<Desc/Clms Page number 1>
Metalldichtung und Verfahren zu deren Herstellung
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
vorzugsweise zwischen 5 und 10. Der Ring kann beispielsweise aus Aluminium, Gold, Kupfer, Silber,
Zinn oder Blei hergestellt sein. Anderseits können die Scheiben beispielsweise aus einem rostfreien
Stahl, einer Nickellegierung oder aus einem reinen Metall, wie beispielsweise Nickel oder Molybdän bestehen.
Wenn die erfindungsgemässe Dichtung für die Abdichtung zweier Flächen bei Anwesenheit einer korodierenden Flüssigkeit verwendet wird, kann der Ring oder können die Scheiben aus einem
Werkstoff bestehen, der gegenüber dieser Flüssigkeit beständig ist. Bei einer Abänderung sind der Ring und/oder die Scheiben nach der Herstellung der Dichtung, d. h. der Ring ist zwischen die Scheiben eingepresst, mit einer Schutzschicht überzogen.
Auf diese Art ist die Schutzschicht während der Verwendung der Dichtung geringen
Verformungen unterworfen, und es besteht keine Gefahr, dass sie zerreisst, wie es der Fall sein könnte, wenn der Ring beispielsweise vor seinem Eindrücken zwischen die Scheiben mit einer Schutzschicht überzogen worden wäre.
Das weiche Metall, aus dem der Ring gebildet ist, hat bei Beginn des Einspannens zwischen den elastischen Scheiben und den Flanschen die Neigung, in den vorhandenen Zwischenraum zu fliessen, und bildet auf diese Art einen ringförmigen Wulst zu beiden Seiten der Spannflächen der Dichtung.
Wenn das Fliessen genügend stark ausgeprägt ist, und wenn man eine neue Einspannung vornimmt, kommt es manchmal vor, dass praktisch keine weitere elastische Verdichtung des Ringes eintritt, wodurch die Abdichtung unsicher wird.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung, das diese Gefahr vermeidet, weisen die Scheiben an jeder Seitenfläche der Einspannung an dem dem Ring benachbarten Rand hervorspringende Lippen auf.
In anderer Ausgestaltung der Erfindung kann man die Anordnung auch einer Wärmebehandlung unterziehen, um die Wulste auf die Flansche aufzuschweissen. In diesem Fall ist die Anordnung vollständig dicht und bleibt dies auch selbst bei sehr starken Temperaturschwankungen.
Die derart verschweisste Dichtung ist leicht zu demontieren. Es genügt dazu einfach, beispielsweise mittels eines Hebels oder einer Spreizschraube, eine Kraft aufzubringen, um die beiden Flansche voneinander zu trennen. Die Dichtung löst sich dann sehr leicht, ist zwar nicht mehr verwendbar, kann jedoch durch eine neue Dichtung ersetzt werden, wobei die von der alten Dichtung auf den Oberflächen der Flansche längs der Wulste zurückgelassenen Metallreste mittels eines feinen Schmirgelpapieres beseitigt werden müssen.
Anderseits befindet sich zur Zeit der Entspannung die auf den Ring aus weichem Metall ausgeübte Kraft, die ihn elastisch verdichtet, in radialer Richtung und in der mittleren Ebene des Ringes. Jedoch ist das erhaltene Gleichgewicht derart instabil, dass die ausgebaute Dichtung nicht eben, sondern zu einem Teller verformt ist.
Das Fehlen der ebenen Form der entspannten Dichtung stellt keinen Nachteil dar, da die Dichtung nur schwach gewölbt ist. Anderseits wird es hinderlich, wenn der Durchmesser verhältnismässig gross ist ; denn er verursacht eine schwierige Handhabung der Dichtung. Der Ring hat die Neigung, aus den Scheiben auszuweichen, zumal diese entsprechend Kegelstümpfen verformt sind, deren Scheitelwinkel manchmal verschieden sind. Dieser Nachteil ist besonders schwerwiegend, wenn die Dichtung bei einem Schieber verwendet wird ; denn die Zunahme des Abstandes, um die man die Oberflächen der Einspannung der Dichtung auseinanderhalten muss, um eine freie Bewegung der Dichtung zu gestatten, macht auf diese Art den Bau der Einspannung kompliziert.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung, welches diesen Fehler beim Entspannen zu vermeiden gestattet, besteht der zwischen den beiden Scheiben befindliche Ring aus zwei Teilen, wobei diese durch einen Distanzring in Abstand gehalten werden.
Um die tellerartige Verformung der Dichtung zu vermeiden, sind gemäss einem andern Merkmal der Erfindung die Scheiben dicker als der Ring, wodurch sich längs diesem eine Ringnut bildet ; dabei greift einer der beiden Flansche, zwischen die die Dichtung einzusetzen ist, mit einem ringförmigen Vorsprung unter verringertem Spiel in diese Ringnut ein.
Bei dieser Ausbildung schwillt der weiche Ring bei Lösung der Dichtung ; die Unsymmetrie der Dichtung bewirkt jedoch, dass die Ränder der Nut gegen den Vorsprung an dem Flansch abdichtend anliegen, wodurch die tellerartige Verformung der Dichtung wesentlich eingeschränkt wird.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weisen beide Scheiben auf einer Seite jeweils an dem dem Ring zugewandten Rand eine Ausnehmung auf, so dass auf den Ring hin ein Vorsprung entsteht und die Ringnut breiter ist als der Ring.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, das ausgehend von der Verwendung zweier ebener
<Desc/Clms Page number 3>
Wände, zwischen die zwei Halteringe und ein Dichtungsring eingespannt werden, sich dadurch kennzeichnet, dass als Dichtungsring ein Ring aus weichem Metall oder einer weichen Legierung eingelegt wird und dass der anfangs freigelassene Abstand zwischen den Scheiben schmäler ist als der
Ring nach dem Zusammendrücken.
Man kann einen geschlossenen Ring verwenden. Der Ring kann ebenso offen sein oder besser aus mehreren nebeneinandergesetzten Abschnitten bestehen. Im letzten Fall, wenn man den Ring zwischen zwei ebenen Wänden einspannt, wird er in Längsrichtung derart verformt, dass seine Enden oder die
Enden der beiden benachbarten Abschnitte gegeneinander unter einem erhöhten Druck zusammengedrückt sind und sich unter der Wirkung dieses Druckes verbinden.
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Dichtung beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Dichtung nach einer ersten
Ausführungsart ; Fig. 2 eine Ansicht von oben auf einen Teil dieser Dichtung ; Fig. 3 eine Dichtung gemäss
Fig. l, die zwischen zwei Flanschen eingespannt ist ; Fig. 4 die Art der Herstellung der Dichtung gemäss
Fig. l ; Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. l, jedoch mit einer Abänderung ; Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Dichtung vor dem Einspannen ; Fig. 7 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 6, jedoch während des Einspannens der Dichtung ; Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie in
Fig. 6, nach beendetem Einspannen der Dichtung ; Fig. 9 eine Herstellungsart zur Verwirklichung der Dichtung gemäss Fig. 6 ;
Fig. 10 eine abgeänderte Ausführungsform der Dichtung ; Fig. ll im Querschnitt eine andere Ausbildung der Dichtung im geschlossenen Zustand ; Fig. 12 in ähnlicher Darstellung wie Fig. ll die Dichtung nach dem Lösen und Fig. 13 eine weitere Ausbildungsform der Dichtung im Querschnitt.
Gemäss den Fig. l bis 4 ist die Dichtung aus einem Ring--l--aus einem weichen Metall oder einer weichen Legierung, beispielsweise aus Aluminium, gebildet, der quer zwischen zwei konzentrischen Scheiben--2 und 3--aus einem elastischen Metall oder einer elastischen Legierung eingedrückt ist. Der Ring--l--hat einen linsenförmig verdickten Querschnitt ; in seinem mittleren Teil ist er dicker als die Scheiben--2 und 3--, an seinen Rändern im wesentlich gleich dick.
Wenn man die Dichtung zwischen zwei Flansche--4a und 4b-- (Fig. 3) einspannt, verringert sich die Dicke des Ringes--l--auf diejenige der Scheiben--2 und 3--, wobei sich sein Querschnitt zu einem Rechteck verformt. Seine anfängliche Breite--dl--wird zu--d2--.
Wenn man hierauf die Flansche --4a und 4b--lockert,"schwillt"die Dichtung auf und nimmt ihre Form und ihre Abmessungen gemäss Fig. l wieder an ; dieser Vorgang des Einspannens und Entspannens kann unbegrenzt wiederholt werden.
Man sieht also, dass die Scheiben--2 und 3--auf den Ring --1-- eine "induzierte" Elastizität übertragen, die seine Verwendung in der Weise gestattet, als wäre er nicht aus einem weichen Metall, sondern aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt. Jedoch kann die Dichtung Temperaturen bis zu 5000C aushalten, beispielsweise um sie zu entgasen, was nicht der Fall sein würde, wenn der Ring-l-aus einem elastomeren Werkstoff bestünde. Während einer Aufheizung auf eine Temperatur dieser Grössenordnung, besteht keine Gefahr des Leckwerdens, da, wenn der Abstand
EMI3.1
zur Folge hat, wodurch die Abdichtung erhalten bleibt.
Um die eben beschriebene Dichtung herzustellen, kann man beispielsweise einen ringförmigen Draht nehmen, dessen Enden dicht aneinanderstossen und zum Einpassen entweder abgeschliffen oder senkrecht zur Länge des Drahtes abgeschnitten sein können. Der Ring wird zwischen zwei Scheiben - 2 und 3--, die voneinander durch den Abstand --d3-- getrennt sind, eingesetzt, wobei dieser Abstand grösser ist als der Durchmesser des Drahtes, jedoch kleiner als die Breite des Drahtes nach dem
EMI3.2
plastische Verformung des Ringes derart zurückgedrängt, dass der Abstand zwischen ihnen zunimmt und auf den Wert-d--anwächst.
Das zwischen den beiden Flanschen und den beiden elastischen Scheiben eingeschlossene weiche Metall verhält sich unter Berücksichtigung seiner niedrigen Elastizitätsgrenze wie eine stark viskose Flüssigkeit, d. h., es überträgt fast restlos den durch die Flansche ausgeübten Druck auf die beiden Scheiben. Schliesslich verteilt sich der Druck gleichmässig auf die Wände und der Ring befindet sich in einem hydrostatischen Gleichgewicht, wenn die plastische Verformung beendet ist.
Wenn man hierauf die Waande --5a und 5b--entfernt, was den auf die obere und untere Fläche
<Desc/Clms Page number 4>
des Ringes ausgeübten Druck aufhebt, sind die seitlich durch die Scheiben-2 und 3-auf den Ring ausgeübten Drücke noch vorhanden und verformen diesen in plastischer Weise ; die Scheiben nähern sich, wobei der Abstand der sie trennt, den Wert --d1-- annimmt und die Dichtung--l-- aufschwillt, um das Aussehen gemäss Fig. 1 anzunehmen.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform gemäss Fig. 5 wurde der Ring der beispielsweise aus Aluminium besteht, nach der Herstellung der Dichtung mit einer Schutzschicht--6--, beispielsweise aus Gold oder Nickel verkleidet ; diese Schutzschicht kann beispielsweise auf chemischem oder elektrolytischem Wege gebildet sein.
In Fig. 6 findet man einen Ring-l-aus einem weichen Metall oder einer weichen Legierung, der quer zwischen zwei konzentrischen Scheiben--2 und 3--aus einem elastischen Metall oder einer elastischen Legierung eingepresst ist. Der Ring--l--hat einen linsenförmigen Querschnitt, wobei seine Dicke im mittleren Abschnitt grösser ist als diejenige der Scheiben-2 und 3--.
Jedoch weist die äussere Scheibe--2--eine dünne hervorspringende Lippe--2a-an jeder
Seitenfläche der Einspannung an deren innerem Rand auf. Desgleichen trägt die innere Scheibe--3-- eine hervorspringende Lippe --3a-- an jeder Seite der Spannfläche, u. zw. an ihrem äusseren Rand.
Die Lippen--2a und 3a--sind auf den Ring--l--hin gerichtet, d. h., dass die Lippen--2a-- der äusseren Scheibe nach innen zur Dichtung hin, während die Lippe--3a-der inneren Scheibe nach aussen gerichtet sind.
Wenn die Dichtung zwischen zwei Flanschen--4a und 4b-zusammengedrückt ist, füllt das Metall des Ringes--l--im zunehmenden Masse den zwischen den Lippen und dem Ring verfügbaren ringförmigen Raum aus, jedoch kommen die Lippen in Berührung mit den Flanschen, bevor der
Zwischenraum ausgefüllt ist (Fig. 7). Beim Fortsetzen des Druckes bilden die Lippen Schranken, die das Metall des Ringes daran hindern, in den Raum--7--zu fliessen, der noch zwischen den Scheiben - 2 und 3-und den Flanschen--4a und 4b-vorhanden ist. Am Ende des Zusammenpressens sind die Lippen--2a und 3a--auf den Ring aufgedrückt, dessen Breite--di--den Wert--d -- angenommen hat (Fig. 8).
Beim Ausbau ist der durch die Flansche--4a und 4b--ausgeübte Druck aufgehoben, wobei der Ring--l--unter der Wirkung des durch die Scheiben--2 und 3--seitlich ausgeübten Druckes wieder anschwillt und seine linsenförmige Gestalt wieder annimmt. Die Lippen--2 und 3--richten sich auf, wobei die Dichtung ihre ursprüngliche Form und Abmessung wieder erhält (Fig. 6).
Die beschriebene Dichtung kann, wie vorher gezeigt, ausgeführt sein. Ein runder Draht aus einem weichen Metall ist zwischen zwei mit Lippen versehenen Scheiben angeordnet und wird hierauf zwischen zwei ebenen Waanden --5a und 5b-eingespannt (Fig. 9). Der Runddraht wird zusammengedrückt und kommt mit den Scheiben--2 und 3--in Berührung, wodurch sie zentriert werden. Darauf füllt er in zunehmendem Masse den noch verfügbaren ringförmigen Zwischenraum zwischen ihm und den Lippen aus und drängt hiedurch die Scheiben in radialer Richtung auseinander, bis dieser Zwischenraum vollkommen ausgefüllt ist (Fig. 8).
Die Lippen-2a und 3a-- können nach irgendeinem Bearbeitungsverfahren, durch Abtragen von Material, durch Gesenkschmieden oder durch spanlose Verformung gebildet sein. Jedoch ist es vorteilhaft, nach einem Verfahren vorzugehen, welches durch Kaltschmieden das Metall in besonders hohem Masse derart härtet, dass die gebildeten Lippen eine stark erhöhte Elastizitätsgrenze aufweisen. Das Zurückfedern und die Verformung werden für diesen Zweck sehr gut. Gleichsam gestatten diese Verfahren, beispielsweise bei einer Scheibe aus einem blau angelassenen Stahl oder einem rostfreien Stahl mit einer Elastizitätsgrenze von 70 kg/mm2 eine Elastizitätsgrenze von 110 bis 130 kg/mm mit einer noch beträchtlichen Dehnung bei den Lippen zu erhalten.
Die Lippen sind demnach sehr elastisch ohne spröde zu sein, wenn sie sich leicht wieder aufrichten, nachdem sie durch den Druck der Flansche im Laufe des Einspannens abgeplattet worden sind.
Bei der Ausführungsart nach Fig. 10 sind zwei gleiche Ringe--la und lb--aus einem weichen
EMI4.1
dem Einbau entspricht, aufweisen. Das Gleichgewicht der Kräfte in der entspannten Dichtung ist stabiler als bei der vorher beschriebenen Ausführungsart, da die Dicke der Scheiben--2 und 3--- grösser sein kann. Ausserdem neigt der Ring--la--dazu, die Scheiben in dem einen und der Ring --lb-- die Scheiben in dem entgegengesetzten Sinn abzuknicken.
Nach Fig. 11 sind die Scheiben--2 und 3--dicker als der Ring Eine ihrer ebenen Flächen liegt in der gleichen Ebene wie die eine ebene Fläche des Ringes ; ihre andere Fläche weist
<Desc/Clms Page number 5>
dagegen an der dem Ring zugewandten Seite einen Vorsprung auf.
An den beiden Scheiben-2 und 3--ist eine im Querschnitt rechteckige Ausnehmung vorgesehen, so dass sich an dem dem Ring--l--zugewandten Rand ein Vorsprung auf den Ring hin bildet. Längs des Ringes ist eine Nut --9-- ausgebildet, die breiter ist als dieser.
Der Flansch--4a--hat eine ebene Fläche ; dagegen weist der Flansch --4a-- einen
EMI5.1
Trennt man die Flansche (Fig. 12), so schwillt der Ring--l--unter der Druckeinwirkung der Scheiben--2 und 3-- ; infolge der Asymmetrie der Ringe erzeugt dieser Druck ein Kräftepaar, das die Ränder der Nut --9-- zangenartig auf den Vorsprung--10--zu drücken versucht. Das Umgreifen dieses Vorsprunges verhindert praktisch, dass sich die Dichtung tellerartig verformt, und die Höhe ändert sich nur in geringem Masse.
Man erhält diese Dichtung wie die oben beschriebene ; es genügt, einen Ring mit kreisförmigem Querschnitt zwischen zwei ebene Wände einzuspannen, von denen die eine einen Ringwulst aufweist, der etwas schmäler ist als der Vorsprung-10--.
In Fig. 13 ist eine Dichtung dargestellt, bei der das Metall des Ringes in den vor dem Schliessen zwischen den beiden elastischen Scheiben-2 und 3-und den Flanschen-4a und 4b-bestehenden Zwischenraum gegossen wird, wodurch die ringförmigen Walste-fla und llbentstehen. Setzt man die Anordnung für den Fall, dass der Ring aus Aluminium besteht, 15 bis 20 min einer Temperatur von etwa 4500C aus, so stellt man fest, dass die Walste-fla und lob-an die Flansche --4a und 4b--anschweissen, während zwischen den übrigen Teilen des Ringes-l--und den Flanschen kein Verschweissen auftritt.
Besteht der Ring-l-nicht aus Aluminium, sondern aus einem andern Metall, so wird der Schweissvorgang für Blei oder Zinn bei einer Temperatur von ungefähr 2000C und für Kupfer, Gold oder Silber bei ungefähr 600 C durchgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Metalldichtung unter Verwendung eines zwischen zwei unabhängigen, konzentrischer
EMI5.2
dass die konzentrischen Ringscheiben (2, 3) aus elastischem Metall oder einer elastischen Legierung und der Dichtungsring (1) aus weichem Metall bestehen, dass das Elastizitätsverhältnis des Werkstoffes für die Scheiben (2, 3) zu dem Ring (1) mindestens fünf beträgt, und dass der Dichtungsring (1) mit linsenförmig verdicktem Querschnitt zwischen den beiden konzentrischen Ringen (2, 3) eingepresst ist.
EMI5.3