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STAND DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die endseitige Verbindung
von Rohrabschnitten für strömende Medien.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindung von
Rohrabschnitten, die dazu ausgebildet ist, die Enden von Rohrabschnitten
mit voneinander abweichender Gestalt ihrer Endstücke, die an die Enden der Rohrabschnitte angeschweißt sind,
zu verbinden. Die Enden der Rohrabschnitte können auch in anderer Weise
voneinander abweichend gestaltet sein.
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Rohrabschnitte,
beispielsweise solche für den
Transport von Flüssigkeiten
oder fließfähigen Nahrungsmitteln,
müssen
oft miteinander verbunden werden, wobei Anlageflansche an den Enden
der Rohrabschnitte miteinander in Kontakt kommen. Um solche Flansche
anzubringen, ist es bekannt, Endstücke oder Zwingen mit einem
Flansch auszustatten, wobei das Endstück einen Durchmesser aufweist,
der dem Durchmesser des Rohrabschnitts entspricht, damit er so an
den Rohrabschnitt angeschweißt
werden kann. Es kommt auch oft vor, dass Rohrabschnitte endseitig
miteinander verbunden werden müssen,
die voneinander abweichende Gestaltung der Endstücke aufweisen.
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So
sind Flansche oft mit Nuten versehen, die in den anliegenden Flächen vorgesehen
sind und zur Aufnahme einer Dichtung dienen, damit eine lecksichere
Verbindung der beiden Rohrabschnitte ermöglicht wird. Die Zwingen oder
Endstücke
sind manchmal mit Endflächen
ausgestattet, die für
eine Anlage Metall auf Metall ausgebildet sind, um eine übermäßige Zusammendrückung der
Dichtung zwischen den Endflächen
zu vermeiden, so dass das Auswandern von Dichtungsmaterial nach
innen vermieden wird, welches eine teilweise Verengung des Strömungspfades
in dem Rohrabschnitt darstellen würde. Es ist jedoch schwierig,
die Enden von Rohrabschnitten, die für eine solche Anlage Metall
auf Metall ausgebildet sind, mit Rohrabschnitten nach bekannter älterer Gestaltung
zu verbinden, die für
eine metallische Anlage aneinander nicht ausgebildet sind. Bei einer
bekannten Verbindungstechnik wird eine kurze Spule eingesetzt, die
zwischen die voneinander abweichend gestalteten Enden passt. Es
hat sich jedoch erwiesen, dass diese Lösung sehr kostspielig und daher
kaum praktikabel ist.
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Zusätzlich tritt
ein weiteres Problem deshalb auf, weil eine Dichtung, wenn sie zwischen
metallenen Endstücken
eingesetzt wird und die Dichtung an Ort und Stelle gesichert wird,
eine unerwünschte Wanderung
des Dichtungsmaterials auftreten kann. Es ergab sich also die Notwendigkeit
für eine
verbesserte Dichtungsgestaltung, mit der diese Nachteile vermieden
werden können.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, Dichtungen bereitzustellen,
die eine neue Gestaltung aufweisen, um anliegende Flansche, wie sie
für die
Verbindung von von einem Medium durchflossenen Rohrabschnitten eingesetzt
werden, endseitig lecksicher zu verbinden. Eine weitere wichtige Aufgabe
der Erfindung ist es, Dichtungen bereitzustellen, die eine minimale
Wanderung von Dichtungsmaterial nach innen aufweisen, wenn die anliegenden
Flanschflächen
an Ort und Stelle zusammengedrückt
werden, wenn die Rohrabschnitte miteinander verbunden werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, eine neue Dichtung
bereitzustellen, die die Verbindung von Rohrabschnitten ermöglicht,
bei denen Endstücke
oder Zwingen miteinander verbunden werden, von denen eine für den Metall-zu-Metall-Kontakt
und eine andere gemäß Stand
der Technik gestaltet ist.
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Die
Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
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Kurz
gesagt stellt die Erfindung eine Dichtung bereit, die zur Verbindung
von Rohrabschnitten dient, die voneinander abweichende Endflächen aufweisen
und ungefähr
gleiche Durchmesser besitzen, wobei die Gestaltung im Wesentlichen
normal zu der Längsachse
der Rohrabschnitte angeordnet ist. Die Endflächen weisen jeweils eine kreisringförmige Vertiefung
mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Die Dichtung besitzt eine
erste Seite mit einer Oberflächenkontur,
die spiegelbildlich zu einer der Flächen gestaltet ist. Die Dichtung
weist auf der anderen Seite eine Oberflächenkontur auf, die spiegelbildlich
zu der anderen Endfläche
gestaltet ist. Damit wird eine verbesserte Verbindung bereitgestellt.
Ein weiterer Punkt besteht darin, dass solche abweichend gestalteten
Endflächen
mit einer Dichtung verbunden werden, die in einem äußeren Randbereich
einen dünn gestalteten
Querschnitt besitzt, während
sie einen inneren Randbereich aufweist, der relativ dick in seinem
Querschnitt ausgebildet ist. Der relativ dünn gestaltete äußere Randbereich
begrenzt die Zusammendrückung
der Dichtung. Damit wird die Tendenz der Dichtung bezüglich einer
Wanderung nach innen wesentlich vermindert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Detailbeschreibung, den anhängenden
Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung die Flanschverbindungsstelle, die
zur Aufnahme einer Dichtung nach der vorliegenden Erfindung geeignet
ist;
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2 ist
ein Teilquerschnitt der Verbindung zwischen Rohrabschnitten nach
dem Stand der Technik;
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3 ist
ein Teilquerschnitt nach der Linie 3-3 in 1 bei einer
Verbindung, bei der die Teile metallisch aufeinander zur Anlage
kommen, mit einer Dichtung nach dem Stand der Technik.
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4 ist
ein Teilquerschnitt einer Verbindung mit einem Rohrabschnitt, der
ein Endstück
nach der Erfindung aufweist, mit einem Rohrabschnitt, welcher gemäß dem Stand
der Technik gestaltet ist. Es wird die neue Dichtung nach der Erfindung
gezeigt; und
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5 ist
ein Querschnitt einer Verbindung mit einem Endteil nach der vorliegenden
Erfindung und einem anderen Rohrabschnitt, der ein nach dem Stand
der Technik gestaltetes Endstück
aufweist. Es wird eine abgewandelte Ausführungsform zu der in 4 gezeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In
den Zeichnungen ist in 1 eine Rohrverbindung 10 dargestellt,
mit der die Rohrabschnitte 12 und 14, die als
Fragmente dargestellt sind, verbunden werden. Endflansche 16 und 18 der
Rohrabschnitte werden mit einer Klemme 20 verbunden, die entweder
als ortsfeste Klemme oder alternativ als Klemme eines solchen Typs
ausgebildet sein kann, die in offenem Zustand gedreht werden kann,
wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
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2 verdeutlicht
die Anordnung einer Flanschverbindung gemäß dem Stand der Technik, die
verschiedene Nachteile hat. Bei dieser bekannten Ausbildung sind
Zwingen 19 und 21 vorgesehen, die Flansche 22 und 24 aufweisen,
welche integraler Bestandteil von Abschnitten 23 bzw. 25 sind.
Die Abschnitte 23 und 25 weisen die gleichen Durchmesser wie
die Rohrabschnitte 12 und 19 auf. Die Enden 23 und 25 der
Zwingen sind über
Schweißungen 27 mit den
betreffenden Rohrabschnitten 12 und 14 verbunden.
Die Flansche 22 und 24 besitzen einander zugekehrte
Endflächen 26 und 28.
Diese Endflächen
erstrecken sich senkrecht oder normal zu der zentralen Achse der
Rohrabschnitte 12 und 14. Es ist eine Dichtung 30 vorgesehen,
die sich über
die gesamte Oberfläche
der Endflächen 26 und 28 erstreckt.
Um die Dichtung 30 an Ort und Stelle zu halten, sind die Endflächen 26 und 28 jeweils
mit einer Nut 32 bzw. 34 ausgestattet. Die Nuten 32 und 34 können halbkreisförmigen,
elliptischen oder einen anderen Querschnitt aufweisen.
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Wie
in 2 dargestellt, kann der nach innen gerichtete
Druck auf die Dichtung 30, der entsteht, wenn die Flansche 22 und 24 gegeneinander gepresst
werden, dazu führen,
dass die innere Oberfläche 36 in
das Innere der Rohrverbindung wandert, wie dargestellt. Dies führt dazu,
dass in einer Leitung eine unerwünschte
Verengung in der Nähe
der Dichtung 30 auftritt.
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3 zeigt
eine Zwinge 40, die mit dem Rohrabschnitt 14 über eine
Schweißung 50 verbunden
ist. Entsprechend ist eine weitere Zwinge 41 mit dem anderen
Rohrabschnitt 12 über
eine Schweißung 50 verbunden.
Die Rohrabschnitte 12 und 14 sind dann so vorbereitet,
dass sie mit den Flanschen 16 und 18 verbunden
werden können
und von einer Klemme 20 gehalten sind. Die Zwinge 41 weist
eine Anlagefläche 47 und
eine Nut 49 zur Aufnahme der Dichtung auf. Entsprechendes
gilt für
die Zwinge 40.
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Wie
in 3 dargestellt, verlaufen die Flächen 46 und 47 rechtwinklig
zu den Achsen der Rohrabschnitte 12 und 14. Aufgrund
der rechtwinkligen Gestaltung der Anlageflächen 46 und 47 zu
der Achse sind diese zueinander parallel und können zu einer gegenseitigen
Anlage benutzt werden, wie dies in 3 dargestellt
ist. Dies ermöglicht
die Verwendung einer Dichtung 52, die in die Nut passt,
die an den gegenüberliegenden
Seiten durch Vertiefungen 48 und 49 gebildet wird.
Da die Anlageflächen 46 und 47 als
Anschlag wirken, wird die Dichtung 52 kontrolliert zusammengedrückt. Dies
führt dazu,
dass das Auswandern der Dichtung 52 in das Innere der Leitung
an der Verbindungsstelle der Rohrabschnitte 12 und 14 vermieden
wird.
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4 verdeutlicht
die neue Art der Verbindung eines Rohrabschnitts 12, der
endseitig eine Zwinge 42 aufweist, mit einem weiteren Rohrabschnitt 14,
der eine Zwinge besitzt, wie sie im Stand der Technik gemäß 2 gezeigt
ist. Solche Verbindungen werden eingesetzt, wenn es darum geht, nicht ähnliche
Endflächen
von Rohrabschnitten miteinander zu verbinden, wie beispielsweise
bei der Verbindung einer Endgestaltung, wie sie in 3 dargestellt
ist, mit existierenden Rohrabschnitten an einer Anlage, die mit
Anschlussstücken
nach dem Stand der Technik ausgestattet ist, wie dies 2 zeigt.
Um eine solche Verbindung anzupassen, wird eine neue Dichtung 70 nach
der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Diese Dichtung 70 ist
bezüglich
ihrer zentralen Ebene asymmetrisch ausgebildet, und zwar derart,
dass die linke Hälfte
der Dichtung 70, wie sie in 4 dargestellt
ist, so wie die eine Hälfte der
Dichtung 52 in 3 ausgebildet ist. Die andere Hälfte der
Dichtung 70 ist so ausgebildet, wie dies die Dichtung 30 in 2 zeigt.
Durch die Anwendung einer solchen asymmetrischen Dichtung 70 wird
eine lecksichere Verbindung zweier unterschiedlich ausgebildeter
Rohrabschnitte möglich.
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Die
erste Anlagefläche 46 weist
eine kreisförmige
Vertiefung 48 mit einem ersten Außendurchmesser auf. Die zweite
Endfläche 28 besitzt
eine Vertiefung 34 mit einem zweiten Außendurchmesser, der von dem
ersten Außendurchmesser
abweicht. Obwohl kein Metall-auf-Metall-Kontakt erreicht wird, der als
Anschlag dienen könnte,
wird dennoch ein übermäßiges Wandern
der Dichtung 70 nach innen mit der Erfindung vermieden,
indem die Dichtung innen einen Randbereich 74 einer ersten
Dicke aufweist, der der Dichtung der Verbindung dient, und einen äußeren Randbereich
besitzt, der wesentlich geringere Dicke aufweist. Der äußere Randbereich 72 mit
der wesentlich geringeren Dicke ist viel weniger zusammendrückbar als
der dickere Randbereich 74, so dass er als Anschlag dient
und die unerwünschte
Zusammendrückung
des dickeren Randbereichs verhindert. Bei einer praktischen Ausführungsform
weist der Randbereich 74 eine Dicke von 0,21 cm auf, während der
Randbereich 72 eine Dicke von 0,10 cm besitzt. Es wurde
ermittelt, dass diese Dimensionen zufrieden stellend arbeiten, um
eine übermäßige Zusammendrückung des
Randbereichs 74 im Einsatz zu verhindern.
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5 zeigt
eine weitere, kommerziell bevorzugte Ausführungsform, die alternativ
zu der Ausführungsform
der 4 zu sehen ist. Hier wird ein Rohrabschnitt 12 nach
dem Stand der Technik, der mit einer Zwinge 121 abschließt, mit
einem anderen Rohrabschnitt 14 verbunden, der am Ende eine
Zwinge 116 aufweist. Diese Anordnung verbindet unähnliche Endflächen der
Rohrabschnitte, wie beispielsweise einen Rohrabschnitt, der so endet,
wie in 3 gezeigt, mit existierenden Rohrabschnitten,
die mit Anschlussstücken
nach dem Stand der Technik, wie in 2 gezeigt,
ausgestattet sind. In diesem Falle wird eine Dichtung 170 nach
der Erfindung eingesetzt. Die Dichtung 170 ist bezüglich ihrer
Zentralebene asymmetrisch aufgebaut, und zwar so, dass die linke
Hälfte
der Dichtung 170 spiegelbildlich zu der Endfläche der
Zwinge 121 ausgebildet ist und die andere Hälfte der
Dichtung das Spiegelbild der Endfläche der Zwinge 116 bildet.
Durch den Einsatz dieser asymmetrischen Dichtung 170 ist
eine lecksichere Verbindung beim Anschluss zweier unähnlicher
Rohrabschnitte möglich.
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Die
linke Endfläche
in 5 weist eine kreisförmige Vertiefung 134 mit
einem ersten Außendurchmesser
auf. Die rechte Endfläche 148 besitzt eine
Vertiefung mit einem zweiten äußeren Durchmesser,
der von dem ersten äußeren Durchmesser abweicht.
Obwohl hier kein Kontakt Metall zu Metall besteht, der als Anschlag
wirken könnte,
wird eine übermäßige Verlagerung
der Dichtung 170 erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass ein
innerer Randbereich 174 der Dichtung eine erste Dicke aufweist
und zur Abdichtung der Verbindung eingesetzt wird und einen äußeren Randbereich 172 mit
wesentlich kleinerer Dicke besitzt. Der äußere Randbereich 172 mit
der wesentlich geringeren Dicke ist viel weniger zusammendrückbar als
der dickere Randbereich 174. Der äußere Randbereich wirkt als
Anschlag und verhindert eine unerwünschte Zusammendrückung des
dickeren Randbereichs.
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Die
Dichtungen 70 oder 170 können aus einem geeigneten Elastomer,
wie beispielsweise Naturgummi, Silikon, Elastomer, Neoprengummi
oder einen Butadiencopolymer bestehen.