DE1263417B - Durch Flansche mit Schrauben zusammengehaltene Steckmuffenverbindung - Google Patents

Description

• Durch Flansche mit Schrauben zusammengehaltene Steckmuffenverbindung Die Erfindung betrifft eine durch FlanschQ mit Schrauben zusammengehaltene Steckmuffenverbindung für Stahlrohre mit je einer zentrierenden zylin-*drischen und einer dichtenden konischen Umfangsfläche in der Steckmuffe bzw. auf dem Einsteckende .sowie mit einem an einer konischen Umfangsfläche auf der Steckmuffe abgestützten innen konischen Losflansch und einem Gegenflansch an dem Einsteckende.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung für Stahlrohre gegenüber hohen inneren und äußeren Drücken in der Größenordnung von mehreren 100 at, sowie gegenüber Biege-und Torsionsbeanspruchungen widerstandsfähig zu machen. Dabei soll die Verbindung ohne Verwendung einer Dichtungsscheibe allein durch Anziehen der Flanschsehrauben eine einwandfreie- Abdichtung auch unter erschwerten Montagebedingungen, z. B. bei Unterwasserleitungen, ergeben.
• Es ist bereits eine mit zwei Losflanschen versehene Rohrverbindung bekannt, bei der die Losflansche auf konischen Umfangsflächen der Steckmuffe bzw. des Einsteckendes sitzen. Hier ist jedoch zur Abdichtung eine vorher einzulegende Dichtscheibe notwendig. Auch sind die Kegelflächen -der Losflansche bzw. der entsprechenden Gegenflächen so stark geneigt und von so geringer axialer Länge, daß sich keine zufriedenstellende Torsions- und Biegefestigkeit ergibt.
• Bei einer anderen bekannten Rohrverbindung sind zwar zentrierende Flächen vorgesehen, sie können jedoch nur ineinander eingesteckt werden, wenn die zu verbindenden Rohrschüsse vor dem Zusammenstecken genau fluchten. Auch hier muß vor dem Zusammenschrauben eine Dichtscheibe eingelegt werden.
• Eine bekannte Steckmuffenverbindung kommt ohne besondere Dichtscheibe aus; die Abdichtung erfolgt dabei durch Verformung der Stirnfläche des Einsteckendes beim Anpressen auf eine -radiale Gegenfläche der Muffe. Diese Verbindung eignet sich daher nur für Rohre aus entsprechend verformbarem Material, insbesondere aus Kunstharzen, nicht aber für Stahlrohre.
• Auch eine Rohrverbindung mit einem - sich auf einer Kegelfläche verkeilenden Losflansch gehört zum Stand der Technik. Hier handelt es sich aber nicht um eine biege- und torsionssteife Verbindung, und es ist zur Abdichtung eine vorher einzulegende Dichtscheibe erforderlich.
• Die Erfindung besteht in der gemeinsamen Anwendung der folgenden, an sich bekannten Merkmale: a) der Gegenflansch ist mit dem Einsteckende einstückig ausgeführt; b) die Flanschschrauben sind- in Gewindebohrungen des Gegenflansches eingeschraubt; c) die zylindrischen und die konischen Umfangsflächen in der Steckmuffe bzw. auf dem Einsteckende berühren sich; d) die Konusflächen zwischen dem Losflansch und der Muffe weisen eine Neigung zur Rohrachse von etwa 1 : 10 auf und'bilden eine dreh- und biegefeste Klemmverbindung; e) zur Begrenzung der axiälen Relativbewegung zwischen den Konusflächen sind zusammenwirkende Ansc - hiagflächen an den beim Anziehen der Flanschschrauben gegeneinander beweglichen Teilen vorgesehen.
• Das Merkmal der einstückigen Ausführung des Gegenflansches mit dein Einsteckende schafft die Voraussetzung für eine hohe Biege- und Torsionsfestigkeit. Weil die Flanschschrauben in Gewindebohrungen des Gegenflansches'eingeschraubt sind, fallen Muttern- weg und es wird eine leichtere Montage möglich. Da sich die zylindtischen und die konischeu Umfangsflächen in der Steckmuffe bzw. auf dem Einsteckende berühren, ergibt sich beim Anziehen der Flanschschrauben automatisch eine Zentrierung der Rohrverbindung, bis zum endgültigen Festsetzpunkt. Weil die Konusflächen zwischen dem Losflansch und der Muffe eine Neigung zur Rohrachse von etwa 1 : 10 erhalten haben, bildet sich eine dreh- und biegesteife Klemmverbindung für die konischen Dichtflächen. Schließlich führen die zusarnmen wirkenden Anschlagflächen an den gegeneinander beweglichen Teilen zu einer Begrenzung der axialen Relativbewegung zwischen den Konusflächen und schränken damit bei der Montage mögliche Spannungen auf einen erlaubten Grenzwert ein.
• Durch das Zusammenwirken aller, die erfindungsgemäße Kombination bildenden Merkmale wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine besonders biege- und drehfeste Verbindung mit guter Dichtheit zu erreichen, gelöst.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen radialen Schnitt durch die zusammen gebaute Verbindung; F i g. 2 in auseinandergezogenem Zustand die Teile der Verbindung, und F i g. 3 eine Teilansicht gemäß Linie 3-3 der Fig. 2.
• An ein Stahlrohr 1 ist ein ringförmiges Einsteckende 3 angeschw&ßt. Dieses Einsteckende weist einen Ansatz mit einer zylindrischen Umfangsfläche 4, einer daran anschließenden konischen Umfangsfläche 5, sowie einer zur Achse des Rohres rechtwinkligen Stimfläche 6 auf. Der mittlere Teil des Einsteckendes 3 ist zu einem Gegenflansch 7 verstärkt, der gleichmäßig über seinem Umfang verteilt eine Anzahl von Gewindebohrungen 8 aufweist, deren Gewindeteil ein glattzylindrischer Eintrittsbereich 9 vorangeht. Die rechtwinklig zur Rohrachse verlaufende Stirnfläche des Flansches 7 weist außerdem eine schräg zurückspringende ringförmige Unterschneidung 10 auf, welche durch die Zylinderfläche 4 begrenzt ist.
• An das Ende eines anderen Stahlrohres 2 ist- eine Steckmuffe 11 angeschweißt. Das Innenprofil der Steckmuffe 11 ist dem Ansatz des Einsteckendes 3 angepaßt, d. h. sie weist von ihrer Eingangsöffnung aus beginnend eine zylindrische Umfangsfläche 12 auf, der eine konische Umfangsfläche 13 folgt. Das Muffeninnere endet in einer zur Muffenachse rechtwinkligen Bodenfläche 14. Die Umfangsflächen 12 und 13 entsprechen in ihrer Form den Umfangsflächen 4 und 5.
• Die Stirnfläche 15 der Steckmuffe 11 ist abgeschrägt und paßt in die komplementäre Unterschneidung 10 des Gegenflansches 7. Die Außenfläche 6 der Steckmuffe 11 ist schwach konisch und endet in einer Schulter mit einer Anschlagfläche 17. Auf das Stahlrohr 2 ist ein Losflansch 18 mit einer Innenbohrung 19 aufgefädelt. An diese Bohrung 19 schließt sich eine konische Umfangsfläche 20 von der gleichen Neigung wie die Fläche 16 an. Zwischen der Umfangsfläche 20 und der zylindrischen Bohrung 19 verläuft eine zu der Rohrachse rechtwinklige Ringfläche 21. Der Flansch 18 enthält in Anzahl und Verteilung den Gewindebohrungen 8 entsprechende Löcher 22.
• Zur Herstellung der Verbindung wird der Ansatz des Einsteckendes 3 in die öffnung der Steckmuffe 11 eingeführt, wobei die Anlage der zylindrischen Umfangsfläche 4 an ihrer Gegenfläche 12 die Verbindung zentriert. Darauf wird der Losflansch 18 mit Hilfe von durch seine Löcher 22 gesteckten und in die Gewindebohrungeil 8 des Gegenflansches eingeschraubten Schrauben 23 zunächst fest verbunden. Durch weiteres paarweise diagonales Anziehen der Schrauben 23 wird der Losflansch 18 dem Gegenflansch 7 weiter genähert, wobei sich gleichzeitig die konische Umfangsfläche 5 an ihre Gegenfläche 13 anlegt und dadurch die Abdichtung der Verbindung bewirkt wird. Diese Näherungsbewegung ist dadurch begrenzt, daß die Stimfläche 15 zur Anlage an der Unterschneidungsfläche 10 gelangt.
• Durch das Anziehen der Schrauben 23 werden gleichzeitig auch die konischen Umfangsflächen 16 und 20 aufeinander verkeilt und damit der Losflansch 18 auf der Steckrauffe 11 so festgelegt, daß eine Schwenkbewegung des Rohres 2 gegenüber dem Rohr 1 ausgeschlossen ist. Um eine gute Verkeilung. zu erzielen, weisen die konischen Umfangsflächen eine Neigung zur Rohrachse von etwa 1 : 10 auf. Diese Neigung liegt in der Größenordnung der Morsekegel, die für das Einsetzen der Werkzeuge in die Spindeln von Werkzeugmaschinen verwendet werden.
• Dadurch, daß die Anschlagfläche 21 des Losflansches 18 zur Anlage an ihrer Gegenfläche 17 kommt, wird die radiale Pressung zwischen dem Losflansch 18 und der Steckmuffe 11 begrenzt. Sobald die Anschlagflächen sich berühren, steigt das Spannmoment der Schrauben plötzlich an und zeigt damit an, daß der Verspannungsvorgang zwischen den konischen Flächen beendet ist.
• Die besondere Torsionsfestigkeit der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ergibt sich daraus, daß eine gegenseitige Verdrehung der miteinander verbundenen Rohrenden durch die Verkeilung des Losflansches 18 auf der Steckmuffe 11 unmöglich ist. Die hohe Biegefestigkeit ist bedingt durch zentrierende Wirkung der zylindrischen Umfangsflächen 4 und 12 und durch das Aufschieben des Losflansches 18 auf die Konusfläche 16, das ein Zusammenpressen der konischen Umfangsflächen 5 und 13 zur Folge hat und ein Gleiten der Flächen 5 und 13 aufeinander ausschließt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Durch Flansche mit Schrauben zusammengehaltene Steckmuffenverbindung für Stahlrohre mit je einer zentrierenden zylindrischen und einer dichtenden konischen Umfangsfläche in der Steckmuffe bzw. auf dem Einsteckende sowie mit einem an einer konischeii-Umfangsfläche auf der Steckmuffe abgestützten, innen konischen Losflansch und einem Gegenflansch an dem Einsteckende, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung der folgenden, an sich bekannten Merkmale: a) der Gegenflansch (7) ist mit dem Einsteckende (3) einstückig ausgeführt; b) die Flanschschrauben (23) sind in Gewindebohrungen (8) des Gegenflansches (7) eingeschraubt; c) die zylindrischen und die konischen Umfangsflächen (12 und 13 bzw. 4 und 5) in der Steckmuffe bzw. auf dem Einsteckende berühren sich; d) die Konusflächen (20 und 16) zwischen dem Losflansch (8) und der Steckmuffe weisen eine Neigung zur Rohrachse von etwa 1 : 10 auf und bilden eine dreh- und biegefeste Klemmverbindung; e) zur Begrenzung der axialen Relativbewegung zwischen den Konusflächen (16 und 20 bzw. 5 und 13) sind zusammenwirkende Anschlagflächen (17 und 21 bzw. 10 und 15) an den beän Anziehen der Schrauben (23) gegeneinander beweglichen Teilen (3, 11 und 18) vorgesehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 530 876, 679 903; französische Patentschriften Nr. 395 538, 516 397, 872 079, 1236 595, 1295 049; belgische Patentschrift Nr. 558 951; britische Patentschrift Nr. 467 931; USA.-Patentschrift Nr. 2 460 311.