DE1067648B - Sealing arrangement for a pressure vessel cover - Google Patents
Sealing arrangement for a pressure vessel coverInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zwischen Deckel und Behälter eines Druckgefäßes, insbesondere eines für hohe Temperaturen und hohe Drücke ausgelegten Druckgefäßes, und zwar eine Dichtungsanordnung, welche hergestellt ist unter Verwendung eines in seinem Querschnitt im wesentlichen keilförmigen, vorzugsweise metallenen Dichtungsringes mit an den Dichtflächen von Deckel und Behälter anliegenden Begrenzungsflächen, darunter einer die Dichtkraft aufnehmenden Stirnfläche und einer konischen Sitzfläche.The invention relates to a sealing arrangement between the lid and the container of a pressure vessel, in particular a pressure vessel designed for high temperatures and high pressures, namely a Sealing arrangement which is made using a substantially in its cross-section wedge-shaped, preferably metal sealing ring with on the sealing surfaces of the cover and Containers abutting boundary surfaces, including an end face absorbing the sealing force and a conical seat.
Bei Hochdruckgefäßen, wie z. B. Scheideanlagen, Schnellerhitzern u. dgl., welche aus einem oben offenen Behälter und einem Verschluß für diesen Behälter bestehen, ist es von höchster Bedeutung, daß die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Verschluß absolut dicht ist, so daß ein Auslecken auch bei höchsten Betriebsdrücken nicht möglich ist. Bisher hat man in der Regel für solche dichte Verbindungen keilförmige Dichtringe verwendet, die aus verformbarem Material, wie Kupfer, Aluminium od. dgl. hergestellt waren.In the case of high pressure vessels, such as B. separators, rapid heaters and the like. Which from one above open container and a closure for this container, it is of the utmost importance that the connection between the container and the closure is absolutely tight, so that there is also leakage highest operating pressures is not possible. So far one has usually for such tight connections Wedge-shaped sealing rings are used that are made of deformable material such as copper, aluminum or the like was.
Bei Ausübung eines Druckes wirkte der Dichtring als Keil und wurde so verformt, daß er eine Dichtung zwischen den anliegenden Teilen bildete. Der Nachteil solcher Dichtungsanordnungen ist es jedoch, daß jedesmal, wenn die Verbindung gelöst wird, der deformierte Dichtring auf seinen Sitz festgefressen ist, so daß er von seinem Sitz heruntergeschlagen, heruntergemeißelt oder sonstwie losgebrochen werden muß. Ein solcher Dichtring kann deshalb nur einmal verwendet werden. Auch passiert es häufig, daß die Paßflächen des Behälters und des Deckels Grübchen bekommen oder sonstwie verletzt werden. Die Folge ist, daß die Verwendung bekannter Dichtanordnungen für Druckgefäße, bei denen die Dichtung häufig gelöst werden muß, erhebliche Kosten verursacht. Es hat sich ferner herausgestellt, daß bei den bekannten Dichtanordnungen, bei denen die Dichtkörper allein als Keile wirken, ein verhältnismäßig großer Schraubenquerschnitt für das Anziehen des Deckels erforderlich ist.When pressure was applied, the sealing ring acted as a wedge and was deformed to form a seal formed between the adjacent parts. The disadvantage of such sealing arrangements, however, is that every time the connection is loosened, the deformed sealing ring is seized on its seat, so that he may be knocked off his seat, chiseled off, or otherwise broken loose got to. Such a sealing ring can therefore only be used once. It also happens often that the The mating surfaces of the container and the lid become dimpled or otherwise injured. The consequence is that the use of known sealing arrangements for pressure vessels in which the seal is frequently loosened must be, causes considerable costs. It has also been found that in the known Sealing arrangements in which the sealing bodies act solely as wedges, a relatively large one Screw cross-section is required for tightening the cover.
Daneben sind auch Dichtungsanordnungen bekannt, welche von einem kegelstumpfförmigen Blechring gebildet sind. Wenn die gegeneinander abzudichtenden Teile bei dieser Dichtungsanordnung von der Dichtkraft gegeneinander gepreßt werden, so erleidet der Dichtungsring eine Flachpressung. Für Hochdruckgefäße sind diese bekannten Dichtungsanordnungen nicht geeignet.In addition, sealing arrangements are also known which are formed by a frustoconical sheet metal ring are. When the parts to be sealed against each other in this sealing arrangement by the sealing force are pressed against each other, the sealing ring suffers a flat pressure. For high pressure vessels these known sealing arrangements are not suitable.
Schließlich ist auch eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der der Dichtungsring ein ovales Profil
besitzt und die Dichtflächen entsprechend gekrümmt sind. Bei dieser Dichtungsanordnung lassen sich die
Dichtungsanordnung
für einen DruckbehälterdeckelFinally, a sealing arrangement is also known in which the sealing ring has an oval profile and the sealing surfaces are correspondingly curved. With this sealing arrangement, the sealing arrangement
for a pressure vessel lid
Anmelder:Applicant:
The Babcock & Wilcox Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)The Babcock & Wilcox Company,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. F. WeickmannRepresentative: Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,and Dr.-Ing. A. Weickmann, patent attorneys,
München 2, Brunnstr. 8/9Munich 2, Brunnstr. 8/9
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. September 1956Claimed priority:
V. St. v. America September 13, 1956
Edward Randolph Hersman, Wadsworfh, OhioEdward Randolph Hersman, Wadsworfh, Ohio
(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden(V. St. A.),
has been named as the inventor
Dichtflächen nur schwer und unter großem Aufwand herstellen. Außerdem beruht bei dieser Dichtungsanordnung die Abdichtung zu einem wesentlichen Teil auf der Kompression des Dichtungsringes. Um eine derartige Kompression herbeizuführen, müßten sehr erhebliche Dichtkräfte angelegt werden.Produce sealing surfaces only with difficulty and with great effort. In addition, is based on this sealing arrangement the sealing to a large extent on the compression of the sealing ring. Around To bring about such a compression, very considerable sealing forces would have to be applied.
Die Erfindung besteht darin, daß die Stirnfläche und die konische Sitzfläche des Dichtungsringes mit den ihnen gegenüberliegenden Dichtflächen von Deckel und Behälter oder Behälterzubehörteilen nach entgegengesetzten Seiten offene Winkelspalte bilden, welche sich bei Anlegen der Dichtkraft durch elastische Verwindung des Dichtungsringes ganz oder teilweise schließen, wobei die Begrenzungsflächen des Dichtungsringes an die Dichtflächen von Deckel und Behälter angepreßt werden.The invention consists in that the end face and the conical seat surface of the sealing ring with the opposite sealing surfaces of the lid and container or container accessories open angular gaps on opposite sides, which become through when the sealing force is applied elastic torsion of the sealing ring completely or partially close, the boundary surfaces of the Sealing ring to be pressed against the sealing surfaces of the lid and container.
Der erfindungsgemäße Dichtungsring ist zweckmäßig aus einem Werkstoff mit hoher Elastizitätsgrenze hergestellt.The sealing ring according to the invention is expediently made of a material with a high elastic limit manufactured.
Zweckmäßig weist der Dichtungsring neben der Stirnfläche und der konischen Sitzfläche eine zylindrische Fläche auf. Der Winkelspalt zwischen der Stirnfläche des Dichtungsringes und der gegenüberliegenden Dichtfläche des Deckeis kann dadurch gebildet sein, daß die Stirnfläche mit der zylindrischen Fläche einen Winkel von mehr als 90° einschließt, oder dadurch, daß die der Stirnfläche des Dichtungsringes gegenüberliegende Fläche des Deckels hinterschnitten ist.In addition to the end face and the conical seat face, the sealing ring expediently has a cylindrical one Surface on. The angular gap between the end face of the sealing ring and the opposite one Sealing surface of the ceiling can be formed in that the end face with the cylindrical Surface encloses an angle of more than 90 °, or in that the face of the cover opposite the end face of the sealing ring is undercut is.
909 639/174909 639/174
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Innenseite des Behälters eine konische Dichtfläche ausgebildet, die mit der entsprechend konischen Sitzfläche des Dichtungsringes zusammenwirkt.According to a preferred embodiment of the invention is on the inside of the container conical sealing surface formed with the corresponding conical seat surface of the sealing ring cooperates.
Die erfindungsgemäße' Dichtungsanordnung läßt sich auch bei Druckgefäßen mit einem Hängedeckel anwenden, welcher von einem in die öffnung des Behälterseingeschraubten Verschlußring getragen ist und durch Zugelemente gegen diesen Verschlußring gepreßt wird. Bei einer solchen Ausführungsform befindet sich die Dichtstelle zwischen dem Hängedeckel und einem an der Innenseite des Verschlußringes angeordneten Druckring, wobei die konische Sitzfläche des Dichtungsringes zusammen mit einer konischen Fläche des Hängedeckels den einen Winkelspalt bildet, während die Stirnfläche des Dichtungsringes mit der gegenüberliegenden Fläche des Druckringes den anderen Winkelspalt bildet.The 'sealing arrangement according to the invention can also be used with pressure vessels with a hanging lid use which of one screwed into the opening of the container Lock ring is worn and is pressed by tension elements against this lock ring. In such an embodiment the sealing point is between the hanging cover and one on the inside of the locking ring arranged pressure ring, the conical seat of the sealing ring together with a conical surface of the hanging cover forms an angular gap, while the face of the sealing ring forms the other angular gap with the opposite surface of the pressure ring.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung. Es stellt darThe drawings show embodiments of the invention. It shows
Fig. 1 einen Schnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Dichtanordnung ausgerüstetes Druckgefäß,.1 shows a section through a pressure vessel equipped with the sealing arrangement according to the invention.
Fig. 2 einen Schnitt durch die Dichtungsstelle der Anordnung nach Fig. 1 in ungespannter Stellung, d. h. vor der Anlegung der Dichtkraft,FIG. 2 shows a section through the sealing point of the arrangement according to FIG. 1 in the untensioned position, d. H. before applying the sealing force,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Dichtungsstelle nach Fig. 2 bei angelegter Dichtkraft,3 shows a section through the sealing point according to FIG. 2 when the sealing force is applied,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung in ungespannter Stellung, d. h. vor Anlegen der Dichtkräft,4 shows a section through a modified embodiment of the invention in the untensioned position, d. H. before applying the sealing force,
Fig. 5 die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform bei angelegter Dichtkraft,Fig. 5 shows the embodiment shown in Fig. 4 with applied sealing force,
Fig. 6 einen Schnitt durch ein Druckgefäß mit einem Hängedeckelverschluß und der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,6 shows a section through a pressure vessel with a hanging lid closure and the one according to the invention Sealing arrangement,
Fig. 7 einen Schnitt durch die Dichtungsstelle der Fig. 6 in ungespannter Stellung, d. h. vor Anlegen der Dichtkraft,FIG. 7 shows a section through the sealing point of FIG. 6 in the untensioned position, i. H. before mooring the sealing force,
Fig. 8 einen Schnitt durch die Dichtungsanordnung nach Fig. 7 bei angelegter Dichtkraft,8 shows a section through the sealing arrangement according to FIG. 7 with the sealing force applied,
Fig. 9 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Dichtungsring,9 shows a plan view of a sealing ring according to the invention,
Fig. 10 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in ungespannter Stellung, d. h. vor Anlegen der Dichtkraft,10 shows a section through a further embodiment of the sealing arrangement according to the invention in the relaxed position, d. H. before applying the sealing force,
Fig. 11 die Ausführungsform der Fig. 10 bei angelegter Dichtkraft.11 shows the embodiment of FIG. 10 with the sealing force applied.
Fig. 1 und 3 zeigen eine Dichtungsanordnung bei einem Druckgefäß 20, auf das ein Deckel 21 mittels eines' Flansches 23^4 aufgeschraubt ist. Das Druckgefäß 20 ist von der Bauart, wie sie im allgemeinen für Scheideanlagen, Schnellkocher, Wärmeaustauscher ,u. dgl. verwendet wird. Er besteht aus einer verhältnismäßig starken Behälterwand 22, die an ihrem einen (nicht eingezeichneten) Ende verschlossen und an ihrem anderen Ende offen ist. Der Deckel 21 besteht aus einem Mittelteil 23 und einem Flansch 23A; in dem Flansch sind in Abständen entlang seines Umfangs Bohrungen 24 für Befestigungsschrauben 25 vorgesehen. Eine axiale Verlängerung 235 des Mittelteils 23 reicht in das Gefäßinnere hinein und hat etwas Luft zur Innenwand des Gefäßes.1 and 3 show a sealing arrangement in a pressure vessel 20, onto which a cover 21 is screwed by means of a flange 23 ^ 4. The pressure vessel 20 is of the type generally used for separators, quick cookers, heat exchangers, and the like. Like. Is used. It consists of a relatively strong container wall 22 which is closed at one end (not shown) and open at its other end. The cover 21 consists of a central part 23 and a flange 23 A; bores 24 for fastening screws 25 are provided in the flange at intervals along its circumference. An axial extension 235 of the middle part 23 extends into the interior of the vessel and has some air to the inner wall of the vessel.
In Fig. 1 erkennt man an der Innenfläche der Behälterwand 22 nächst deren offenem Ende eine abgeschrägte Dichtfläche 26. In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 hat der Dichtungsring 27 im wesentlichen keilförmigen Querschnitt und besteht aus einem Material mit hoher Elastizitätsgrenze. Der Dichtungsring 27 besitzt eine Stirnfläche 27A; an diese Stirnfläche 27A schließt sich nach unten eine innere konische Sitzfläche 27 C und eine äußere zylindrische Fläche 275 an.In FIG. 1, a beveled sealing surface 26 can be seen on the inner surface of the container wall 22 next to its open end. In the embodiment of FIGS. 1 to 3, the sealing ring 27 has a substantially wedge-shaped cross section and consists of a material with a high elastic limit. The sealing ring 27 has an end face 27 A; an inner conical seat surface 27 C and an outer cylindrical surface 275 adjoin this end face 27A at the bottom.
Wenn der Dichtkörper 27 in die öffnung des Behälters eingesetzt ist, ohne daß eine Dichtkraft angelegt ist, so bildet die Dichtfläche 26 mit der konischen Sitzfläche 27 C einen Winkelspalt 5 und eine Dichtfläche 23 C des Deckels 21 mit der Stirnfläche 27^i einen Winkelspalt A; der Winkelspalt 5 ist gleich oder größer als der Winkelspalt A. Wird eine Dichtkraft angelegt, nämlich durch gleichmäßiges Anziehen der, Befestigungsschrauben 25, so verschiebt sich ·— wie dies in Fig. 3 dargestellt ist — der Dichtungsring 27 nach unten, \vobei die mit O bezeichnete Kraft eine Verdrillung des Dichtungsringes in Richtung des Pfeiles P bewirkt. Die Elastizitätsgrenze wird bei dieser Verformung nicht überschritten. Die Winkelspalte A und B lassen die Verdrillung des Dichtungsringes zu und schließen sich teilweise, wie Fig. 3 zeigt, so daß eine gut dichtende Flächenberührung zwischen den Dichtflächen des Gefäßes und des Deckels und den Begrenzungsflächen des Dichtungsringes eintritt.If the sealing body 27 is inserted into the opening of the container without a sealing force being applied, the sealing surface 26 forms an angular gap 5 with the conical seat surface 27 C and a sealing surface 23 C of the lid 21 forms an angular gap A with the end surface 27 ^ i ; the angular gap 5 is equal to or greater than the angular gap A. If a sealing force is applied, namely by evenly tightening the fastening screws 25, the sealing ring 27 moves downward - as shown in FIG The force marked O causes the sealing ring to twist in the direction of arrow P. The elastic limit is not exceeded during this deformation. The angular gaps A and B allow the sealing ring to twist and close partially, as shown in FIG. 3, so that a well-sealing surface contact occurs between the sealing surfaces of the vessel and the lid and the boundary surfaces of the sealing ring.
Die in dem Dichtungsring 27 gespeicherte Torsionsenergie bewirkt ein automatisches Abspringen des Dichtungsringes von der Dichtfläche 26, wenn die Dichtkraft aufhört; der Dichtungsring nimmt seine unverdrillte Form wieder an.The torsional energy stored in the sealing ring 27 causes it to jump off automatically the sealing ring from the sealing surface 26 when the sealing force ceases; the sealing ring takes his untwisted shape again.
In der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 ist der Winkelspalt A dadurch gebildet, daß der von den Flächen 27^4 und 275 eingeschlossene Winkel etwas größer ist als 90°. Eine Spaltöffnung von 1° und 30' ist für den Winkelspalt A ausreichend.In the embodiment of FIGS. 2 and 3, the angular gap A is formed in that the angle enclosed by the surfaces 27 ^ 4 and 275 is slightly greater than 90 °. A gap opening of 1 ° and 30 'is sufficient for the angular gap A.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine abgeänderte Aus-' führungsform der Erfindung. Die Abänderung liegt darin, daß der Winkelspalt Ä durch Hinterschneidung der Fläche 23 C des Flansches 23' gebildet ist, während der von den Flächen 27^4' und 275' am Dichtungsring 27' eingeschlossene Winkel gleich 90° ist.4 and 5 show a modified embodiment of the invention. The modification is that the angular gap A is formed by undercutting the surface 23 C of the flange 23 ', while the angle enclosed by the surfaces 27 ^ 4' and 275 'on the sealing ring 27' is equal to 90 °.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung; bei dieser Ausführungsform ist ein Gefäß 50 mit einem Hängedeckelverschluß 51 verwendet. Das Gefäß 50 ist nächst seinem offenen Ende mit einem Innengewinde versehen; dieses Innengewinde ist mit dem Außengewinde eines Stützrings 53 verschraubt. In dem Stützring 53 ist mittels Be-. festigungsschrauben 54 ein Deckel 55 hängend befesti'gt. Der Deckel 55 ist bei 56 nach oben verjüngt.Figures 6 to 8 show a third embodiment of the invention; in this embodiment a vessel 50 with a hanging lid closure 51 is used. The vessel 50 is next to its open end provided with an internal thread; this internal thread is with the external thread of a support ring 53 screwed. In the support ring 53 is by means of loading. fastening screws 54 a cover 55 is fastened in a hanging manner. The cover 55 is tapered at 56 upwards.
Den Übergang bildet eine konische Dichtfläche 57; auf diese ist . der Dichtungsring aufgesetzt. Nach Bedarf ist ein Druckring 58 zwischen dem Stützring 53 und dem Dichtungsring 59 vorgesehen.A conical sealing surface 57 forms the transition; on this is. the sealing ring put on. To If necessary, a pressure ring 58 is provided between the support ring 53 and the sealing ring 59.
An dem Dichtungsring 59 ist eine Stirnfläche 59 A ausgebildet. An diese schließen sich nach unten eine Zylinderfläche 595 und eine innere, konische Fläche 59C an; die Zylinderfläche 595 und die konische Fläche 59 C bilden zusammen einen Keil 60. Die Dichtfläche 58^4 des Druckrings und die konische Sitzfläche 57 des Deckels bilden mit den Begrenzungsflächen 59^4 und 59 C des Dichtungsringes in ungespannter Stellung, wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, Winkelspalte D bzw. E. An end face 59 A is formed on the sealing ring 59. This is followed by a cylindrical surface 595 and an inner, conical surface 59 C at the bottom; the cylinder surface 595 and the conical surface 59 C together form a wedge 60. The sealing surface 58 ^ 4 of the pressure ring and the conical seat surface 57 of the cover form with the boundary surfaces 59 ^ 4 and 59 C of the sealing ring in the untensioned position, as shown in FIG can be seen, angle column D or E.
Bei Anziehen der Schraubenbolzen 54 wird eine Dichtkraft Q erzeugt; diese Kraft Q bewirkt ein Drillmoment in Richtung des Pfeiles R, wodurch der Dichtungsring verdreht wird und in Dichtstellung kommt (Fig. 8). Bei dieser Verschlußart trägt der Innendruck zur Dichtung bei; je größer er wird, um so dichter wird die Verbindung.When the screw bolts 54 are tightened, a sealing force Q is generated; this force Q causes a twisting moment in the direction of arrow R, as a result of which the sealing ring is twisted and comes into sealing position (FIG. 8). In this type of closure, the internal pressure contributes to the seal; the bigger it gets, the closer the connection becomes.
Bei einem Nachlassen des Drucks und einer Lösung der Schraubenbolzen 54 kehrt der Dichtungsring durch Entspannung der Torsionsenergie in seine unverdrillte Form zurück und löst sich dabei von den Dichtflächen des Deckels und des Druckringes.When the pressure is released and the bolts 54 loosen, the sealing ring reverses by relaxing the torsional energy back into its untwisted form and thereby separates from the Sealing surfaces of the cover and the pressure ring.
Es ist festgestellt worden, daß bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes 27 oder 59 ein geringerer Befestigungsschraubenquerschnitt notwendig ist als bei bekannten Dichtungsanordnungen.It has been found that when using a sealing ring according to the invention 27 or 59 a smaller fastening screw cross-section is necessary than with known sealing arrangements.
Die Fig. 10 und 11 zeigen schließlich eine Dichtungsanordnung die der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsform äquivalent ist, wobei aber der Winkelspalt D' anders erzeugt ist. Es ist nämlich die Dichtfläche des Druckringes 58' abgeschrägt, so daß sie gegen die Stirnfläche 59^i' des Dichtungsringes eine Neigung hat.Finally, FIGS. 10 and 11 show a sealing arrangement which is equivalent to the embodiment shown in FIGS. 6 to 8, but the angular gap D 'being produced differently. It is namely the sealing surface of the pressure ring 58 'beveled so that it has an inclination against the end face 59 ^ i' of the sealing ring.
Claims (7)
Britische Patentschriften Nr. 739491, 495 874,
665;Considered publications:
British Patent Nos. 739491, 495 874,
665;
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1067648XA | 1956-09-13 | 1956-09-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1067648B true DE1067648B (en) | 1959-10-22 |
Family
ID=22313123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEB45302A Pending DE1067648B (en) | 1956-09-13 | 1957-07-12 | Sealing arrangement for a pressure vessel cover |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1067648B (en) |
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