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    • 专利摘要:
    Lösbare, kraft- und formschlüssige Verbindungsanordnung für zwei an einer Verbindungsstelle rotationssymmetrische Bauteile, insbesondere zur dichtenden Verbindung zwischen Verschlußteilen an Kraftwerksarmaturen, mit einem ersten Bauteil, das einen radial nach außen vorspringenden Bund mit einer ersten Spannfläche und einer ersten Anlagefläche aufweist, einer an einem offenen Ende eines zweiten Bauteils angeordneten Hülse für eine axial übergreifende Aufnahme des Bundes, einer in der Hülse zum Zusammenwirken mit der ersten Anlagefläche ausgebildeten zweiten Anlagefläche, einer entweder in der ersten oder in der zweiten Anlagefläche ausgebildeten Nut zur Aufnahme einer Dichtung, einer in der Hülse mit axialem Abstand zu der zweiten Anlagefläche ausgebildeten zweiten Spannfläche, und mit einer Anzahl von ringkeilförmigen Spannelementen, die über den Umfang verteilt und mit ersten Keilflächen gegen die erste Spannfläche und mit zweiten Keilflächen gegen die zweite Spannfläche anliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegen dritte Keilflächen der Spannelemente mit einer äußeren Spreizfläche anliegender Spreizring und zwischen dem Spreizring und einem der Bauteile wirkende Spannmittel vorgesehen sind, mit denen der Spreizring axial und die Spannelemente radial oder radial-axial bewegbar sind.
    公开号:DE102004013332A1
    申请号:DE102004013332
    申请日:2004-03-17
    公开日:2005-10-06
    发明作者:Andreas Dipl.-Ing. Müller；Matthias Dipl.-Ing. Wangemann
    申请人:Holter Regelarmaturen GmbH and Co KG；
    IPC主号:F16B39-36
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf eine lösbare, kraft- und formschlüssige Verbindungsanordnungfür zweian einer Verbindungsstelle rotationssymmetrische Bauteile, insbesonderezur dichtenden Verbindung von Verschlußteilen an Kraftwerksarmaturen, miteinem ersten Bauteil, das einen radial nach außen vorspringenden Bund miteiner ersten Spannflächeund einer ersten Anlageflächeaufweist, einer an einem offenen Ende eines zweiten Bauteils angeordnetenHülse für eine axial übergreifendeAufnahme des Bundes, einer in der Hülse zum Zusammenwirken mitder ersten Anlageflächeausgebildeten zweiten Anlagefläche,einer entweder in der ersten oder in der zweiten Anlagefläche ausgebildeteNut zur Aufnahme einer Dichtung, einer in der Hülse mit axialem Abstand zuder zweiten Anlageflächeausgebildeten zweiten Spannfläche,und mit einer Anzahl von ringkeilförmigen Spannelementen, die über denUmfang verteilt und mit ersten Keilflächen gegen die erste Spannfläche undmit zweiten Keilflächengegen die zweite Spannflächeanliegend angeordnet sind. Eine derartige Verbindungsanordnung istbeispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 298 22 922 U1 bekannt.
    [0002] Beider bekannten Verbindungsanordnung wird jedes Spannelement unmittelbarmit einer Spannschraube beaufschlagt, die zwischen den Spannelementenund einer Schulter des ersten Bauteils wirkt und das Spannelementkeilartig entlang der Keilflächenzwischen den Bauteilen verspannt.
    [0003] Einesolche Verbindungsanordnung ist zwar im Sinne des Kraftflusses günstig, weistallerdings noch den Nachteil auf, daß zum Ein- oder Ausbau zahlreicheSpannschrauben gleichmäßig anzuziehen sind,wofür relativviel Zeit benötigtwird. Ungleichmäßige Anzugsmomentekönnenzu Schädenim Betrieb führen.Außerdemist die Herstellung der zahlreichen erforderlichen Widerlager für die Spannschrauben aufwendig.
    [0004] DieErfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine gattungsgemäße Verbindungsanordnunginsbesondere im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Nachteilezu verbessern.
    [0005] DieErfindung löstdiese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung, diesich dadurch auszeichnet, daß eingegen dritte Keilflächender Spannelemente mit einer äußeren Spreizfläche anliegenderSpreizring und zwischen dem Spreizring und einem der Bauteile wirkendeSpannmittel vorgesehen sind, mit denen der Spreizring axial unddie Spannelemente radial oder radial-axial bewegbar sind.
    [0006] Durchdie erfindungsgemäße Anordnungeines die Spannkräfteder Spannmittel überden Umfang verteilenden Spreizrings können weniger oder andere Spannmittelvorgesehen sein, als dies beim Stand der Technik der Fall ist, sodaß dieMontage oder Demontage einfacher und schneller vonstatten gehenkann. Außerdemkann der Kraftfluß nochweiter verbessert werden.
    [0007] Bevorzugtist vorgesehen, daß dieerste und die zweite Anlageflächeradial verlaufen. Die Nut kann in einem radialen Teilbereich derersten oder zweiten Anlageflächezur Anordnung der Dichtung im Kraftnebenfluß ausgebildet sein.
    [0008] Bevorzugtist vorgesehen, daß dieerste Spannflächemit der zweiten Spannflächeeinen Keilwinkel einschließt,der mit einem Konuswinkel der äußeren Spreizfläche so abgestimmtist, daß der Spreizringeine selbsthemmende Verspannung der Bauteile bewirkt.
    [0009] Eskann vorgesehen sein, daß dieerste Spannflächeradial und die zweite Spannflächekonusförmigverläuft.
    [0010] Alternativkann vorgesehen sein, daß die ersteSpannflächekonusförmigund die zweite Spannflächeradial verläuft.
    [0011] Ineiner weiteren Alternative kann vorgesehen sein, daß die ersteund die zweite Spannfläche konusförmig verlaufen.
    [0012] DerSpreizring kann in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet sein,oder aber es kann vorgesehen sein, daß der Spreizring in Umfangsrichtungverteilt angeordnete radiale Dehnungsschlitze und eine konusförmig ausgebildeteinnere Spreizflächeaufweist, mit der er gegen eine auf dem zweiten Bauteil angeordnete,entsprechend konusförmigausgebildete dritte Spreizflächeanliegt und durch axiale Verlagerung radial aufspreizbar ist. Hierbeikann vorgesehen sein, daß die äußere Spreizfläche unddie dritten Keilflächender Spannelemente jeweils entweder axialzylindrisch oder konusförmig ausgebildet sind.
    [0013] Eskann vorgesehen sein, daß dieDehnungsschlitze nicht übereine gesamte axiale Länge desSpreizrings verlaufen. Alternativ sieht die Erfindung vor, daß der Spreizringnach An einer Spannzange mit in Umfangsrichtung alternierend angeordnetenDehnungsschlitzen versehen ist.
    [0014] DerSpreizring kann aus überden Umfang verteilt angeordneten, separaten Spreizelementen undeinem diese übergreifendenDruckring gebildet sein.
    [0015] Ineiner bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf demersten Bauteil, insbesondere auf dem Bund, benachbart zu der ersten Spannfläche einSicherungsring lösbargehalten ist, der mit einer im wesentlichen axialzylindrisch verlaufendenSicherungsflächegegen eine im wesentlichen axialzylindrisch verlaufende Haltefläche der Spannelementeanliegt und ein vollständigesLösen derSpannelemente und damit der Verbindungsanordnung bei gelöstem Spreizringverhindert.
    [0016] DieSpannmittel könnenals überden Umfang verteilt angeordnete Spannschrauben ausgebildet sein.Hierbei könnendie Spannschrauben in einem Spannring sitzen, der axial an dem erstenBauteil gesichert ist, insbesondere mittels einer Umfangsnut undeines Nutsteins.
    [0017] Alternativkann vorgesehen sein, daß die Spannschraubendurch den Spreizring in das erste Bauteil greifen, insbesonderein den Bund.
    [0018] Alsweitere Alternative kann vorgesehen sein, daß der Spreizring einen einteiligdamit ausgebildeten oder auf diesem aufliegenden Flanschring aufweist,durch den die Spannschrauben in einen radial außerhalb der Spannelemente gelegenenUmfangsbereich des zweiten Bauteils greifen.
    [0019] Schließlich kannals Alternative vorgesehen sein, daß die Spannmittel durch eineauf den Spreizring wirkende Gewindemutter gebildet sind, die mit einemAußen-oder Innengewinde des ersten oder zweiten Bauteils zusammenwirkt.
    [0020] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannelemente aus Teileneines entlang zweier paralleler Sekantenebenen geteilten Rings bestehen,die in an sich bekannter Weise mit im Vergleich zu durch Radialschnitteerhaltenen Teilen in vorteilhaft geringem gegenseitigem (Umfangs-)Abstandmontierbar, d.h. zwischen erstem und zweitem Bauteil einsetzbar sind.
    [0021] DieErfindung bezieht sich ferner auf einen Spannelementesatz für eine Verbindungsanordnung nachder Erfindung, gebildet aus Teilen eines entlang zweier parallelerSekantenebenen geteilten Rings, der erste, radial oder nach außen konusförmig ausgebildeteKeilflächen,zweite, radial oder nach außen konusförmig ausgebildeteKeilflächenund innenliegende dritte, axialzylindrische oder konusförmige Keilflächen aufweist.Währenddie dritten Keilflächen beijeder beliebigen Winkelkombination der ersten und zweiten Keilflächen entwederaxialzylindrisch oder konusförmigausgebildet sein können,können entwederdie ersten Keilflächenradial und die zweiten Keilflächenkonusförmigsein, oder umgekehrt, oder beide können konusförmig sein.
    [0022] DieErfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispieleerläutert,wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
    [0023] 1 eineLängsschnittansichteines Deckelverschlusses einer Kaftwerksarmatur mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnungzeigt,
    [0024] 2 bis 9 weitereAusführungsformen alsVarianten der in 1 dargestellten Verbindungsanordnungzeigen, und
    [0025] 10 und 10a eine Draufsicht und eine Schnittansicht eineserfindungsgemäßen Spreizringszeigen.
    [0026] DieErfindung wird anhand unterschiedlicher Ausführungsvarianten erläutert, diesich auf einen neuartigen Deckelverschluß einer Kraftwerksarmatur beziehen.An hochbeanspruchten Kraftwerksarmaturen für neue konventionelle Wärmekraftwerkeauf Basis fossiler Brennstoffe erreichen die Betriebsdrücke biszu ca. 300 bar, währenddie Betriebstemperaturen Werte bis über 700°C erreichen. Die Standzeitenvon selbstdichtenden Graphit-Deckeldichtungen im Hinblick auf dieextremen Medientemperaturen und Drücke sind nicht ausreichend.Eine Graphitdichtung oxidiert bei Überschreitung einer Betriebstemperaturvon 500°Cunter Zutritt von Luftsauerstoff relativ schnell zu CO2.
    [0027] Beiderartigen Betriebstemperaturen kommt unter anderem eine radialwirkende, hochtemperaturbeständigeMetall-O-Ring-Dichtung in Betracht. Konstruktiv muß der Deckelverschluß mit einerMetall-O-Ring-Dichtung so ausgeführtsein, daß derMetall-O-Ring im Kraftnebenschluß liegt. Mit konventionellenFlanschabschlüssenoder selbstdichtenden Verschlüssenist diese Ausdichtung nur bedingt machbar oder führt zu überproportionalen Abmessungenvon Gehäuseund Verschlußelement,die nicht brauchbar sind.
    [0028] Dieerfindungsgemäße Konstruktionermöglichtes, einen Deckelverschluß für Armaturenin günstigerWeise so auszuführen,daß eineMetall-O-Ring-Dichtung im Kraftnebenschluß liegt und die auftretendenDruckkräftedurch ein doppelt wirkendes rotationssymmetrisches Konussystem aufgenommenwerden. Erfindungsgemäß werdendie Betriebskräftedurch im Formschluß liegende,mehrfach mit konischen Mantelflächenversehene Ringsegmente abgefangen, die sich außen zum Gehäuse und innen an einem Spreizringmittels Kegelmantelflächenabstützen.Durch die Wahl der Kegelwinkel im Bereich der Selbsthemmung, d.h.der Tangens des Gleitwinkels ist kleiner als die zu erwartende geringsteHaftreibungszahl, wird gewährleistet,daß die axialenRückwirkungskräfte aufdie Vorspannelemente (Spannmittel in Form von Schrauben) gering odergleich null sind.
    [0029] Daaufgrund der vorteilhaften konstruktiven Ausbildung nur geringeund betriebsdruckunabhängigeVorspannkräfteerforderlich sind, treten Relaxation und Materialermüdung derSpannmittel nicht auf, und die Abmessungen bleiben im Verhältnis zuder Größe der übertragbarenKräftegegenüber üblichen Flanschverschlüssen relativklein. Der günstigeKraftfluß durchdie mit dem doppelt wirkenden rotationssymmetrischen Konussystemverbundenen Bauteile erzeugt geringsmögliche Stülp- und Biegemomente sowieVerformungen in Gehäuseund Deckel. In den äußeren konussegmentartigenSpannelementen treten überwiegendScherspannungen auf, im Spreizring bzw. Stützkonus hauptsächlich Tangentialspannungenbzw. bei einem innen gestützten,geschlitzen Spreizring nur Druckspannungen, die sich leicht beherrschenlassen.
    [0030] 1 zeigteine erste Ausführungsvariante einererfindungsgemäßen Verbindungsanordnung, beider ein erstes, zumindest an der Verbindungsstelle rotationssymmetrischesBauteil, in diesem Fall ein Deckel 2 einer Kraftwerksarmatur,einen radial nach außenvorspringenden Bund 4 aufweist, auf dem eine erste, radialverlaufende Spannfläche 6 undeine erste, ebenfalls radial verlaufende Anlagefläche 8 ausgebildetsind.
    [0031] Einzweites Bauteil 10, in diesem Falle ein Gehäuse einerKraftwerksarmatur, das im Bereich der in 1 oben dargestelltenVerbindungsstelle ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet ist,weist an einem offenen Ende eine Hülse 12 auf, die den Bund 4 desersten Bauteils 2 axial übergreift. In der Hülse 12 istzum Zusammenwirken mit der ersten Anlagefläche 8 des ersten Bauteils 2 einezweite, ebenfalls radial verlaufende Anlagefläche 14 ausgebildet, wobeiin einem radial innenliegenden Bereich der zweiten Anlagefläche 14 eineNut 16 zur Aufnahme einer Metall-O-Ring-Dichtung 18 ausgebildetist. Die Dichtung 18 liegt somit bei Anlage der beidenBauteile 2, 10 im Kraftnebenschluß.
    [0032] Inder Hülse 12 istmit axialem Abstand zu der zweiten Auflagefläche 14 eine Ausdrehung 20 undeine zweite konusförmigeSpannfläche 22 ausgebildet,die im dargestellten zusammenge setzten Zustand der Bauteile 2, 10 derersten Spannfläche 6 desersten Bauteils 2 gegenüberliegt.
    [0033] EineAnzahl von ringkeilförmigenSpannelementen 24 sind überden Umfang verteilt und mit einer ersten Kegelmantel- oder Keilfläche 26 gegendie erste Spannfläche 6 undmit einer zweiten Keilfläche 28 gegendie zweite Spannfläche 22 anliegendangeordnet.
    [0034] Eingegen dritte Keilflächen 30 derSpannelemente 24 mit einer äußeren Spreizfläche 32 anliegenderSpreizring 34 ist in axialer Richtung 36 gegen dieSpannelemente 24 angelegt. Zwischen dem Spreizring 34 unddem ersten Bauteil 2 (Deckel) sind Spannmittel vorgesehen,um den Spreizring 34 in axialer Richtung 36 unddadurch die Spannelemente 24 entlang der zweiten Spannfläche 22 zubewegen, d.h. bei der Ausführungsformnach 1 sowohl in Axialrichtung 36 als auchradial auswärts.Die Spannmittel sind bei der Ausführungsform nach 1 durchSpannschrauben 40 gebildet, die in Gewindebohrungen 42 einesSpannrings 44 eingedreht sind, der seinerseits gegen einenin einer Umfangsnut 46 des ersten Bauteils 2 eingelegtenNutstein 48 abgestütztist. Aufgrund der relativ geringen Axialkräfte, die durch die Spannschrauben 40 aufzubringensind, müssenweder die Umfangsnut 46 noch der Nutstein 48 erheblicheAbmessungen aufweisen, im Gegensatz zu einer herkömmlichenflanschartigen Verbindung, bei der die Spannschrauben die gesamteim Betrieb auftretende Druckkraft (Betriebsdruck multipliziert mitinnerer Deckelfläche)aufnehmen müssen. Wenndie durch die Keilflächen 26, 28, 30 festgelegtenKeil- bzw. Kegelwinkel so gewähltsind, daß Selbsthemmungeintritt, müssendie Spannschrauben 40 lediglich eine beim Montieren erforderliche Spannkraftaufbringen, währendim Betrieb unabhängigvom Innen- bzw. Betriebsdruck keine darüber hinausgehende Beanspruchungeintritt. Da die Druckkräftezwischen Deckel und Gehäuse(erstes und zweites Bauteil) durch Druck- und Reibkräfte übertragenwerden, besteht die eigentliche Aufgabe der Spannschrauben 40 nurin der Fixierung der im Kraft- und Formschluß liegenden Verbindungsanordnung (erstesBauteil 2, zweites Bauteil 10, Spannelemente 24 undSpreizring 34), d.h. darin, ein Lösen des Spreizrings 34 aufgrundvon im Betrieb unvermeidlichen Vibrationen, Stößen o.ä. zu vermeiden.
    [0035] AufHöhe derSpannelemente 24 sind im zweiten Bauteil 10 imBereich der Ausdrehung 20 Durchgangsbohrungen 50 eingebracht,um die Spannelemente 24 im Falle eines Demontage herausstoßen zu können. DerSpreizring 34 kann mittels nicht dargestellter, axialerAbdrückgewindebohrungenund entsprechender Abdrückschraubenaus dem aus den Spannelementen 24 gebildeten konischenInnenring gedrücktwerden. Dadurch ist eine problemlose Demontage der Verbindungsanordnungsichergestellt.
    [0036] Dieweiteren, in 2 bis 9 dargestelltenAusführungsformenunterscheiden sich von der vorstehend erläuterten Ausführungsformim wesentlichen lediglich hinsichtlich der Ausführung des Spreizrings 34 unddessen Verspannung mit unterschiedlichen Spannmitteln.
    [0037] 2 zeigteinen Spreizring 34 mit axialen Durchgangsbohrungen 60,durch die in Gewindesacklöcher 62 desersten Bauteils 2 eingeschraubte Stehbolzen 64 greifen,wobei die axiale Verspannung des Spreizrings 34 durch Befestigungsmuttern 66 erfolgt.Aufgrund der geschlossenen Ausbildung des Spreizrings 34 werdendie Stehbolzen 64 lediglich axial und nicht auf Biegungbeansprucht.
    [0038] 3 zeigteine Variante, bei der der Spreizring 34 in Umfangsrichtungnicht ununterbrochen bzw. massiv ausgebildet ist, sondern in Umfangsrichtungverteilt angeordnete, in Radialrichtung verlaufende Dehnungsschlitzeaufweist, von denen einer in 3 mit 70 bezeichnetist. Es könnenlediglich in einer axialen Richtung, z. B. von der Unterseite hereingebrachte Dehnungsschlitze vorhanden sein, von denen sich jederentsprechend dem in 3 mit 70 bezeichnetenDehnungsschlitz erstreckt, oder aber der Spreizring 34 kannspannzangenartig ausgebildet sein, wobei sich in Umfangsrichtungaufeinanderfolgende Dehnungsschlitze aus abwechselnd entgegengesetztenaxialen Richtungen in den Spreizring hinein erstrecken.
    [0039] Ineiner alternativen Ausführungsform,die nicht dargestellt ist, wärees auch möglich,daß der Spreizringaus überden Umfang verteilt angeordneten, separaten Spreizelementen zusammengesetzt ist.
    [0040] Injedem Falle ist es zweckmäßig, wennder Spreizring mit einem die einzelnen Spreizelemente oder die durchDehnungsschlitze unterteilten Spreizbereiche übergreifenden Druckring ausgebildetist, der in 3 mit 72 bezeichnetist. Der Druckring kann einteilig mit durch Dehnungsschlitze getrennten Spreizbereichenoder aber als getrenntes Bauteil ausgebildet sein.
    [0041] Allenderartigen Ausführungsformengemäß 3 istgemeinsam, daß derSpreizring 34 nicht nur eine äußere Spreizfläche 32 aufweist,sondern zusätzlicheine innere, konusförmigeSpreizfläche 74, diemit einer auf dem zweiten Bauteil 2 befindlichen, entsprechendkonusförmigausgebildeten dritten Spreizfläche 76 zusammenwirkt.Beim Anziehen der Spannmittel (Spannschrauben 40) bewegtsich somit der Druckring 72 in axialer Richtung 36 relativzu dem ersten Bauteil 2 in Richtung auf den Bund 4,während sichder geschlitzte Bereich des Spreizrings 34 mit den innerenSpreizflächen 74 entlangder dritten Spreizfläche 76 sowohlin axialer Richtung 36 als auch in radialer Richtung auswärts bewegt,d. h. aufspreizt.
    [0042] Aufgrundder vorgenannten radialen Aufspreizbewegung des geschlitzten Bereichsdes Spreizrings 34 könntendie in 3 konusförmigdargestellten dritten Keilflächen 30 derSpannelemente 24 und dementsprechend auch die äußere Spreizfläche 32 desSpreizrings 34 axialzylindrisch ausgebildet sein, wodurchdie Herstellung vereinfacht wird.
    [0043] 4 zeigteine Variante der Ausführung nach 1 und 2,bei der der Spreizring 34 einen einteilig damit ausgebildetenFlanschabschnitt oder Flanschring 80 aufweist, durch denStehbolzen 64 greifen, die ihrerseits in Gewindesacklöchern 62 in demzweiten Bauteil 10 verankert sind. Alternativ zu der dargestellteneinteiligen Ausführungkönnteder Flanschring 80 als ein den eigentlichen Spreizring 34 übergreifender,separater Ring ausgebildet sein, wie weiter unten im Zusammenhangmit 7 noch erläutertwird.
    [0044] 5 zeigteine Ausführungsform,bei der die Spannmittel durch eine auf den Spreizring 34 wirkendeGewindemutter 90 gebildet sind, die mit einem Außengewinde 92 desersten Bau teils 2 zusammenwirkt. Alternativ könnte dieGewindemutter 90 mit einem Außengewinde und das zweite Bauteil 10 ineinem offenen Endbereich der Hülse 12 benachbartzu der zweiten Spannfläche 22 miteinem Innengewinde versehen sein, bei entsprechender axialer Kürzung desSpreizrings 34 oder axialer Verlängerung des zweiten Bauteils 10.
    [0045] 6 zeigteine Variante, bei der der Spreizring 34 entsprechend 4 ausgebildetist, wobei allerdings zusätzlichein Sicherungsring 100 mittels Befestigungsschrauben 102 andem Bund 4 des ersten Bauteils 2 befestigt ist.Der Sicherungsring 100 weist eine axialzylindrisch verlaufendeSicherungsfläche 104 auf,mit der er gegen entsprechend ausgebildete, axialzylindrisch verlaufendeHalteflächen 106 derSpannelemente 24 anliegt. Der Durchmesser der Sicherungsfläche 104 isthierbei so gewählt,daß der Sicherungsring 100 imunverspannt zusammengesetzten Zustand der Verbindungsanordnung eingesetztwerden kann, ohne bereits die Spannelemente 24 zu verspannen,aber gleichzeitig so, daß die Spannelemente 24 beieingesetztem Sicherungsring 100 nicht aus der Ausdrehung 20 herausgleitenkönnen.Mit anderen Worten tritt beim Anziehen der Befestigungsmuttern 66 einin 6 nicht dargestellter radialer Spalt zwischender Sicherungsfläche 104 undden Halteflächen 106 auf,da die Spannelemente 24 radial auswärts verspannt werden. Solltesich die Befestigung im Betrieb aus irgendwelchen Gründen lösen, kannes dennoch nicht zu einem Herausdrücken des Deckels 2 ausder Hülse 12 kommen,sondern lediglich zu einem mehr oder weniger geringfügigen Undichtwerdender Verbindungsstelle im Bereich der Dichtung 18, da dieSpannelemente 24 nach wie vor eine erhebliche axiale Bewegungder Bauteile 2, 10 relativ zueinander verhindern.
    [0046] 7 zeigteine Kombination der Varianten nach 3 und 4,wobei ein Flanschring 80 als separates Teil ausgebildetist und in gewisser Weise gleichzeitig die Funktion eines Druckrings übernehmenkönnte,wobei diese allerdings, ähnlichwie in 7, bereits durch den Druckring 72 alsTeil des Spreizrings 34 wahrgenommen wird.
    [0047] 8 zeigteine Kombination aus 3 und 5, bei deranders als in 3 die Spannmittel durch eineGewindemutter 90 gebildet sind.
    [0048] 9 zeigteine Variante, bei der die Spannelemente 24 nicht wie bisher(jeweils) eine erste, radiale Keilfläche 26 und eine zweite,konusförmige Keilfläche 28 aufweisen,sondern eine erste, konusförmigeKeilfläche 26 undeine zweite, radiale Keilfläche 28.Die erste Spannfläche 6 desersten Bauteils 2 entspricht selbstverständlich derzweiten, konusförmigenKeilfläche 28 undist somit ebenfalls konusförmigausgebildet.
    [0049] 9 zeigtferner, daß deranhand 6 erläuterteSicherungsring 100 durch eine radiale Anlageschulter 110 inder ersten Spannfläche 6 ersetzt werdenkann, wobei sich hierbei die Ausbildung der Keilflächen gemäß 9 besondersgut eignet. Grundsätzlichkönnteaber auch bei einer radial verlaufenden ersten Spannfläche entsprechend 1 bis 8 eineradiale Anlageschulter vorgesehen sein, um die Funktion einer Sicherunggegen vollständigesLösen zuerzielen.
    [0050] 10 zeigteinen erfindungsgemäßen Spannelementesatz 120,der aus vier Spannelementen 24 besteht, die durch Aufteilungeines rotationssymmetrischen Rings mit Querschnitt gemäß 10a entlang zwei paralleler Sekantenschnitte 124, 126 gebildetsind. Jedes einzelne Spannelement 24 weist, ähnlich wiein 1 dargestellt, eine erste radiale Keilfläche 26 auf,die auch nach außen konusförmig ausgebildetsein könnte(9), eine zweite, nach außen konusförmige Keilfläche 28,die auch radial ausgebildet sein könnte (9), undeine dritte, nach innen konusförmigausgebildete Keilfläche 30,die auch axialzylindrisch ausgebildet sein könnte, wie in Zusammenhang mit 3 und 7 erläutert.
    [0051] Einwesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Spannelementesatzes 120 bestehtdarin, daß derursprünglicheRing nicht entlang Radialebenen in Sektoren geteilt ist, sondernentlang beabstandeter, paralleler Sekantenebenen, so daß die Spannelementemit minimalem gegenseitigem Abstand montierbar sind.
    2 erstesBauteil (Deckel) 4 Bund 6 ersteSpannfläche 8 ersteAnlagefläche 10 zweitesBauteil (Gehäuse) 12 Hülse 14 zweiteAnlagefläche 16 Nut 18 Dichtung 20 Ausdrehung 22 zweiteSpannfläche 24 Spannelement 26 ersteKeilfläche 28 zweiteKeilfläche 30 dritteKeilfläche 32 äußere Spreizfläche 34 Spreizring 36 axialeRichtung 40 Spannschraube 42 Gewindebohrung 44 Spannring 46 Umfangsnut 48 Nutstein 50 Durchgangsbohrung 60 Durchgangsbohrung(in 34) 62 Gewindesackloch 64 Stehbolzen 66 Befestigungsmutter 70 Dehnungsschlitz 72 Druckring 74 innereSpreizfläche 76 dritteSpreizfläche 80 Flanschring 90 Gewindemutter 92 Außengewinde(an 2) 100 Sicherungsring 102 Befestigungsschraube 104 Sicherungsfläche 106 Haltefläche 110 Anlageschulter 120 Spannelementesatz 122,124 Sekantenschnitt(Sekantenebene)
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] Lösbare,kraft- und formschlüssigeVerbindungsanordnung fürzwei an einer Verbindungsstelle rotationssymmetrische Bauteile (2, 10),insbesondere zur dichtenden Verbindung zwischen Verschlußteilenan Kraftwerksarmaturen, mit einem ersten Bauteil (2), daseinen radial nach außenvorspringenden Bund (4) mit einer ersten Spannfläche (6)und einer ersten Anlagefläche(8) aufweist, einer an einem offenen Ende eines zweitenBauteils (10) angeordneten Hülse (12) für eine axial übergreifendeAufnahme des Bundes (4), einer in der Hülse (12) zum Zusammenwirkenmit der ersten Anlagefläche(8) ausgebildeten zweiten Anlagefläche (14), einer entwederin der ersten oder in der zweiten Anlagefläche (8, 14) ausgebildetenNut (16) zur Aufnahme einer Dichtung (18), einerin der Hülse(12) mit axialem Abstand zu der zweiten Anlagefläche (14)ausgebildeten zweiten Spannfläche(22), und mit einer Anzahl von ringkeilförmigen Spannelementen(24), die überden Umfang verteilt und mit ersten Keilflächen (26) gegen die ersteSpannfläche(6) und mit zweiten Keilflächen gegen die zweite Spannfläche (22)anliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegen dritteKeilflächen(30) der Spannelemente (24) mit einer äußeren Spreizfläche (32)anliegender Spreizring (34) und zwischen dem Spreizring(34) und einem der Bauteile (2, 10) wirkendeSpannmittel (40) vorgesehen sind, mit denen der Spreizring(34) axial und die Spannelemente (24) radial oderradial-axial bewegbar sind.
    [2] Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieerste und die zweite Anlagefläche(8, 14) radial verlaufen.
    [3] Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß dieNut (16) in einem radialen Teilbereich der ersten oderzweiten Anlagefläche(8, 14) zur Anordnung der Dichtung (18) imKraftnebenschluß ausgebildetist.
    [4] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß dieerste Spannfläche(6) mit der zweiten Spannfläche (22) einen erstenKeilwinkel einschließt,der mit einem Konuswinkel der äußeren Spreizfläche (32)so abgestimmt ist, daß derSpreizring (34) eine selbsthemmende Verspannung der Bauteile(2, 10) bewirkt.
    [5] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß dieerste Spannfläche(6) radial und die zweite Spannfläche (22) konusförmig verläuft.
    [6] Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersteSpannfläche(6) konusförmigund die zweite Spannfläche(22) radial verläuft.
    [7] Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersteund die zweite Spannfläche(6, 22) konusförmig verlaufen.
    [8] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß derSpreizring (34) in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildetist.
    [9] Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring(34) in Umfangsrichtung verteilt angeordnete radiale Dehnungsschlitze 70 undeine konusförmigausgebildete innere Spreizfläche(74) aufweist, mit der er gegen eine auf dem zweiten Bauteil(10) angeordnete, entsprechend konusförmig ausgebildete dritte Spreizfläche (76)anliegt und durch axiale Verlagerung radial aufspreizbar ist.
    [10] Verbindungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß die äußere Spreizfläche (32)und die dritten Keilflächen(30) der Spannelemente (34) jeweils entweder axialzylindrischoder konusförmigausgebildet sind.
    [11] Verbindungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurchgekennzeichnet, daß dieDehnungsschlitze (70) nicht über eine gesamte axiale Länge desSpreizrings (34) verlaufen.
    [12] Verbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß derSpreizring (34) nach Art einer Spannzange mit in Umfangsrichtung alternierendangeordneten Dehnungsschlitzen (70) versehen ist.
    [13] Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis7, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring (34)aus überden Umfang verteilt angeordneten, separaten Spreizelementen undeinem diese übergreifendenDruckring (72) gebildet ist.
    [14] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß aufdem ersten Bauteil (2), insbesondere auf dem Bund (4),benachbart zu der ersten Spannfläche (6)ein Sicherungsring (100) lösbar gehalten ist, der miteiner im wesentlichen axialzylindrisch verlaufenden Sicherungsfläche (104)gegen eine im wesentlichen axialzylindrisch verlaufende Haltefläche (106) derSpannelemente (24) anliegt und ein vollständiges Lösen derSpannelemente (24) und damit der Verbindungsanordnung beigelöstemSpreizring (34) verhindert.
    [15] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß dieSpannmittel als überden Umfang verteilt angeordnete Spannschrauben (40) ausgebildetsind.
    [16] Verbindungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,daß dieSpannschrauben (40) in einem Spannring (44) sitzen,der axial an dem ersten Bauteil (2) gesichert ist, insbesonderemittels einer Umfangsnut (46) und eines Nutsteins (48).
    [17] Verbindungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,daß dieSpannschrauben (40) durch den Spreizring (34)in das erste Bauteil (2) greifen, insbesondere in den Bund(4).
    [18] Verbindungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,daß derSpreizring (34) einen einteilig damit ausgebildeten oderauf diesem aufliegenden Flanschring (80) aufweist, durchden die Spannschrauben (40) in das zweite Bauteil (10) greifen.
    [19] Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmitteldurch eine auf den Spreizring (34) wirkende Gewindemutter(90) gebildet sind, die mit einem Außen- oder Innengewinde (92)des ersten oder zweiten Bauteils (2, 10) zusammenwirkt.
    [20] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß dieSpannelemente (24) aus Teilen eines entlang zweier parallelerSekantenebenen geteilten Rings bestehen.
    [21] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß dieDichtung (18) als Metall-O-Ring-Dichtung ausgebildet ist.
    [22] Verbindungsanordnung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, daß daszweite Bauteil eine Hochdruckarmatur und das erste Bauteil ein Verschlußelement,insbesondere Deckelverschluß,dafür ist.
    [23] Spannelementesatz (120) für eine Verbindungsanordnungnach einem der vorangehenden Ansprüche, gebildet aus Teilen (24)eines entlang zweier paralleler Sekantenebenen geteilten Rings, dereine erste, radial oder nach außenkonusförmig ausgebildeteKeilfläche(26), eine zweite, radial oder nach außen konusförmig ausgebildete Keilfläche (28)und eine innen liegende dritte, axialzylindrische oder nach innenkonusförmigeKeilfläche(30) aufweist.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-10-12| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2013-04-24| R016| Response to examination communication|
    2013-05-24| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2014-01-16| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20131001 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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