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Dokumentenidentifikation DE202004006513U1 05.08.2004
Titel Einschraubring
Anmelder IHV Industriehandel und Vertretungen Dipl.-Ing. Behrens GmbH, 60596 Frankfurt, DE
Vertreter Freischem und Kollegen, 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 202004006513
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 05.08.2004
Registration date 01.07.2004
Application date from patent application 24.04.2004
IPC-Hauptklasse F16K 5/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Einschraubring mit einem Außengewinde, einem inneren Durchlaß und mit einer Aufnahme für ein Schraubwerkzeug.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen derartiger Einschraubringe ist aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden unter anderem bei Absperrarmaturen wie Kugelhähnen verwendet, die in verfahrentechnischen Anlagen der chemischen Industrie zur Steuerung von Fluidströmen eingesetzt werden. Ein derartiger Einschraubring dient dazu, eine Gehäuseöffnung des Kugelhahns zu verschließen, die dafür vorgesehen ist, bei der Montage des Kugelhahns das Kugelküken in das Gehäuse des Kugelhahns einzubringen. Nach dem Einbringen des Kugelkükens wird das Außengewinde des Einschraubrings in ein Innengewinde in der Peripherie der Öffnung eingeschraubt. Im Bereich der innenliegenden, zum Kugelküken gerichteten Stirnseite des Einschraubrings ist eine Aufnahme für einen Dichtring vorgesehen, der durch den Einschraubring gegen das Kugelküken gedrückt wird. Die außenliegende Stirnseite des Einschraubrings dient als Anlagefläche für ein flaches, ringförmiges Dichtelement, das dazu bestimmt ist, einen an der Absperrarmatur angeflanschten Rohrflansch abzudichten. Das ringscheibenförmige Dichtelement ist hierbei zwischen der Anlagefläche des Einschraubrings und einer Dichtfläche des Rohrflanschs angeordnet, die zur Realisierung der dichten Verbindung gegeneinander verspannt sind. Das ringscheibenförmige Dichtelement verhindert so ein Ausströmen von Fluid zwischen diesen gegeneinander verspannten Flächen. Der Rohrflansch selbst dient der Ankopplung des Kugelhahns an ein Fluid förderndes Rohr bzw. Rohrsystem.

Um einen derartigen Einschraubring in die Gehäuseöffnung des Kugelhahns einzuschrauben bzw. herauszuschrauben weist der Einschraubring auf seiner Anlagefläche in der Regel zwei Bohrungen zum Ansatz eines Schraubwerkzeugs auf. Ein entsprechendes Schraubwerkzeug weist zwei zu den Bohrungen komplementär ausgebildete Einsteckkörper auf, die den gleichen Abstand voneinander aufweisen wie die Bohrungen. Nach dem Einstecken der Einsteckköper in die Bohrungen lässt sich der Einschraubring durch manuelles Drehen eines Hebels des Schraubwerkzeugs in die Gehäuseöffnung einschrauben bzw. aus dieser herausschrauben.

Die genannten Bohrungen werden bei bestehender Verbindung zwischen dem Einschraubring und einem Rohrflansch von dem oben beschriebenen ringscheibenförmigen Dichtelement überdeckt, das zwischen der Anlagefläche des Einschraubrings und der Verbindungsfläche des Rohrflanschs angeordnet ist. Im Bereich der Bohrungen wird daher keine auf das Dichtelement wirkende Anpreßkraft erzeugt. Dies kann je nach Typ bzw. Aufbau des Dichtelements zu Folge haben, daß die oben beschriebene Verbindung zwischen dem Einschraubring und dem Rohrflansch insbesondere bei hohen Fluiddrücken nicht dicht ist und Fluid daher zwischen der Anlagefläche des Einschraubrings und der Dichtfläche des Rohrflanschs nach außen tritt. Ferner besteht die Gefahr, daß das Dichtelement durch scharfkantige Ränder der Bohrungen beschädigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Einschraubring zu schaffen, der ohne Bohrungen in der außenliegenden Stirnseite einfach verschraubbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchlaß des Einschraubrings einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist und die Aufnahme für das Schraubwerkzeug bildet.

Dies hat den Vorteil, daß die für das ringscheibenförmige Dichtelement bestimmte Anlagefläche weitgehend eben ausgebildet werden kann und keinerlei Vertiefungen oder Vorsprünge aufweisen muß, die für die Aufnahme eines Einschraubwerkzeugs bestimmt sind. Die oben beschriebene negative Beeinflussung der Dichtfunktion des Dichtelements oder dessen Beschädigung durch solche Vertiefungen oder Vorsprünge wird daher durch die vorliegende Erfindung ausgeschlossen. In der Praxis hat es sich bewährt, eine gewisse Profilierung, z.B. in Form von 0,1 mm tiefen Rillen mit einer Breite von 1,5 mm über die gesamte Anlagefläche aufzubringen. Diese schwache Profilierung kann aufgrund des Fehlens von Vertiefungen oder Vorsprüngen für das Schraubwerkzeug gemäß der Erfindung über die ganze Anlagefläche homogen sein.

Die Aufnahme für das Schraubwerkzeug wird erfindungsgemäß von dem Durchlaß des Einschraubrings gebildet, der einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Bei dem Stand der Technik war der Durchlaß entsprechend dem lichten Querschnitt des angeschlossenen Rohrflansches in der Regel kreisrund ausgebildet und ermöglichte keine Drehmomentübertragung. Durch die unrunde Durchlaßgeometrie läßt sich auf den Einschraubring durch Ansetzen eines Schraubwerkzeugs mit einem Einsteckkörper, der komplementär zu dem Durchlaß ausgebildet ist, ein Drehmoment übertragen. Das Außengewinde des Einschraubrings kann in das hierfür vorgesehene Innengewinde eingeschraubt bzw. aus dem Innengewinde entfernt werden.

Zur Realisierung dieser Drehmomentübertragung ist es ausreichend, daß der Querschnitt des Durchlaß nur geringfügig von der Kreisform abweicht. Dies hat für einen Einschraubring, der für einen Kugelhahn bestimmt ist, den Vorteil, daß der Durchlaß des Einschraubrings ohne wesentliche Unstetigkeiten an den im Querschnitt kreisförmigen Durchlaß des Kugelkükens anschließen kann. Eine derart geringfügige Abweichung gegenüber dem Idealfall, bei dem zwei Durchlässe mit jeweils kreisförmigen Querschnitt und gleichem Durchmesser stetig ineinander übergehen, bewirkt keine merklichen, möglicherweise unvorteilhaften Strömungsänderungen beim Durchströmen des Kugelhahns.

Vorzugsweise weist der Durchlaß einen elliptischen Querschnitt auf, dessen kleine Halbachse um 2 bis 3% kürzer ist als dessen große Halbachse. Eine derart geringe Abweichung von der Kreisform weist die bereits erwähnten strömungstechnischen Vorteile auf und ist ausreichend, um eine wirksame Aufnahme eines Einschraubwerkzeugs zum Aufbringen eines Drehmoments sicherzustellen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Einschraubring auf seiner innenliegenden Stirnseite eine Dichtungsaufnahme zur Aufnahme eines Dichtrings auf. Bei einem beispielsweise in einen Kugelhahn eingeschraubten Einschraubring drückt der Einschraubring den Dichtring gegen das Kugelküken. Dieser Dichtring und ein weiterer Dichtring auf der gegenüberliegenden Seite bewirken eine Abdichtung des Durchlasses des Kugelkükens gegenüber dem Totraum im Gehäuse des Kugelhahns und gegenüber den nach Außen führenden Gehäuseöffnungen, z.B. dem Durchlaß für die Welle zur Betätigung des Kugelkükens.

Vorzugsweise wird zur Abdichtung einer bereits oben beschriebenen Verbindung zwischen dem Kugelhahn und einem Rohrflansch ein ringscheibenförmiges Dichtelement verwendet, das gegen die außenliegende Stirnseite des Einschraubrings anliegt. Das Dichtelement besteht aus einem metallischen Tragkörper, der auf jeder Seite ringförmige Vertiefungen aufweist, in die eine Dichtmasse, die vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen besteht, eingebracht ist. Beim Verspannen eines derartigen Dichtelements werden die Dichtmassen derart zusammengepreßt, daß das Dichtmassenmaterial seitlich derart nachgibt, daß es die ringförmigen Vertiefungen des metallischen Tragkörpers vollständig ausfüllt. Mittels dieses Dichtelements läßt sich eine gute Abdichtung einer Flanschverbindung auch bei großen Drücken erzielen. Die beste Dichtwirkung entsteht, wenn das Dichtelement vollflächig zwischen zwei einander gegenüberliegenden ebenen Dichtflächen eingespannt ist. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Einschraubring gewährleistet. Außerdem besteht keine Gefahr, daß das Dichtelement durch irgendwelche scharfen Kanten im Bereich der Dichtfläche des Einschraubrings beschädigt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Absperrarmatur mit einem Gehäuse, einem Küken, welches als Absperrorgan drehbar in dem Gehäuse aufgenommen ist und mit einem erfindungsgemäßen Einschraubring, der in ein Innengewinde des Gehäuses eingeschraubt ist und einen Dichtring gegen eine Seite der Kükens drückt. Die Absperrarmatur ist vorzugsweise als Kugelhahn mit einem Kugelküken ausgebildet.

Bei der Montage des erfindungsgemäßen Kugelhahns wird durch die von dem Innengewinde umgebene Öffnung in dem Gehäuse zunächst ein Dichtring und dann das Kugelküken in das Gehäuse eingebracht. Anschließend wird der Einschraubring mit dem zweiten Dichtring in das Gehäuse geschraubt. Durch Einschrauben des Einschraubrings mit einem vorgegebenen Drehmoment wird eine vorbestimmte Anpreßkraft erzeugt, die zwischen dem Kugelküken und den Dichtringen wirkt und die das Kugelküken gegenüber dem Totraum des Gehäuses abdichten. Gegen beide Seiten des Gehäuses des Kugelhahns im Bereich seines Durchlasses wird jeweils ein Rohrflansch zur Verbindung mit einer Rohrleitung geschraubt. Ein Dichtelement wie oben beschrieben wird dabei zwischen eine Dichtfläche des Rohrflansches und die außenliegende Stirnseite des Einschraubrings gefügt.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Schraubwerkzeug zum Festziehen oder Lösen eines erfindungsgemäßen Einschraubrings. Das Schraubwerkzeug weist einen Einsteckkörper auf. Der Einsteckkörper ist in den Durchlaß des Einschraubrings einsteckbar und hat einen zum Durchlaß des Einschraubrings komplementären, von der Kreisform abweichenden Querschnitt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Zeichnungen zeigen in:

1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelhahns mit erfindungsgemäßem Einschraubring und im Bereich der Außenseite des Einschraubrings angeordnetem Rohrflansch,

2 eine Schnittansicht einer bevorzugten Dichtung, die den Rohrflansch gegenüber dem Einschraubring abdichtet,

3 eine vergrößerte Schnittansicht des erfindungsgemäßen Einschraubrings,

4 eine Draufsicht des Einschraubrings aus 3

5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Schraubwerkzeug und

6 eine Schnittansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Einschraubrings.

Der in 1 dargestellte Kugelhahn 15 besteht aus einem Gehäuse 16, in das ein erfindungsgemäßer Einschraubring 1 eingeschraubt ist. Ein Kugelküken 19 mit einem Durchlaß 20 ist in der geöffneten Stellung des Kugelhahns 15 dargestellt. In dieser geöffneten Stellung fluchtet der Durchlaß 20 des Kugelkükens 19 mit dem Durchlaß 4 des Einschraubrings 1, der gleichzeitig den Einlaß des Kugelhahns 15 bildet, und ebenfalls mit der Auslaßöffnung 18 im Gehäuse des Kugelhahns 15. Zum Verstellen des Kugelkükens 19, das heißt zum Verdrehen um seine senkrecht zur Durchlaufachse verlaufenden Hochachse, ist ein Stellorgan vorgesehen, welches hier aus einem Handhebel 21 besteht, der über eine Schaltwelle 22 mit dem Kugelküken 19 verbunden ist. Der Einschraubring 1 drückt einen in einer Dichtungsaufnahme 8 aufgenommenen Dichtring 9 gegen eine Seite des Kugelkükens 19. Dieser Dichtring 8 und ein weiterer zur Auslaßöffnung 18 hin angeordneter Dichtring 8 bewirken eine Abdichtung des Durchlasses 20 des Kugelkükens 19 gegenüber dem Totraum des Gehäuses 16 sowie gegenüber weiteren Gehäuseöffnungen, wie der Bohrung für die Schaltwelle 22 zum Betätigen des Kugelkükens 19.

Zur Verbindung eines Rohrflansches 13 mit dem Kugelhahn 15 ist der Rohrflansch 13 durch in Gewindesacklöcher 17 des Gehäuses 16 eingeschraubte Schrauben 14 gegen die Außenseite des Einschraubrings 1 gespannt. Zur Abdichtung dieser Verbindung ist zwischen der außenliegenden Stirnseite des Einschraubrings 1 und der hierzu parallelen Dichtfläche des Rohrflansches 13 ein ringscheibenförmiges Dichtelement 10 angeordnet.

2 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des ringscheibenförmigen Dichtelements 10. Es ist der Querschnitt des oberen Abschnitts des ringscheibenförmigen Dichtelements 10 dargestellt, der sich rotationssymmetrisch entlang der gesamten ringförmigen Dichtfläche erstreckt. Das Dichtelement 10 besteht aus einem metallischen Tragkörper 11, der auf jeder Seite ringförmige Vertiefungen 23 aufweist, in die ringförmige geformte Dichtmassen 12 eingebracht sind. Die in 2 dargestellte Schnittansicht zeigt den oberen Abschnitt der ringscheibenförmigen Dichtung 10 schematisch in einem unbelasteten, nicht verpressten Zustand. Bei hinreichendem Verpressen des ringscheibenförmigen Dichtelements 10 werden die Dichtmassen 12 derart zusammengepreßt, daß sie die ringförmigen Vertiefungen 23 des metallischen Tragkörpers vollständig ausfüllen. Mit einer derartigen Dichtung läßt sich die oben beschriebene Verbindung zwischen dem Rohrflansch 13 und dem Einschraubring 1 sehr wirkungsvoll abdichten.

3 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Einschraubrings 1. Der Einschraubring 1 weist eine Dichtungsaufnahme 8 im Bereich der Stirnseite 5 zur Aufnahme eines Dichtrings 9 (nur in 1 dargestellt) auf, der den Duchlaß 20 des Kugelkükens 15 gegen den Innenraum des Gehäuses 16 abdichtet. Die außenliegende Stirnseite 3 des Einschraubrings 1 bildet die Anlagefläche für das in der 2 dargestellte Dichtelement 10. Gegen die Außenseite des Dichtelements 10 drückt die Dichtfläche eines Rohrflanschs 13 (siehe 1). Ein Außengewinde 6 an der äußeren Umfangsfläche des Einschraubrings 1 wirkt mit einem Innengewinde des Gehäuses 1 (siehe 1) zusammen.

Die in 4 dargestellte Draufsicht des erfindungsgemäßen Einschraubrings 1 zeigt, daß der Durchlaß 4 des Einschraubrings 1 einen von der Kreisform abweichenden, elliptischen Querschnitt hat. Die kleine Halbachse d des elliptischen Durchlasses ist um ca. 2% bis 3% kürzer als die große Halbachse D. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Länge der großen Halbachse ca. 76 mm und die der kleinen Halbachse ca. 74 mm. Die in 4 dargestellte Draufsicht auf die Stirnseite 3 des Einschraubrings 1 zeigt ebenfalls eine leichte Profilierung dieser Stirnseite 3. Es sind zu dem Durchlass 4 konzentrische Rillen mit einer Breite von etwa 1,5 mm und einer Tiefe von ca. 0,1 mm vorgesehen. In der Praxis hat sich eine derartige Profilierung einer Anlagefläche für ein Dichtelement 10 als vorteilhaft erwiesen.

Die 5 zeigt ein Werkzeug zum Einschrauben und Ausschrauben des Einschraubrings 1. Das Werkzeug besteht aus einem Griff 24, der auf einen Einsteckkörper 25 geschweißt ist. Der Einsteckkörper 25 ist komplementär zum Durchlaß 4 des Einschraubrings 1 ausgebildet und kann in diesen Durchlaß 4 eingesteckt werden. Aufgrund der unrunden Form von Einsteckkörper 25 und Durchlaß 4 kann durch Drehung des Einsteckkörpers 25 ein Drehmoment auf den Einschraubring aufgebracht werden, um ihn in das Gehäuse 16 des Kugelhahns 15 einzuschrauben bzw. aus diesem herauszuschrauben. Der Querschnitt des Einsteckkörpers 25 ist komplementär zu dem Querschnitt des Durchlasses 4 und elliptisch ausgebildet, wobei die kleine Halbachse d um ca. 2% bis 3% kürzer ist als die große Halbachse D. Die Abmessungen des Einsteckkörpers 25 sind um einige Hundertstel oder Zehntel Millimeter kleiner als die des Durchlasses 4, so daß ein Einstecken in den Durchlass 4 problemlos möglich ist.

In 6 ist zur Erläuterung ein Einschraubring 2 des Standes der Technik dargestellt. Dieser weist auf seiner außenliegenden Stirnseite 3', die als Anlagefläche für das Dichtelement 10 dient, mindestens zwei Bohrungen 7 auf, die der Aufnahme von Vorsprüngen eines Schraubwerkzeugs dienen. Bei bestehender Verbindung zwischen dem Einschraubring 2 des Standes der Technik und einem Rohrflansch 13 sind die Bohrungen 7 von Abschnitten des Dichtelements 10 bedeckt. Durch die Bohrungen 7 bei dem bekannten Einschraubring 2 der 6 kann die Verbindung bei hohen Drücken undicht sein, so daß im Betrieb Fluid zwischen dem Einschraubring 2 des Standes der Technik und dem Rohrflansch 13 nach außen tritt. Außerdem können scharfe Ränder der Bohrungen 7 bei dem Einschraubring 2 des Standes der Technik das Dichtelement 10 beschädigen.

1 Einschraubring 2 Einschraubring (Stand der Technik) 3 äußere Stirnseite, Anlagefläche 4 Durchlaß Einschraubring, Einlaß Kugelhahn 5 innere Stirnfläche 6 Außengewinde 7 Bohrung 8 Dichtungsaufnahme 9 Dichtring 10 Scheibenförmiges Dichtelement 11 Metallischer Tragkörper 12 Dichtmasse 13 Rohrflansch 14 Schraube 15 Kugelhahn 16 Gehäuse 17 Gewindesackloch 18 Auslaßöffnung 19 Kugelküken 20 Durchlaß des Kugelkükens 21 Handhebel 22 Schaltwelle 23 Ringförmige Vertiefung 24 Griff 25 Einsteckkörper D Große Halbachse d Kleine Halbachse

Anspruch[de]
  1. Einschraubring (1) mit einem Außengewinde, einem inneren Durchlaß (4) und mit einer Aufnahme für ein Schraubwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (4) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist und die Aufnahme für das Schraubwerkzeug bildet.
  2. Einschraubring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (4) einen elliptischen Querschnitt aufweist.
  3. Einschraubring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Halbachse (d) des elliptischen Querschnitts des Durchlaß (4) um 2% bis 3% kürzer ist als dessen große Halbachse (D).
  4. Einschraubring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer seiner Stirnseiten eine Dichtung angeordnet ist.
  5. Einschraubring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine erste Stirnseite (3) eine Anlagefläche für ein ringförmiges Dichtelement (10) bildet.
  6. Einschraubring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine zweite Stirnseite eine Dichtungsaufnahme (8) für einen Dichtring (9) aufweist.
  7. Einschraubring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Dichtelement (10) aus einem metallischen Tragkörper (11) besteht, der auf jeder Seite ringförmige Vertiefungen (23) aufweist, in die jeweils eine Dichtmasse (12) eingebracht ist.
  8. Einschraubring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmasse (12) aus Polytetrafluorethylen besteht.
  9. Absperrarmatur (15) mit einem Gehäuse (16), einem Küken (19), welches als Absperrorgan drehbar in dem Gehäuse (16) aufgenommen ist, und mit einem Einschraubring (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dessen Außengewinde in ein Innengewinde des Gehäuses (16) eingeschraubt ist und der einen Dichtring (9) gegen eine Seite des Kükens (19) drückt.
  10. Absperrarmatur (15) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (19) kugelförmig ist.
  11. Schraubwerkzeug zum Festziehen oder Lösen eines Einschraubrings (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Einsteckkörper (25), dadurch gekennzeichnet, daß der Einsteckkörper (25) in den Durchlaß (4) des Einschraubrings (1) einsteckbar ist und einen zum Durchlaß (4) des Einschraubrings (1) komplementären, von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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