kegelstumpfartige Flanschoberfläche erstreckt sich im Wesentlichen vom ersten Ende zum zweiten Ende des ersten ringförmigen Flansches. Die zweite Flanschanordnung der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine zweite Muffe, die einen zweiten Strömungsweg definiert und eine zweite, sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende kegelstumpfartige Muffenoberfläche, eine zweite sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche und ein zweites Verbindungsende zum Verbinden mit einem zweiten röhrenförmigen Körper aufweist. Die zweite kegelstumpfartige Muffenoberfläche weist ihren größten Durchmesser näher bei der ersten Muffendichtungsfläche als bei dem zweiten Verbindungsende auf. Die zweite Flanschanordnung beinhaltet ferner einen zweiten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung mit der zweiten Muffe und ein erstes axiales Ende, ein zweites axiales Ende und eine zweite, sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende kegelstumpfartige Flanschoberfläche aufweisend, die zur zweiten kegelstumpfartigen Muffenoberfläche komplementär ist. Die zweite kegelstumpfartige Flanschoberfläche erstreckt sich im Wesentlichen vom ersten axialen Ende zum zweiten axialen Ende des zweiten ringförmigen Flansches. Eine Komprimierungsanordnung, z. B. Mutter und Bolzen, die wirksam mit den ersten und zweiten Flanschelementen verbunden ist, drückt die ersten und zweiten Flanschanordnungen zueinander hin.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, um erste und zweite röhrenförmige Körper miteinander zu verbinden, bereitgestellt, die eine erste Flanschanordnung und eine zweite Flanschanordnung umfasst. Die erste Flanschanordnung weist eine erste Muffe auf, die einen ersten Strömungsweg und eine erste sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende kegelstumpfartige Muffenoberfläche und eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche definiert. Die erste Muffe weist ein erstes Verbindungsende zum Verbinden mit einem ersten röhrenförmigen Körper auf, wobei die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche ihren größten Durchmesser näher bei der ersten Muffendichtungsfläche hat als beim ersten Verbindungsende. Die erste Flanschanordnung beinhaltet ferner einen ersten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung mit der ersten Muffe, wobei der erste Flansch eine erste sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende kegelstumpfartige Flanschberfläche aufweist, die zur ersten kegelstumpfartigen Muffenoberfläche komplementär ist. Die zweite Flanschanordnung weist eine zweite Muffe auf, die einen zweiten Strömungsweg definiert und eine zweite sich im Wesentlichen ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende kegelstumpfartige Muffenoberfläche und eine zweite, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche aufweist. Die zweite Muffe weist ein zweites Verbindungsende zum Verbinden mit einem zweiten röhrenförmigen Körper auf, wobei die zweite kegelstumpfartige Muffenoberfläche ihren größten Durchmesser näher bei der ersten Muffendichtungsfläche hat als beim zweiten Verbindungsende. Die zweite Flanschanordnung beinhaltet ferner einen zweiten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung mit der zweiten Muffe, wobei der zweite Flansch eine zweite sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende kegelstumpfartige Flanschoberfläche aufweist, die zur zweiten kegelstumpfartigen Muffenoberfläche komplementär ist. Eine Komprimierungsanordnung, die wirksam mit den ersten und zweiten Flanschelementen verbunden ist, drückt die ersten und zweiten Flanschverbindungen zueinander hin und die ersten und zweiten Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-Dichtungseingriff. Der Winkel zwischen einer Achse, die mit dem ersten und zweiten Strömungsweg koaxial ist, wenn sich die ersten und zweiten Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-Dichtungseingriff befinden, und einer imaginären Linie, die durch jede der kegelstumpfartigen Oberflächen an den ersten und zweiten Muffen geht, beträgt 10° bis 30°.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, um erste und zweite röhrenförmige Körper miteinander zu verbinden, bereitgestellt, die erste und zweite Flanschanordnungen umfasst. Die erste Flanschanordnung weist eine erste Muffe auf, die einen ersten Strömungsweg definiert und eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtung und einen ersten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung zur ersten Muffe aufweist. Die zweite Flanschanordnung umfasst eine einen zweiten Strömungsweg definierende zweite Muffe auf, die eine zweite, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche und einen zweiten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung zur zweiten Muffe aufweist. Die Komprimierungsanordnung, die wirksam mit den ersten und zweiten Flanschelementen verbunden ist, drückt die ersten und zweiten Flanschanordnungen zueinander hin. Es gibt eine erste Verbindung zwischen der ersten Muffe und dem ersten Flansch und eine zweite Verbindung zwischen der zweiten Muffe und dem zweiten Flansch, wodurch die ersten und zweiten Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-Dichtungseingriff gedrückt werden, wenn die Komprimierungsanordnung die ersten und zweiten Flanschanordnungen zusammendrückt. Die erste Muffendichtungsfläche und die zweite Muffendichtungsfläche weisen erste bzw. zweite ringförmige, sich deckende Dichtungsringnuten auf, wobei jede der ersten und zweiten Dichtungsringnuten eine ringförmige, radial innerste Wand, eine ringförmige, radial äußerste Wand und eine in Axialrichtung zeigende Endwand auf weist, die die radial innersten und radial äußersten Wände verbindet, wobei die radial äußersten Wände radial nach innen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Nutoberflächen aufweisen, wobei die kegelstumpfartigen Nutoberflächen ihren größten Durchmesser näher bei den Muffendichtungsflächen als bei den Endwänden haben. Ein ringförmiger Metalldichtungsring weist einen ersten Abschnitt auf, der in der ersten Dichtungsringnut aufgenommen wird, und einen zweiten Abschnitt, der in der zweiten Dichtungsringnut aufgenommen wird. Der erste Abschnitt der Dichtungsringnut weist eine erste, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche auf, die zur kegelstumpfartigen Oberfläche in der ersten Dichtungsringnut komplementär ist, und der zweite Abschnitt des Dichtungsrings weist eine zweite, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche auf, die zur kegelstumpfartigen Nutoberfläche in der zweiten Nut komplementär ist. Der Dichtungsring weist auch eine zweite, radial nach innen zeigende, sich ringförmig erstreckende Dichtungsringoberfläche und entgegengesetzte, in Axialrichtung zeigende Endoberflächen auf. Die kegelstumpfartigen Oberflächen am Dichtungsring sind relativ zu den kegelstumpfartigen Oberflächen in der Nut so bemessen, dass es vor dem Metall/Metall-Eingriff oder der Abdichtung zwischen den ersten und zweiten Muffendichtungsflächen einen Störeingriff bzw. Überlagerungseingriff (im Folgenden als Störeingriff bezeichnet) zwischen der gesamten kegelstumpfartigen Oberfläche am ersten Abschnitt des Dichtungsrings mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche in der ersten Nut und der gesamten kegelstumpfartigen Oberfläche am zweiten Abschnitt des Dichtungsrings mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche in der zweiten Dichtungsringnut gibt. Außerdem ist der Dichtungsring relativ zu den sich deckenden Dichtungsringnuten so bemessen, dass die in Axialrichtung zeigenden Endflächen des Dichtungsrings in einem Abstand von den in Axialrichtung zeigenden Endwänden angeordnet sind und die zweite Dichtungsringoberfläche radial in einem Abstand von den radial innersten Wänden der Dichtungsringnuten angeordnet ist, wenn sich die Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-, vorzugsweise Dichtungs-, Eingriff befinden. Der Winkel zwischen einer Achse, die mit den ersten und zweiten Strömungswegen koaxial ist, wenn sich die Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-Eingriff befinden, und einer imaginären Linie, die durch jede der kegelstumpfartigen Oberflächen am Dichtungsring geht, beträgt 5° bis 25°.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, um erste und zweite röhrenförmige Körper miteinander zu verbinden, wie soeben direkt oben beschrieben bereitgestellt, bei der aber die Dichtung in den ersten und zweiten Dichtungsringnuten von einem ersten Dichtungsringsegment, das in der ersten Dichtungsringnut aufgenommen ist, und einem zweiten Dichtungsringsegment gebildet, das in der zweiten Dichtungsringnut aufgenommen ist. Das erste Dichtungsringsegment weist eine erste, in Axialrichtung zeigende Dichtungsringfläche; eine erste, entgegengesetzte, in Axialrichtung zeigende Endoberfläche; eine erste, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Dirchtungsringsegmentoberfläche, die zur kegelstumpfartigen Nutoberfläche in der ersten Dichtungsringnut komplementär ist; und eine erste, sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende Dichtungsringsegmentoberfläche auf. Das zweite Dichtungsringsegment weist eine zweite, in Axialrichtung zeigende Dichtungsringfläche; eine zweite, entgegengesetzte, in Axialrichtung zeigende Endoberfläche; eine zweite, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Dirchtungsringsegmentoberfläche, die zur kegelstumpfartigen Nutoberfläche in der zweiten Dichtungsringnut komplementär ist; und eine zweite, sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende Dichtungsringsegmentoberfläche auf. Die erste kegelstumpfartige Dichtungsringsegmentoberfläche ist relativ zur ersten kegelstumpfartigen Oberfläche in der ersten Dichtungsringnut so bemessen, und die zweite kegelstumpfartige Dichtungsringsegmentoberfläche ist relativ zur kegelstumpfartigen Oberfläche in der zweiten Dichtungsringnut so bemessen, dass es einen Störeingriff zwischen im Wesentlichen der gesamten ersten kegelstumpfartigen Dichtungsringsegmentoberfläche und wenigstens einem Abschnitt der ersten kegelstumpfartigen Oberfläche in der ersten Dichtungsringnut und zwischen im Wesentlichen der gesamten zweiten kegelstumpfartigen Dichtungsringsegmentoberfläche und wenigstens einem Abschnitt des kegelstumpfartigen Oberfläche in der zweiten Dichtungsringnut vor dem Metall/Metall-Eingriff oder -Abdichtung zwischen den ersten und zweiten Muffendichtungsflächen gibt. Die ersten und zweiten Dichtungsringflächen an den ersten und zweiten Dichtungsringsegmenten befinden sich in Metall/Metall-Dichtungseingriff, wenn sich die ersten und zweiten Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-Eingriff befinden. Die Dichtungsringsegmente sind auch relativ zu den Dichtungsringnuten so bemessen, dass die erste Endoberfläche in einem Abstand von der in Axialrichtung zeigenden Endwand der ersten Nut angeordnet ist, die zweite Endfläche in einem Abstand von der in Axialrichtung zeigenden Endwand der zweiten Nut angeordnet ist, und die ersten und zweiten, radial nach innen zeigenden Dichtungsringsegmentoberflächen in einem Abstand von den ersten und zweiten radial innersten Wänden der ersten bzw. zweiten Nuten angeordnet sind, wenn sich die ersten und zweiten Muffendichtungsflächen in Metall/Metall-, vorzugsweise Dichtungs-, Eingriff befinden. Der Winkel der kegelstumpfartigen Oberflächen an den Dichtungsringsegmenten ist wie oben hinsichtlich dem einzelnen Dichtungsring beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Aufrissansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht ähnlich 1, die eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine vergrößerte, bruchstückhafte Schnittansicht, die eine Ausführugsform eines Dichtungsrings, der in der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt, bevor die Verbindungsvorrichtung zusammengebaut ist;
4 ist eine Ansicht ähnlich 3, die den Dichtungsring von 3 zeigt, nachdem die Verbindungsvorrichtung zusammengebaut wurde;
5 ist eine Ansicht ähnlich 4, die noch eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrings zeigt, der in der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
6 ist eine Ansicht ähnlich 4, die noch eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrings zeigt, der in der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
7 ist eine Ansicht ähnlich 4, die noch eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrings zeigt, der in der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
8 ist eine Viertelschnittansicht einer Verbindungsvorrichtung, die den neuartigen Metalldichtungsring in der vorliegenden Erfindung einsetzt; und
9 ist eine Ansicht ähnlich 8, die eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung zeigt, die den neuartigen Dichtungsring der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In einer Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung vom Drehflanschtyp – d. h. der Flanschabschnitt der Anordnung ist, bevor er verbunden wird, frei sich zu drehen und axial in wenigstens einer Richtung in Bezug auf die Muffe zu bewegen. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst die Verbindungsvorrichtung, die allgemein als 10 gezeigt ist, eine erste Flanschanordnung F₁ und eine zweite Flanschanordnung F₂. Die Flanschanordnung F₁ umfasst eine erste Muffe 12, die in ihrer Art im Allgemeinen röhrenförmig ist und einen Durchgang 14 hindurch aufweist. Die Muffe 12 weist ein Verbindungsende 13 auf, das dafür ausgelegt ist, mit einem Rohr oder ähnlichem, als 16 in Durchsicht gezeigt, mittels Schweißen, bei 18 gezeigt, verbunden zu werden. Es ist selbstverständlich, dass weitere Verfahren zum Verbinden der Muffe 12 mit röhrenförmigen Elementen, wie 16, eingesetzt werden können, wenn gewünscht. Die Muffe 12 ist monolithisch und weist eine Muffendichtungsfläche 22 und eine sich ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende, kegelstumpfartige Muffenoberfläche 20 auf, wobei die Oberfläche 20 ihren größten Durchmesser näher bei der Dichtungsfläche 22 als beim Verbindungsende 13 hat. In der Muffendichtungsfläche 22 ist eine sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Dichtungsringnut 28 und eine sich ringförmig erstreckende Aussparung 30 ausgebildet, wobei eine Dichtung, wie Dichtungsring 29, der hiernach vollständiger beschrieben wird, wenigstens teilweise in der Nut 28 aufgenommen wird.
Die erste Flanschanordnung F₁ beinhaltet ferner einen ringförmigen Flansch 32, der in umgebender Beziehung mit der Muffe 12 angeordnet ist. Wenn er nicht verbunden ist, ist der Flansch 32 frei, sich um die Muffe 12 zu drehen, und kann von der Muffe 12 durch Bewegung in Richtung des Pfeils A entfernt werden, bevor die Endverbindung 13 an das Röhrenförmige 16 geschweißt wird. Der Flansch 32 weist entgegengesetzte, in Axialrichtung zeigende Flächen 31 und 33 und eine sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende, kegelstumpfartige Flanschoberfläche 34 auf, die zur kegelstumpfartigen Muffenoberfläche 20 komplementär ist. Der Flansch 32 ist ferner mit einer Reihe von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 36 versehen.
Die Flanschanordnung F₂ ist im Wesentlichen identisch mit der Flanschanordnung F₁, mit der Ausnahme, dass die Endverbindung 13a an der Flanschanordnung F₂ an ein anderes röhrenförmiges Element 16a geschweißt wird. Der Einfachheit halber wurden die Komponenten der Flanschanordnung F₂ mit den gleichen Bezugszahlen beschriftet, wie sie beim Beschreiben der Flanschanordnung F₁ verwendet wurden, mit der Ausnahme, dass den Bezugszahlen der Buchstabe "a" folgt. Wie Flansch 32 ist Flansch 32a relativ zur Muffe 12a drehbar und kann, wenn die Muffe 12a nicht mit dem röhrenförmigen Element 16a verbunden ist, auch axial in Richtung des Pfeils B bewegt werden, um den Flansch 32a von der Muffe 12a zu entfernen.
Um die Flanschanordnungen F₁ und F₂ zu verbinden, werden die Löcher 36 und 36a zur Deckung gebracht und Bolzen 40 hindurch angeordnet. Die Bolzen 40 weisen ein erstes Gewindeende 42, das sich aus dem Flansch 32 heraus erstreckt, und ein zweites Gewindeende 44 auf, das sich aus dem Flansch 32a heraus erstreckt. An den Enden 42 und 44 werden wahlfrei Unterlegscheiben 46 und 46a und Gewindemuttern 48 bzw. 48a aufgenommen. Es ist somit zu sehen, dass wenn die Mutter 48 und 48a gleichmäßig angezogen werden, die kegelstumpfartigen Oberflächen 20 und 34 an der Flanschanordnung F₁ und 20a und 34a an der Flanschanordnung F₂ fest zusammengepresst, was wiederum die Dichtungsflächen 22 und 22a in Eingriff presst, wobei eine Metall/Metall-Dichtung dazwischen ausgebildet wird. In den ringförmigen Nuten 26, 26a aufgenommene, wahlfreie O-Ring-Dichtungen 24 und 24a in Verbindung mit einer Dichtung 23 (siehe 2), die zwischen den Flanschflächen 33, 33a angeordnet ist, stellen eine wetterdichte Abdichtung der Verbindungsvorrichtung 10 bereit.
Wie zu sehen ist, wird, weil es keine Wiederlager oder abrupten Änderungen in den Konturen der Oberfläche 34, 20 und 34a, 20a gibt, von der komprimierenden Kraft, die durch die Gewindebolzen 40 und die Mutter 48 und 48a ausgeübt wird, die Oberfläche 34 auf Oberfläche 20 geschoben, während Oberfläche 34a auf Oberfläche 20a geschoben wird. Ein einzigartiges Merkmal der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist, dass die Oberflächen 34 und 34a die einzige Oberfläche auf dem ID der Flansche 32 bzw. 32a sind, die die Muffenoberflächen 20 bzw. 20a berühren. Mit anderen Worten: die kegelstumpfartigen Oberflächen 34, 34a erstrecken sich im Wesentlichen von den Endflächen 33 bzw. 33a zu den anderen Endflächen 31 bzw. 31a der Flansche 32 bzw. 32a. Dies stellt einen maximalen kegelstumpfartigen Oberflächeninhalt bereit, der an den tragenden Oberflächen verfügbar ist, um die durch die Bolzen 40 und Mutter 48, 48a auferlegten Lasten zu absorbieren. Tatsächlich ist außer dem kleinen zylindrischen Abschnitt der Flansche 32, 32a, die mit den O-Ringdichtungen 24 bzw. 24a in Kontakt sind, die gesamte Innenfläche des Flansches – d. h. Oberfläche 34 – mit der kegelstumpfartigen Oberfläche 20 des Flansches 12 in Kontakt, wobei eine ähnliche Situation hinsichtlich der kegelstumpfartigen Oberfläche 34a und er kegelstumpfartigen Oberfläche 20a besteht. Es wird auch beobachtet, dass die kleine zylindrische Oberfläche 35 nie die kegelstumpfartige Oberfläche 20 berührt; d. h. der einzige Kraft übertragende Kontakt zwischen dem Flansch 32 und der Muffe 12 besteht über die zusammenpassenden kegelstumpfartigen Oberflächen 34 bzw. 20. Es ist selbstverständlich, dass die miteinander im Eingriff befindlichen kegelstumpfartigen Oberflächen an den Muffen und Flanschen durch die von den Gewindebolzen und -muttern auferlegte Last zusammengehebelt werden. Die Klemmlast, die durch Anziehen der Bolzen 40 und Mutter 48, 48a entwickelt wird, wird auf die kegelstumpfartigen Oberflächen ausgeübt und führt dazu, dass in den Muffen 12 und 12a Druckbeanspruchungen entwickelt werden. Solche Druckbeanspruchungen sind vorteilhaft, weil sie Zugspannungen, die vom inneren Strömungsleitungsdruck herrühren, verringern oder oft vollständig kompensieren können.
Vorzugsweise reicht der Winkel der kegelstumpfartigen Oberflächen, der als α gezeigt und in Bezug auf eine imaginäre Linie, die durch die Oberflächen 20, 34, 20a, 34a geht, und die Mittellinie X der Verbindungsanordnung 10 gemessen wird, von 10° bis 30°, stärker bevorzugt von etwa 12° bis etwa 25°.
Wie bemerkt bilden die Muffendichtungsflächen 22 und 22a Metall/Metall-Dichtungen ohne die Notwendigkeit für irgendwelche Dichtungsringe; eine solche Metall/Metall-Abdichtung erfordert jedoch, dass die Oberflächen 22, 22a eben sind mit guten Oberflächenbeschaffenheiten und dass die Gewindebolzen 40 und -muttern 48, 48a gleichmäßig angezogen werden. Die Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Muffenflächendichtungen 22 und 22a wird gesteigert, indem ein Flächenkontaktbereich gewählt wird, der Druckbeanspruchungen im Bereich von 60% bis 90% der Streckgrenze des Materials der Muffen 12 und 12a als Folge des Anziehens der Bolzen 40 und Mutter 48, 48a auf die vorgeschriebene Klemmlast entwickelt. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Oberflächen 22, 22a eine Oberflächenbeschaffenheit von 63 bis 100 RMS aufweisen, was beispielsweise erreicht werden kann, indem ein Flächenschnitt auf einer Drehbank ausgeführt wird. Wie wohlbekannt ist, führt ein solcher Flächenschnitt zu einer Oberfläche mit vom Schneidwerkzeug erzeugten Zacken und Spitzen. Obwohl geringfügig, können die Zacken und Spitzen bemerkt werden, wenn ein Fingernagel über die Oberfläche geführt wird. Wenn jedoch die durch die Bolzen 40 und Bolzen 48, 48a auferlegte Last zu einer kalkulierten Druckbeanspruchung auf den Flächen 22, 22a von 60% bis 90% der Streckgrenze des Materials der Muffen führt, wird die Streckgrenze des Materials der Zacken und Spitzen überschritten, was die Zacken und Spitzen zum Abflachen zwingt, wobei eine Metall/Metall-Dichtung erzeugt wird. Wie oben bemerkt, sind die Muffendichtungsflächen 22, 22a mit ringförmigen Aussparungen 30, 30a versehen, die helfen sicherzustellen, dass zwischen den Oberflächen 22 und 22a eine Metall/Metall-Dichtung erhalten wird, indem der Kontaktbereich verringert wird, wodurch sichergestellt wird, dass die von den Bolzen 40 und Bolzen 48, 48a ausgeübten Druckkräfte ausreichen, um zu einer Metall/Metall-Dichtung zu führen. Tatsächlich ist einzusehen, dass die Aussparungen 30, 30a in ihrer Größe variiert werden können, um sich für variierende Bedingungen des Betriebsdrucks und erwarteter Biegemomente auf der Verbindungsanordnung 10 zu eignen, um eine kontinuierliche Metall/Metall-Abdichtdung sicherzustellen.
Während eine Metall/Metall-Abdichtung der Muffendichtungsflächen 22 und 22a wie oben beschrieben erreicht wird, kann wahlfrei die Verbindungsvorrichtung 10 mit einem einzelnen Metalldichtungsring versehen sein, der als 29 in 1 gezeigt und vollständiger unter Bezugnahme auf 3–7 beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf 3 ist ein bruchstückhafter Abschnitt der Verbindungsvorrichtung 10 und der Flanschanordnungen F1 und F₂ gezeigt, bevor die Bolzen 40 und Mutter 48, 48a angezogen sind, um die Muffendichtungsflächen 22 und 22a in Metall/Metall-Dichtungseingriff zu bringen. Der Dichtungsring 29 ist ein ringförmiges Metallelement, wovon ein erster Abschnitt in der Nut 28 aufgenommen wird und wovon ein zweiter Abschnitt in Nut 28a aufgenommen wird. Die Dichtungsringnut 28 ist durch eine ringförmige, im Allgemeinen zylindrische innerste Wand 50, eine ringförmige, radial äußerste Wand 52 und eine in Axialrichtung zeigende Endwand 54 definiert, wobei die Wand 52 eine sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende, kegelstumpfartige Nutoberfläche aufweist. Der erste Abschnitt des Dichtungsrings 29 weist eine radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche 56 auf, die zur an Wand 52 ausgebildeten, kegelstumpfartigen Oberfläche komplementär ist. Im Allgemeinen beträgt der Winkel dieser kegelstumpfartigen Oberflächen von 5° bis 25°, wenn er zwischen einer imaginären Linie, die durch die kegelstumpfartigen Oberflächen geht, und der Achse oder Mittellinie X der Verbindungsvorrichtung 10 gemessen wird.
Wie in 3 zu sehen sind vor dem Aufbau der Verbindungsvorrichtung 10, z. B. bevor eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Flächen 22 und 22a auftritt, die kegelstumpfartige Oberfläche an Wand 52 und die kegelstumpfartige Oberfläche 56 miteinander in Übermaßpassung. Vorzugsweise sind vor dem Aufbau die Durchmesser der Oberflächen 56, 56a größer als die Durchmesser 52, 52a um einen Betrag, der im Wesentlichen den vollständigen Störeingriff der kegelstumpfartigen Oberflächen 56, 56a mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberflächen 52 bzw. 52a gestattet, aber ein Eingreifen der Muffendichtungsflächen 22, 22a, ohne dass die Bolzen 40 und Mutter 48, 48a ausreichend angezogen sind, um zu einer Druckkraft radial nach innen am Ring 29 zu führen, die ausreicht, einen solchen Metall/Metall-Eingriff der Muffendichtungsflächen 22, 22a zu gestatten. Folglich wird, wenn die Verbindungsvorrichtung 10 aufgebaut wird, der Ring 29 radial nach innen zu der in 4 gezeigten Position komprimiert. Es ist jedoch zu bemerken, dass, weil es Zwischenräume zwischen den Wänden 54 und 54a und den axialen Enden des Rings 29 sowie einen ringförmigen Zwischenraum zwischen den Wanden 50 und 50a und dem ID des Rings 29 gibt, der Ring 29 zu allen Zeiten frei ist, in diesen Zwischenräumen zu gleiten. Diese einzigartige Gestaltung verhindert, dass der Dichtungsring 29 übermäßig verformt wird, anders als Metalldichtungsringe, die bei Standard-Flanschgestaltungen verwendet werden, die gezwungenermaßen erfordern, dass die Metalldichtungsringe wirksam zerquetscht werden, um eine Metall/Metall-Abdichtung zu bewirken. Diese Überdimensionierung des Dichtungsrings 29 relativ zu den Nuten 28, 28a führt absichtlich eine Druckbelastung auf dem Ring 29 im Kollapsmodus herbei, die die Formanderungsfestigkeit des Materials des Rings 29 übersteigt. Dies stellt sicher, dass die Oberflächen 56, 56a fest an den Oberflächen 52, 52a mit einer Druckbeanspruchung gelagert werden, die im Wesentlichen der Formänderungsfestigkeit des Materials des Rings 29 gleichkommt.
Nun unter Bezugnahme auf 5 ist dort eine Modifikation der in 3 und 4 gezeigten Dichtungsringe gezeigt. Der Dichtungsring 60, in 5 gezeigt, ist mit einer radial nach außen zeigenden, sich ringförmig erstreckenden Nut 62 versehen. Die Nut 62 dient dem Zweck, eine Brechnut (pry groove) in der Wirkung bereitzustellen, dass wenn die Dichtung auseinandergenommen wird, der Dichtungsring an den kegelstumpfartigen Oberflächen der Nuten 28, 28a hängenbleibt. Somit kann die Entfernung des Rings 60 leicht erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist noch eine weitere Ausführungsform des Dichtungsrings der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Dichtungsring 64, in 6 gezeigt, ist im Wesentlichen der gleiche wie der Dichtungsring 29, der in 3 und 4 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass es eine sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende Nut 66 gibt. Die Nut 66 erhöht die Biegsamkeit des Dichtungsrings 64, indem im Grunde eine sich ringförmig erstreckende Scharnierinie bereitgestellt wird, die als Y in 6 gezeigt ist. Somit gestattet die Nut 66 dem Ring 64, sich entlang der Scharnierlinie Y leicht zu biegen, wenn sich zwischen den kegelstumpfartigen Oberflächen am Dichtungsring 64 und den Nuten 28, 28a ein Eingriff entwickelt, wenn die Bolzen 40 und Mutter 48, 48a angezogen werden. Die Belastungen, die sich im Dichtungsring 64 entwickeln, sind eine Kombination von Druckbelassungen wegen der Kollapslast sowie Biegebeanspruchtungen entlang der Scharnierlinie Y. Während dies zu einer Verringerung der Last zwischen den kegelstumpfartigen Oberflächen des Rings 64 und der Nutenwände 52, 52a führt, wird dies durch die zusätzliche Biegsamkeit des Rings 64 ausgeglichen, die seine Fähigkeit erhöht, unter Biegelasten als durch Druck betätigte Dichtung zu wirken. Ebenso dient die Nut 66 dem wünschenswerten Zweck des Bereitstellens einer Brechnut mit der Wirkung, dass die kegelstumpfartigen Oberflächen am Dichtungsring 64 an den kegelstumpfartigen Oberflächen 52, 52a in den Nuten 28, 28a hängenbleiben.
Unter Bezugnahme auf 7 ist noch eine weitere Ausführungsform der Dichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Anders als die in 3–6 gezeigten Dichtungsringe besteht die Dichtung 70, in 7 gezeigt, aus einem ersten Dichtungsringsegment 72 und einem zweiten Dichtungsringsegment 74, wobei das Dichtungsringsegment 72 in der Dichtungsringnut 28 aufgenommen wird, das Dichtungsringsegment 74 in der Dichtungsringnut 28a aufgenommen wird. Außer, dass er entlang der Mittellinie Z geteilt ist, wie in 7 gezeigt, besitzt der Dichtungsring 70 im Wesentlichen alle der oben hinsichtlich der in 3–6 gezeigten Dichtungsringe beschriebenen Merkmale. Der Dichtungsring 70 stellt alle Vorteile einer Metall/Metall-Abdichtung bereit, die mit den in 3–6 gezeigten Dichtungsringen erreicht werden, mit dem Vorteil, dass zwei O-Ringe verwendet werden und der hiernach hinsichtlich einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständiger beschrieben wird. Anders als die einheitlichen oder monolithischen Dichtungsringe, die in 3–6 gezeigt sind, gestattet der Dichtungsring 70 mit seiner Gestaltung aus zwei Segmenten, dass Komponenten von den röhrenförmigen Systemen, die verbunden sind, ohne irgendein wesentliches axiales Flanschspreizen entfernt werden. In dieser Hinsicht wird bemerkt, dass wenn die Bolzen und Bolzen gelöst und entfernt sind, die Muffenflächen 22 und 22a relativ zueinander verschoben werden können. Es ist selbstverständlich, dass wenn die Bolzen 40 und Mutter 48, 48a ausreichend angezogen sind, um eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Muffendichtungsflächen 22, 22a auszubilden, es ebenfalls eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Dichtungsringflächen 72a und 74a gibt.
Die Metalldichtungsringe der vorliegenden Erfindung, wie in 3–7 gezeigt, stellen eine außergewöhnliche Abdichtungsfähigkeit in weiten Temperatur- und Druckbereichen bereit. Durch eine Überlagerungsabmessung (oben beschrieben) der kegelstumpfartigen Oberflächen und der Dichtungsringe im Bereich von 5° bis 25°, vorzugsweise 10° bis 20°, wenn zwischen einer imaginären Linie durch die kegelstumpfartige Oberfläche am Dichtungsring und der Achse oder Mittellinie der Verbindungsvorrichtung gemessen wird, werden sowohl hohe als auch niedrige Drücke abgedichtet. Ferner erreichen alle der in 4–7 beschriebenen Dichtungsringkonfigurationen den Vorteil der durch Druck betätigten Abdichtung unter extremen ungünstigen Bedingungen, wie extremen Temperaturen, die die Druckbelastungen im Dichtungsring abbauen können, oder unter hohen Biegelasten, die die Tendenz haben, die Muffendichtungsflächen 22, 22a zu trennen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist noch eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Im Grunde unterscheidet sich die Verbindungsvorrichtung, die allgemeinen als 100 in 2 gezeigt ist, von der Verbindungsvorrichtung 10, in 1 gezeigt, darin, dass während die Muffen 12 und 12a der Verbindungsvorrichtung 10 monolithische Körper sind, die Muffen der Verbindungsvorrichtung 100 aus ineinanderpassenden Elementen, wie nachfolgend vollständiger beschrieben. Die Verbindungsvorrichtung 100 besteht aus den Flanschanordnungen F₃ und F₄. Wie im Falle der Verbindungsvorrichtung 10 bei den Flanschanordnungen F₁ und F₂, sind die Flanschanordnungen F₃ und F₄ identisch, mit der Ausnahme dass die Flanschanordnung F₃ mit einem ersten röhrenförmigen Element 16 verbunden ist und die Flanschanordnung F₄ mit einem zweiten röhrenförmigen Element 16a verbunden ist. Um ein Verständnis der Flanschanordnungen F₃ und F₄ zu erleichtern werden folglich den entsprechenden Komponenten der Flanschanordnung F₄ die gleichen Bezugszahlen gegeben, wie sie bei den Komponenten von F₃ verwendet werden, mit der Ausnahme, dass den Bezugszahlen, die zum Beschreiben der Komponenten von F₄ verwendet werden, der Buchstabe "a" folgt.
Die Flanschanordnung F₃ umfasst einen röhrenförmigen Nippel 102 mit einem Verbindungsende 104, das durch eine Schweißung 18 an dem röhrenförmigen Element 16 befestigt ist. Der Nippel 102 definiert einen Strömungsweg 106. Der Nippel 102 weist eine sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Dichtungsfläche 108 auf, in der eine sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Dichtungsringnut 110 ausgebildet ist, in der ein O-Ring 111 aufgenommen wird.
Der Nippel 102 ist auch mit einer sich ringförmig erstreckenden, radial nach außen zeigenden Nut 114 versehen. In der Nut 114 sind radial nach innen vorstehende, halbringförmige Zungen 118 von zwei Muffensegmenten 120 aufgenommen. Jedes der Muffensegmente 120 weist Endflächen 122 auf, die durch Schneiden eines ringförmigen Rings in die Muffensegmente 120 ausgebildet sind. Die Endflächen 122 sind im Wesentlichen miteinander im Eingriff, wenn die Verbindungsvorrichtung 100 aufgebaut ist. Jedes Muffensegment 120 weist eine sich ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende, kegelstumpfartige Oberfläche 124 auf. Es ist selbstverständlich, dass die Nut 114 und die halbkreisförmigen Zungen 118 Verblockungsformationen bereitstellen, die im Wesentlichen jegliche axiale Bewegung der Muffensegmente 120 relativ zum Nippel 102 verhindern. Somit und in einer Ausführungsform weisen der Nippel 102 und die Muffensegmente 120 Formationen auf, die, was eine betrifft, vorstehen, und, was die andere betrifft, aufnehmen, um die Muffensegmente 120 und den Nippel 102 miteinander zu verblocken und um eine relative axiale Bewegung dazwischen zu verhindern.
Die Flanschanordnung F₃ beinhaltet ferner einen ringförmigen Flansch 32, wie oben in Bezug auf die Verbindungsvorrichtung 10 beschrieben. Folglich ist selbstverständlich, dass die Verjüngung an den Oberflächen 34 und 124 und die Art des Zusammenbaus der Verbindungsvorrichtung 100 im Wesentlichen die gleiche ist, wie die in Bezug auf die Verbindungsvorrichtung 10 beschriebene. Anders als die Verbindungsvorrichtung 10 verwendet jedoch die Verbindungsvorrichtung 100 zweifache elastomere O-Ringe 112, 112a, die in den Dichtungsringnuten 110, 110a aufgenommen werden. Während, wie bemerkt, eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen den Flächen 108 und 108a erreicht werden kann, stellen die O-ringe 112, 112a Sicherheitsabdichtungen bereit, sollte eine Leckage zwischen der Metall/Metall-Dichtung zwischen den Flächen 108, 108a auftreten.
Es ist ebenfalls selbstverständlich, dass während zweifache O-Ringe 112, 112a gezeigt sind, es einzusehen ist, dass ein einzelner elastomerer Dichtungsring verwendet werden könnte, wenn gewünscht. Da sie miteinander in Kontakt sind, besitzen die zweifachen O-Ringe den Vorteil, dass jegliche kleinen, sichtbaren Kratzer auf den Flächen 108, 108a neutralisiert werden. Somit beeinträchtigt ein kleinerer Schaden an den Metallflächen 108, 108a während der Handhabung die Abdichtungsfähigkeit der Verbindungsvorrichtung 100 nicht.
Anders als die Verbindungsvorrichtung 10 stellt die Verbindungsvorrichtung 100 einen Vorteil darin bereit, dass die Flansche 32, 32a an den Nippeln 102 bzw. 102a angeordnet werden können, nachdem die Nippel an die Rohre, z. B. die röhrenförmigen Elemente 16, 16a, geschweißt wurden. Es ist auch einzusehen, dass der Nippel 102 so gestaltet sein könnte, dass beide Enden mit Muffensegmenten 120 versehen waren. Dies würde Komfort beim Aufbauen kompakter Verteilersystems ohne die Notwendigkeit eines Schweißens bereitstellen. Die Verbindungsvorrichtung 100 stellt auch einen zusätzlichen Vorteil gegenüber Verbindungssystemen aus dem Stand der Technik bereit, die einen einzelnen Metallring einsetzen, um zwischen Flanschflächen abzudichten. Komponenten in einem Rohrsystem, wie beispielsweise Ventile, müssen gelegentlich zur Reparatur aus dem Dienst entnommen werden. Herkömmlich gestatten Niederdruckflansche aus dem Stand der Technik eine einfache Entnahme, weil die verwendeten Dichtungen aus ebenem Plattenmaterial hergestellt sind, was gestattet, das die Komponente zwischen den zusammenpassenden Flanschflächen herausgezogen werden. Andererseits verwenden Flanschanordnungen, die Druckwerten von mehr als etwa 2.000 psi ausgesetzt sind, eine Dichtung vom Metallringtyp, die in eine in jede Flanschfläche gearbeitete Nut eingesetzt wird. Solche Metallringdichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie erfordern, dass die Flanschflächen weit genug auseinander gespreizt werden, um den Ring zu entfernen, um die Komponente vom Rohrsystem zu entfernen. Die Verwendung von zweifachen O-Ringen, wie bei der Verbindungsvorrichtung 100 gezeigt, oder zweifachen Metalldichtungsringen, wie in 7 gezeigt, erreicht jedoch den Vorteil eines leichten Entfernens einer Komponente aus einem Rohrsystem ohne Flanschspreizen.
Ein Vorteil der oben beschriebenen Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, dass Systeme aus dem Stand der Technik, die Metallringverbindungsdichtungen einsetzen, typischerweise hohe Drucklasten erfordern, um einen Dichtungskontakt der Dichtungen zu bewirken. Die Bolzenlasten müssen hoch genug sein, um zu bewirken, dass das Dichtungsmaterial seine Streckgrenze überschreitet und sich irgendwelchen Unregelmäßigkeiten in der Nut des Flansches anpasst, was dazu führt, dass es aus seinen ursprünglichen maschinell bearbeiteten Abmessungen heraus deformiert wird. Wenn sie einmal verwendet wurde, wird die Dichtung normalerweise weggeworfen und eine neue installiert, um die Möglichkeit eines Lecks zu vermeiden. Dagegen dichten die Metall/Metall-Dichtungen, die durch die Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bewirkt werden, bei einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Entfernungen erneut. Außerdem stellten O-Ringe, wie die O-Ringe 112, eine gute Dichtung ohne Austausch bereit, wenn sie nicht durch Dienst über eine lange Zeitdauer übermäßig beschädigt oder verhärtet sind.
Es ist zu erkennen, dass die Materialien, aus denen die verschiedenen Komponenten der Verbindungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung bestehen, von der bestimmten Verwendung einer Verbindungsvorrichtung abhängen. Beispielsweise sollten die Muffen oder Nippel, die Druck enthaltende Teile sind, aus Materialien bestehen, die notwendige Korrosions- oder Erosionsbeständigkeit für strömende Medien aufweisen. Flansche, die als struktureller Beschränkung wirken, sind jedoch typischerweise nicht den strömenden Medien ausgesetzt. Folglich ist die Auswahl von Materialien für die Herstellung der Flansche durch die erforderliche Festigkeit statt die Korrosions-/Erosionsbeständigkeit bestimmt. Es sollte bemerkt werden, dass Materialien, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit zeigen, oft eine geringe Formänderungsfestigkeit aufweisen. Bei der Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt jedoch die geringere Formänderungsfestigkeit insoweit kein Problem dar, als die Komponenten mit geringer Formänderungsfestigkeit in Kompression belastet werden, bevor der Innendruck von den strömenden Medien angewendet wird. In der Tat gleicht diese Vorlast die Belastung durch den Innendruck unter Betriebsbedingungen aus.
Die oben beschriebene Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt einen großen Teil an Vielseitigkeit bereit. Beispielsweise brauchen in Bezug auf die Verbindungsvorrichtung 10 die Winkel der kegelstumpfartigen Oberflächen 20, 34 nicht die gleichen sein, wie die Winkel der kegelstumpfartigen Oberflächen 20a, 34a. Außerdem wird erkannt, dass die Flanschanordnung F₃ durch die Flanschanordnung F₁ ersetzt werden könnte, wobei der einzige Unterschied natürlich ist, dass die Kontaktflache der Metall/Metall-Abdichtung zwischen Muffe/Nippel verringert wäre.
Während die Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine Flanschanordnung vom Drehtyp beschrieben wurde, bei der die gesamte vom Flansch auf die Muffe übertragene Kraft über die zusammenpassenden kegelstumpfartigen Oberflächen geht, ist die Erfindung nicht so eingeschränkt. Unter Bezugnahme auf 8 ist eine typische Standard-Flanschanordnung 200 gezeigt, bei der der Flanschabschnitt und der Muffenabschnitt monolithisch sind. Somit umfasst die Flanschanordnung 200 eine erste Flanschanordnung F₅ und eine zweite Flanschanordnung F₆, die für alle Zwecke im Wesentlichen identisch sind, außer für ihre Verbindung mit den verschiedenen röhrenförmigen Elementen 16, 16a. Die Flanschanordnung F₅ weist einen Muffenabschnitt 210 auf, der mit dem Flanschabschnitt 212 monolitisch ist. Der Muffenabschnitt 210 weist eine ringförmige, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche 214 auf, in der eine sich ringförmig erstreckende Dichtungsringnut 16 und ein sich ringförmig erstreckender Aussparungsabschnitt 218 ausgebildet sind. In sich deckenden Dichtungsringnuten 216 und 216a ist ein ringförmiger Dichtungsring 220 aufgenommen, der aus Metallbauweise besteht. Die obige Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf 3, die die Dichtungsringnuten 28, 28a und den Dichtungsring 29 betrifft, ist gleichermaßen auf die Dichtungsringnuten 216, 216a und den Dichtungsring 220 anwendbar. Somit kann mit geeigneter Dimensionierung der Aussparungen 218, 218a relativ zur Kontaktfläche der Muffendichtungsflächen 214, 214a und einer annehmbaren Oberflächenbeschaffenheit darauf eine doppelte Metall/Metall-Abdichtung erreicht werden – d. h. zwischen den im Eingriff befindlichen Muffendichtungsflächen 214 und 214a und auf Grund des Metall/Metall-Dichtungseingriffs des Dichtungsringes 220 mit den radial äußersten Wänden der Dichtugnsringnuten 216 und 216a.
Nun unter Bezugnahme auf 9 ist eine Drehtyp-Flanschanordnung vom Typ mit rechtwinkliger Schulter gezeigt. Die in 9 gezeigte Verbindungsvorrichtung 300 umfasst eine erste Flanschanordnung F₇ und eine zweite Flanschanordnung F8. Die Flanschanordnung F₇ umfasst eine Muffe 310 mit einem zylindrischen röhrenförmigen Abschnitt 312, von dem in Richtung radial nach außen eine sich ringförmig erstreckende Lippe 314 vorsteht, wobei die Lippe 314 und der röhrenförmige Abschnitt 312 zusammenwirken, um eine Muffendichtungsfläche 316 zu definieren. In der Muffendichtungsfläche 316 ist eine sich ringförmig erstreckende Dichtungsringnut 318 und eine sich ringförmig erstreckende Aussparung 320 ausgebildet. Ein Metalldichtungsring 322 ist in den sich deckenden ringförmigen Dichtungsringnuten 318, 318a aufgenommen. Die Flanschanordnung F₇ beinhaltet ferner einen ringförmigen Flansch 324, der im Allgemeinen L-förmig ist, wenn er im Querschnitt betrachtet wird, wobei der Flansch 324 in Bezug auf den Nippel 310 drehbar ist und eine radial nach innen vorstehende Lippe 326 aufweist, die mit der Lippe 314 in Eingriff bringbar ist, wodurch, wenn die Mutter 48, 48a angezogen werden, die Lippe 326 gegen die Lippe 316 gedrückt wird, wobei die Muffendichtungsflächen 316, 316a zusammengepresst werden. Wiederum ist man bei geeigneter Dimensionierung der Aussparungen 320, 320a relativ zu den Muffendichtungsflächen 316, 316a in der Lage, als Folge der durch den Bolzen 40 und die Mutter 48, 48a auferlegte Druckbelastung eine Medtall/Metall-Abdichtung zwischen den Muffendichtungsflächen 316 und 316a zu erreichen. Ebenso wirkt der Dichtungsring 322 mit den Dichtungsringnuten 318 und 318a zusammen, um eine zusätzliche Metall/Metall-Abdichtung bereitzustellen, wie oben in Bezug auf 8 und insbesondere in Bezug auf die Erörterung betreffend 3 und 4 beschrieben.
Es ist somit zu sehen, dass die Verbindungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die die einzigartige Konstruktion Metalldichtungsring/Dichtungsringnut beinhaltet, Standardflansche aus einem Stück (8) sowie Standardflansche vom Drehtyp (9) zu Flanschanordnungen umwandeln kann, die zweifache Metall/Metall-Dichtungen aufweisen. Es ist ferner zu beobachten, dass anders als bei Anordnungen aus dem Stand der Technik, die Metalldichtungsringe einsetzen, die eine Metall/Metall-Abdichtung auf Grund des Komprimierens oder Zerdrücken eines Metalldichtungsrings zwischen zusammenpassenden Muffenflächen erreichen, in diesem Fall die Muffendichtungsflächen frei sind, aneinander anzugreifen und eine Metall/Metall-Dichtung auszubilden, die leichter erreicht werden kann, weil viel der durch den Bolzen 40 und die Mutter 48, 48a auferlegten Belastung verwendet wird, um die Muffendichtungsflächen zusammenzupressen, anstatt zum Zerdrücken oder Verformen eines Metalldichtungsrings dazwischen aufgewendet zu werden. Es ist auch einzusehen, dass während die Ausführungsformen in 8 und 9 hinsichtlich eines Dichtungsrings aus einem Segment beschrieben wurde, auch ein Dichtungsring aus zwei Segmenten, wie in 7 gezeigt, mit dem gleichen Vorteil eingesetzt werden kann.
Die einzigartige Konstruktion aus Dichtungsring/Dichtungsringnut der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um eine Metall/Metall-Abdichtung zwischen einer breiten Vielfalt von Verbindungsanordnungen bereitzustellen, die mit röhrenförmigen Elementen verbunden sein können, um Strömungswege bereitzustellen, bei denen die Verbindungsanordnungen Verbinderkörper beinhalten, die Eingriffs- oder Widerlagerflächen aufweisen, die zusammengedrückt werden können. Im Allgemeinen kann die einzigartige Konfiguration aus Dichtungsring/Dichtungsringnut der vorliegenden Erfindung mit zwei röhrenförmigen Körpern verwendet werden, die in Axialrichtung zeigende Oberflächen aufweisen, die Dichtungsringnuten aufnehmen können, die zur Deckung gebracht werden können, wenn die in Axialrichtung zeigenden Oberflächen miteinander in Eingriff gebracht werden, ungeachtet der Art der eingesetzten Komprimierungsanordnung. In dieser Hinsicht ist es selbstverständlich, dass, während die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Komprimierungsanordnungen in Bezug auf die Verwendung von Bolzen und Mutter beschrieben wurde, sie nicht so eingeschränkt ist. Beispielsweise können Klammern, Gewindekupplungen oder weitere ähnliche Anordnungen, die üblicherweise bei Verbindungen des betrachteten Typs verwendet werden, ebenfalls verwendet werden. Außerdem ist einzusehen, dass, wenn die einzigartige Kombination aus Dichtungsring/Dichtungsringnut der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, es nicht notwendig ist, dass es eine Metall/Metall-Abdichtungen, im Gegensatz zum Metall/Metall-Eingriff, zwischen den Muffendichtungsflächen oder den Widerlagerflächen des Verbindungskörpers gibt. Mit anderen Worten: während die Muffendichtungsflächen und die Widerlagerflächen des Verbinders wohl eine Metall/Metall-Dichtung bereitstellen – d. h. eine fluiddichte Dichtung – wird auch ein Metall/Metall-Eingriff ohne fluiddichte Abdichtung ins Auge gefasst.
Die vorhergehende Beschreibung und Beispiele stellen ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.

Claims

Vorrichtung, um erste und zweite röhrenförmige Körper miteinander zu verbinden, welche umfasst: (a) eine erste Flanschanordnung (F₁), wobei die erste Flanschanordnung (F₁) umfasst: (i) eine erste Muffe (12), die einen ersten Strömungsweg (14) definiert und eine erste, sich ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende, kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20), eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche (22) und ein erstes Verbindungsende (13) zum Verbinden mit dem ersten röhrenförmigen Körper (16) aufweist, wobei sich der größte Durchmesser der ersten kegelstumpfartigen Muffenoberfläche (20) näher bei der ersten Muffendichtungsfläche (22) als dem ersten Verbindungsende (13) befindet; und (ii) einen ersten ringförmigen Flansch (32) in umgebender Beziehung mit der der ersten Muffe (12), wobei der erste Flansch (32) eine erste sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende, kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34) aufweist, wobei die erste kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34) und die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20) zueinander komplementär sind; (b) eine zweite Flanschanordnung (F₂), wobei die zweite Flanschanordnung (F₂) umfasst: (i) eine zweite Muffe (12a), die einen zweiten Strömungsweg (14a) definiert und eine zweite, sich ringförmig erstreckende, radial nach außen zeigende, kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20a), eine zweite, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche (22a) und ein zweites Verbindungsende (13a) zum Verbinden mit dem zweiten röhrenförmigen Körper (16a) aufweist, wobei sich der größte Durchmesser der zweiten kegelstumpfartigen Muffenoberfläche (20a) näher bei der zweiten Muffendichtungsfläche (22a) als dem zweiten Verbindungsende (13a) befindet; und (ii) einen zweiten ringförmigen Flansch (32a) in umgebender Beziehung mit der der zweiten Muffe (12a), wobei der zweite Flansch (32a) eine zweite, sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende, kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34a) aufweist, wobei die zweite kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34a) und die zweite kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20a) zueinander komplementär sind; und (c) eine Komprimierungsanordnung (40, 48, 48a), die mit dem ersten und zweiten Flansch (32, 32a) wirksam verbunden ist, um die erste und zweite Flanschanordnung (F₁, F₂) zueinander hin und die erste und zweite Muffendichtungsfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Eingriff zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34), die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20), die zweite kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34a) und die zweite kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20a) frei von Widerlagern sind; und – der gesamte Kraft übertragende Kontakt zwischen der ersten Muffe (12) und dem ersten Flansch (32) über die erste kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20) und die erste kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34) besteht und – der gesamte Kräfte übertragende Kontakt zwischen der zweiten Muffe (12a) und dem zweiten Flansch (32a) über die zweite kegelstumpfartige Muffenoberfläche (20a) und die zweite kegelstumpfartige Flanschoberfläche (34a) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Muffendichtungsfläche (22) und die zweite Muffendichtungsfläche (22a) erste und zweite ringförmige, sich deckende Ringnuten (28, 28a) aufweisen und eine Dichtung (29) in den ringförmigen Dichtungsringnuten (28, 28a) aufgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jede der ersten und zweiten Dichtungsringnuten (28, 28a) durch eine ringförmige, radial innerste Wand (50, 50a), eine ringförmige, radial äußerste Wand (52, 52a) und eine in Axialrichtung zeigende Endwand (54, 54a), die die radial innersten und radial äußersten Wände (50, 50a, 52, 52a) verbindet, definiert sind, und die radial äußersten Wände (52, 52a) radial nach innen zeigende, sich ringförmig erstreckende kegelstumpfartige Nutoberflächen aufweisen, wobei sich die größten Durchmesser der kegelstumpfartigen Nutoberflächen näher bei den Muffendichtungsflächen (22, 22a) als den Endwänden (54, 54a) befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Dichtung (29) einen ringförmigen Metallring umfasst, wobei der Ring einen ersten Abschnitt, der in der ersten Dichtungsringnut (28) aufgenommen wird, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der in der zweiten Dichtungsringnut (28a) aufgenommen wird, wobei der erste Abschnitt des Rings (29) eine erste radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Dichtungsring(56)oberfläche komplementär zur kegelstumpfartigen Oberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) aufweist und der zweite Abschnitt des Rings (29) eine zweite radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche (58a) komplementär zur kegelstumpfartigen Oberfläche (52a) in der zweiten Dichtungsringnut (28a) aufweist, wobei die kegelstumpfartigen Oberflächen (56, 56a) am Ring (29) relativ zu den kegelstumpfartigen Oberflächen (52, 52a) in den Dichtungsringnuten (28, 28a) so bemessen sind, dass es vor dem Metall/Metall-Eingriff zwischen der ersten und zweiten Muffendichtungsfläche (22, 22a) einen Stördichtungseingriff zwischen im Wesentlichen der gesamten ersten kegelstumpfartigen Oberfläche (56) an dem Dichtungsring (29) mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) und im Wesentlichen der gesamten kegelstumpfartigen Oberfläche (56a) am Dichtungsring (29) mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche (52a) in der zweiten Dichtungsringnut (28a) gibt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Dichtungsring (29) eine radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende Ausnehmung (62) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Dichtungsring (29) eine radial nach innen zeigende, sich ringförmig erstreckende Ausnehmung (66) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Dichtung (29) ein erstes Metalldichtungsringsegment (72), der in der ersten Dichtungsringnut (28) aufgenommen ist, und ein zweites Metalldichtungsringsegment (74) umfasst, das in der zweiten Dichtungsringnut (28a) aufgenommen ist, wobei das erste Dichtungsringsegment (72) eine erste in Axialrichtung zeigende Dichtungsringfläche (72a) und eine erste radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Ringsegmentoberfläche komplementär zu der kegelstumpfartigen Nutoberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) aufweist, wobei das zweite Dichtungsringsegment (74) eine zweite in Axialrichtung zeigende Dichtungsringfläche (74a) und eine zweite radial nach außen zeigende, sich ringföhnige, kegelstumpfartige Dichtungsringsegmentoberfläche komplementär zur kegelstumpfartigen Nutoberfläche (52a) in der zweiten Dichtungsringnut (28a), wobei die erste kegelstumpfartige Dichtungsringsegmentoberfläche relativ zur kegelstumpfartigen Oberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) so dimensioniert ist und die zweite kegelstumpfartige Dichtungsringsegmentoberfläche relativ zur kegelstumpfartigen Oberfläche (52a) in der zweiten Dichtungsringnut (28a) so dimensioniert ist, dass es vor dem Metall/Metall-Dichtungseingriff zwischen der ersten und zweiten Muffendichtungsfläche (22, 22a) einen vollständigen Störeingriff zwischen im Wesentlichen der gesamten ersten kegelstumpfartigen Dichtungsringsegmentoberfläche und wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) und der zweiten kegelstumpfartigen Dichtungsringsegmentoberfläche und wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberfläche (52a) in der zweiten Dichtungsringnut (28a) gibt, wobei die erste und zweite Dichtungsringfläche (72a, 74a) eine Metall/Metall-Dichtung bilden, wenn sich die erste und zweite Muffendichtungsfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Dichtungseingriff befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Muffe einen ersten Nippel (102) und zwei erste Muffensegmente (120) umfasst, wobei die ersten Muffensegmente (120) zusammenwirken, um die kegelstumpfartige Muffenoberfläche an der ersten Muffe zu bilden, wobei die ersten Muffensegmente (120) und der Nippel (102) dafür ausgelegt sind, miteinander in Eingriff gebracht zu werden, um jegliche wesentliche axiale Bewegung der ersten Muffensegmente (120) relativ zum ersten Nippel (102) zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die zweite Muffe einen zweiten Nippel (102a) und zwei zweite Muffensegmente (120a) umfasst, wobei die zweiten Muffensegmente (120a) zusammenwirken, um die kegelstumpfartige Muffenoberfläche an der zweiten Muffe zu bilden, wobei die zweiten Muffensegmente (120a) und der zweite Nippel (102a) dafür ausgelegt sind, miteinander in Eingriff gebracht zu werden, um jegliche wesentliche axiale Bewegung der zweiten Muffensegmente (120a) relativ zum zweiten Nippel (102a) zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der erste Nippel (102) und die ersten Muffensegmente (120) Gebilde (118, 114) aufweisen, die vorstehen, was den einen betrifft, und aufnehmen, was den anderen betrifft, um eine wesentliche axiale Bewegung zwischen dem ersten Nippel (102) und den ersten Muffensegmenten (120) zu verhindern, und der zweite Nippel (102a) und die zweiten Muffensegmente (120a) Gebilde (118, 114a) aufweisen, die vorstehen, was den einen betrifft, und aufnehmen, was den anderen betrifft, um eine wesentliche relative axiale Bewegung zwischen dem zweiten Nippel (102a) und den zweiten Muffensegmenten (120a) zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und zweite Muffe (12, 12a) monolithische Körper sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste ringförmige Flansch eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Flanschfläche aufweist und der zweite Flansch eine zweite, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Flanschfläche aufweist und es eine Wetterdichtung (23) gibt, die zwischen der ersten und der zweiten Flanschfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der es eine erste ringförmige Wetterdichtung (24) zwischen der ersten Muffe (12) und Flansch (32) gibt, wobei die erste ringförmige Wetterdichtung (24) entfernt von der ersten Muffendichtungsfläche angeordnet ist, und es eine zweite ringförmige Wetterdichtung (24a) zwischen der zweiten Muffe (12a) und dem zweiten Flansch (32a) gibt, wobei die zweite ringförmige Wetterdichtung (24a) entfernt von der zweiten Muffendichtungsfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Dichtung eine erste O-Ring(112)-Dichtung, die in der ersten Dichtungsnut (110) aufgenommen ist, und eine zweite O-Ring-Dichtung (112a) umfasst, die in der zweiten Dichtungsnut (110a) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der es eine ringförmige Aussparung (30), die in der ersten Muffendichtungsfläche (22) ausgebildet ist, und eine zweite ringförmige Aussparung (30a) gibt, die in der zweiten Muffendichtungsfläche (22a) ausgebildet ist, wobei sich die erste und zweite Aussparung (30, 30a) decken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste und zweite Flansch (32, 32a) sich axial erstreckende Löcher (36, 36a) aufweisen, wobei sich wenigstens einige der sich axial erstreckenden Löcher (36, 36a) im ersten Flansch (32) mit wenigstens einigen der sich axial erstreckenden Löcher (36a) im zweiten Flansch (32a) decken und die Komprimierungsanordnung Ansätze (40) aufweist, die in den sich deckenden Löchern (36, 36a)I aufgenommen werden, wobei die Ansätze (40) ein erstes Gewindeende (42), das sich vom ersten Flansch (32) axial nach außen erstreckt, und ein zweites Gewindeende (42a) aufweisen, das sich vom zweiten Flansch (32a) axial nach außen erstreckt, und es eine erste Gewindemutter (48) gibt, die auf dem ersten Gewindeende (42) aufgenommen ist, und eine zweite Gewindemutter (48a) gibt, die auf dem zweiten Gewindeende (42a) aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die ersten und zweiten Dichtungsringsegmente (72, 74) in einem Abstand von den Endwänden (54, 54a) und den radial innersten Wänden der ersten und zweiten Dichtungsringnut (28, 28a) angeordnet sind, wenn sich die erste und zweite Muffendichtungsfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Dichtungseingriff befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Ring (29) in einem Abstand von den Endwänden (54, 54a) und den radial innersten Wänden der ersten und zweiten Dichtungsringnut (28, 28a) angeordnet sind, wenn sich die erste und zweite Muffendichtungsfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Dichtungseingriff befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Winkel zwischen einer Achse, die zum ersten und zweiten Strömungsweg (14, 14a) koaxial ist, wenn sich die erste und zweite Muffendichtungsfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Eingriff befinden, und einer imaginären Linie, die durch jede der kegelförmigen Oberflächen (20, 20a) an der ersten und zweiten Muffe (12, 12a) geht, von 20° bis 30° beträgt.
Vorrichtung, um erste und zweite röhrenförmige Körper miteinander zu verbinden, welche umfasst: (a) einen ersten Verbinder zum Verbinden mit dem ersten röhrenförmigen Körper (16), wobei der erste Verbinder einen ersten Verbinderkörper (12) umfasst, der einen ersten Strömungsweg (14) definiert und eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Verbinderwiderlagerfläche (22) aufweist; (b) einen zweiten Verbinder zum Verbinden mit dem zweiten röhrenförmigen Körper (16a), wobei der zweite Verbinder einen zweiten Verbinderkörper (12) umfasst, der einen zweiten Strömungsweg (14a) definiert und eine zweite, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Verbinderwiderlagerfläche (22a) aufweist, wobei die erste Verbinderwiderlagerfläche (22) und die zweite Verbinderwiderlagerfläche (22a) erste und zweite ringförmige, sich deckende Ringnuten (28, 28a) aufweisen, wobei jede der ersten und zweiten Ringnuten (28, 28a) eine ringförmige, radial innerste Wand (50, 50a), eine ringförmige radial äußerste Wand (52, 52a) und eine in Axialrichtung zeigende Endwand (54, 54a) aufweisen, die die radial innersten und äußersten Wände verbindet, wobei die radial äußersten Wände radial nach innen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Nutoberflächen aufweisen, wobei sich der größte Durchmesser der kegelförmigen Nutoberflächen näher bei den Verbinderwiderlagerflächen (22, 22a) als den Endwänden (54, 54a) befinden; (c) einen ringförmigen Metalldichtungsring (29) mit einem ersten Abschnitt, der in der ersten Dichtungsringnut (28) aufgenommen ist, und einem zweiten Abschnitt, der in der zweiten Dichtungsringnut (28a) aufgenommen ist, wobei der erste Abschnitt des Dichtungsrings (29) eine erste, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche (56) komplementär zur kegelstumpfartigen Oberfläche (52) in der ersten Dichtungsringnut (28) aufweist, wobei der zweite Abschnitt des Dichtungsrings (29) eine zweite, radial nach außen zeigende, sich ringförmig erstreckende, kegelstumpfartige Dichtungsringoberfläche (56a) komplementär zur kegelstumpfartigen Nutoberfläche (52a) in der zweiten Nut (28a) aufweist, wobei der Dichtungsring (29) eine sich ringförmig erstreckende, radial nach innen zeigende Dichtungsringoberfläche und erste und zweite, in Axialrichtung zeigende, sich ringförmig erstreckende Endoberflächen aufweist, wobei der Dichtungsring (29) relativ zur Nut (28, 28a) so dimensioniert ist, dass es vor dem Eingriff zwischen der ersten und zweiten Verbinderwiderlagerfläche (22, 22a) einen im Wesentlichen vollständigen Störungseingriff zwischen den kegelstumpfartigen Oberflächen (56, 56a) am Dichtungsring (29) mit wenigstens einem Abschnitt der kegelstumpfartigen Oberflächen (52, 52a) in den Nuten (28, 28a) gibt, wobei die ersten und zweiten Endflächen mit Abstand von den ersten bzw. zweiten Endwänden angeordnet sind; und (d) eine Komprimierungsanordnung (40, 48, 48a), die mit den ersten und zweiten Verbindern wirksam verbunden sind, um die erste und zweite Verbinderwiderlagerfläche (22, 22a) zueinander hin zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach innen zeigende Dichtungsringoberfläche mit einem Abstand von den radial innersten Wänden (50, 50a) der ersten und zweiten Nut angeordnet sind, wenn sich die erste und zweite Verbinderwiderlagerfläche (22, 22a) in Metall/Metall-Eingriff befinden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der der Metall/Metall-Eingriff zwischen der ersten und zweiten Muffendichtungsfläche (22, 22a) oder den Verbinderwiderlagerflächen (22, 22a) eine Metall/Metall-Dichtung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 20, bei der der Winkel der kegelstumpfartigen Nutoberflächen (28, 28a) von 5° bis 25° beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der erstes Verbinder umfasst: (a) eine erste Flanschanordnung (F₁), wobei die erste Flanschanordnung umfasst: (i) eine erste Muffe, die einen ersten Strömungsweg definiert und eine erste, sich ringförmig erstreckende, in Axialrichtung zeigende Muffendichtungsfläche aufweist; und (ii) einen ersten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung zur ersten Muffe; und der zweite Verbinder umfasst: (b) eine zweite Flanschanordnung, wobei die zweite Flanschanordnung umfasst: (i) eine zweite Muffe, die einen zweiten Strömungsweg definiert, mit einer zweiten, sich ringförmig erstreckenden, in Axialrichtung zeigenden Muffendichtungsfläche; und (ii) einen zweiten ringförmigen Flansch in umgebender Beziehung zur zweiten Muffe;
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der der erste ringförmige Flansch (32, 324) um die erste Muffe (12, 310) herum drehbar ist und der zweite ringförmige Flansch (32a, 324a) um die zweite Muffe (12a, 310a) herum drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die erste Muffe (310) eine erste ringförmige, sich radial nach außen erstreckende Schulter (314) aufweist, wobei der erste ringförmige (324) mit der ersten Schulter (314) in Eingriff gebracht werden kann, und die zweite Muffe (312a) eine zweite ringförmige, sich radial nach außen erstreckende Schulter (314a) aufweist, wobei der zweite ringförmige Flansch (324a) mit der zweiten Schulter (314a) in Eingriff gebracht werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die erste Muffe und der erste Flansch einen monolithischen Körper bilden und die zweite Muffe und der zweite Flansch einen monolithischen Körper bilden.