DE202012101483U1

DE202012101483U1 - Dichtung für eine Flanschverbindung

Info

Publication number: DE202012101483U1
Application number: DE202012101483U
Authority: DE
Original assignee: SIEKMANN ECONOSTO ARMATUREN und DICHTUNGSTECHNIK GmbH; Siekmann Econosto Armaturen- und Dichtungstechnik GmbH
Current assignee: ZELLNER, NORBERT, DE
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2022-04-21

Abstract

Dichtung (10, 10', 20) für eine Flanschverbindung, mit einem Körper, der eine erste Dichtfläche (11, 11', 21) und eine zweite Dichtfläche (12, 12', 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Dichtflächen (11, 11', 12, 12', 21, 22) eine sich radial nach außen erstreckende Nut (14, 24) in dem Körper ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Flanschverbindung, mit einem Körper, der eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist, sowie eine Flanschverbindung.
In verfahrenstechnischen Anlagen werden an die Zuverlässigkeit von Dichtungen hohe Anforderungen gestellt. Dabei sind Flanschverbindungen unterschiedlichsten Drücken, Temperaturen und Medien ausgesetzt. In 5 ist eine Flanschverbindung nach dem Stand der Technik mit einem ersten Bauteil 1, einem zweiten Bauteil 2 und einer dazwischen angeordneten ringförmigen Dichtung 8 gezeigt, die einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Um eine Abdichtung zwischen den Bauteilen 1 und 2 herzustellen, werden diese gegeneinander verspannt, wobei an dem Bauteil 1 ein Flansch 3 mit einer Öffnung 4 und an dem Bauteil 2 ein Flansch 5 mit einer Öffnung 6 ausgebildet ist und eine Spannschraube durch die Öffnungen 4 und 6 gesteckt wird. Dadurch können die Bauteile 1 und 2 an den Flanschen 3 und 5 zueinander gezogen werden, wobei die Flansche sich beim Verspannen der Schrauben neigen. Dies führt dazu, dass auch im Bereich der ringförmigen Dichtung 8 die Flächenpressung unterschiedlich groß ist. Gerade beim Einsatz einer Kammprofildichtung werden die radial äußeren Bereiche der Dichtung 8 stärker zusammengedrückt als im inneren Bereich. Durch die sogenannte Flanschrotation kommt es zur Entlastung der zum Rohrraum gewandten Dichtungsflächen, was die Breite der Dichtungsfläche reduziert. Dies kann zu Undichtigkeiten führen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtung für eine Flanschverbindung zu schaffen, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Dichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist zwischen den Dichtflächen eine sich radial nach außen erstreckende Nut in dem ringförmigen Körper der Dichtung ausgebildet. Dadurch können die Dichtflächen bei einer Belastung, beispielsweise beim Verspannen der Flansche, leicht zueinander geneigt werden, so dass eine gleichmäßigere Flächenpressung vorhanden ist. Selbst bei einer gewissen Flanschrotation können die Dichtflächen durch die Anordnung der Nut elastisch geneigt werden und die Dichtfläche wird nicht reduziert. Dies gewährleistet eine zuverlässige Abdichtung, gerade auch bei hohen Klemmpressungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Nut über mehr als 50% der Breite der Dichtflächen, insbesondere um mehr als 70%. Dadurch ist der Körper im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und kann eine gewisse Verformung der Dichtflächen durch Neigung zulassen. Die Breite der Nut in axiale Richtung kann in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 2 mm, insbesondere 0,5 mm und 1 mm, liegen. Die Breite der Nut kann zwischen 10% und 30% des Abstandes der Dichtflächen betragen.
Die Dichtung besteht vorzugsweise aus einem ringförmigen Körper aus Metall, der einstückig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann. Der ringförmige Körper umgibt dann eine kreisförmige Leitung zwischen zwei Bauteilen. Statt eines ringförmigen Körpers kann auch ein rechteckförmiger, quadratischer, vieleckiger, ovaler oder leistenförmiger Körper als Dichtung vorgesehen werden, beispielsweise für rechteckförmige Wärmetauscher oder andere Einsatzzwecke, bei denen Flansche um eine Dichtung verspannt werden.
Vorzugsweise sind die Dichtflächen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und werden dann beim Verspannen relativ zueinander geneigt. Als Material kann die Dichtung aus einem Weichmetall bestehen, aber auch Verbundmaterialien oder mehrschichtige Materialien können eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtfläche als Flachdichtung eben ausgebildet. Alternativ kann die Dichtfläche auch profiliert ausgebildet sein, insbesondere mit einem Kammprofil, wobei ringförmige Rippen in axiale Richtung hervorstehen. Auch ein solches Kammprofil wird im Sinne der Anmeldung als ”Dichtfläche” bezeichnet. Zudem kann die Dichtfläche auch in axiale Richtung gewölbt ausgebildet sein, wodurch sich besonders hohe Anpressdrücke erreichen lassen.
Erfindungsgemäß wird auch eine Flanschverbindung mit zwei Bauteilen bereitgestellt, zwischen denen eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtflächen der Dichtung sind nach dem Verspannen vorzugsweise in einem Winkel zwischen 0,5° bis 4°, insbesondere 0,7° bis 2° zueinander geneigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Ansicht durch eine erfindungsgemäße Flanschverbindung;
2 eine geschnittene Seitenansicht durch die Dichtung der Flanschverbindung der 1;
3 eine geschnittene Ansicht durch eine modifizierte Dichtung;
4 eine geschnittene Ansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung, und
5 eine Flanschverbindung nach dem Stand der Technik.
In 1 ist eine Flanschverbindung mit einem ersten Bauteil 1 und einem zweiten Bauteil 2 gezeigt, zwischen denen eine ringförmige Dichtung 10 angeordnet ist. Die Dichtung 10 besitzt eine erste Dichtfläche 11, die einer ebenen Fläche des Bauteils 1 zugewandt, ist, sowie eine zweite Dichtfläche 12, die einer ebenen Fläche des Bauteils 2 zugewandt ist. Die Dichtflächen 11 und 12 sind im Wesentlichen parallel angeordnet. An der Innenseite weist die Dichtung 10 eine Kante 13 auf, die mit den rohrförmigen Bauteilen 1 und 2 abschließen kann.
Die Dichtung 10 besitzt eine Nut 14, die sich radial nach außen erstreckt und sich über mehr als 60% der Breite der Dichtung 10 in radiale Richtung erstreckt. Dadurch besitzt die Dichtung 10 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel 15 und einen zweiten Schenkel 16, die über einen Basisabschnitt 17 benachbart zu der Kante 13 miteinander verbunden sind.
Wird die Flanschverbindung nun verspannt, indem ein Spannelement durch die Öffnungen 4 und 6 an den Flanschen 3 und 5 eingesteckt wird und zusammengezogen wird, beispielsweise durch Schrauben und Muttern, werden die Flansche 3 und 5 leicht zueinander geneigt, wie dies in 1 schematisch eingezeichnet ist. Die Flansche 3 und 5 sind dann in einem Winkel α zueinander angeordnet, der meist in einem Bereich zwischen 0,5° und 5° liegt, je nachdem, wie hoch die Spannkräfte sind und wie die Flansche 3 und 5 ausgestaltet sind. Damit eine solche Flanschrotation nicht die wirksame Breite der Dichtflächen 11 und 12 vermindert, führt die Neigung an den Flanschen 3 und 5 und den Bauteilen 1 und 2 dazu, dass die Schenkel 15 und 16 ebenfalls zueinander gedrückt werden, wobei die Nut 14 die notwendige Elastizität an der Dichtung 10 bereitstellt, damit die Dichtflächen 11 und 12 ebenfalls geneigt zueinander ausgerichtet werden können, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5° und 3°. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Flächenpressung im Bereich der Dichtflächen 11 und 12.
In 2 ist die Dichtung 10 der Flanschverbindung der 1 im Detail dargestellt. Der ringförmige Körper besitzt in axiale Richtung eine Breite B zwischen 2 mm und 10 mm, insbesondere 3 mm und 5 mm. Die Breite b der Nut 14 in axiale Richtung liegt in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1 mm, insbesondere 0,6 mm und 0,8 mm.
In radiale Richtung weist die Nut 14 eine Länge l von 5 mm bis 15 mm, insbesondere 8 mm bis 12 mm, auf, während die Länge L der Dichtungsflächen 11 und 12 etwa 10 mm bis 18 mm, insbesondere 11 mm bis 15 mm, beträgt. Die Länge l der Nut 14 beträgt etwa 50% bis 80% der Länge L der Dichtflächen 11 und 12. Die in 2 dargestellte Nut 14 weitet sich zum offenen Ende hin auf, beispielsweise in einem Winkel zwischen 5° und 25°. Es ist auch möglich, die Breite der Nut 14 zum offenen Ende hin konstant zu halten, damit die Bearbeitung der Nut 14 am offenen Ende entfällt.
Die in 2 gezeigte Dichtung ist als Kammprofildichtung ausgebildet und besitzt Dichtflächen 11 und 12 mit ringförmigen Rippen, die in axiale Richtung geringfügig hervorstehen. Auch andere Arten von Profilierungen sind im Bereich der Dichtflächen 11 und 12 möglich und sollen im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Dichtfläche angesehen werden.
In 3 ist eine modifizierte Dichtung 10' gezeigt, die statt gewellten Dichtflächen 11 und 12 ebene Dichtflächen 11' und 12' aufweist. Im Übrigen ist die Dichtung 10' wie die Dichtung 10 in 2 ausgebildet.
Die Nuten 14 bei den Dichtungen 10 und 10' können durch Fräsen, Lasern oder andere spanabhebende Verfahren hergestellt werden, wobei die Dichtungen 10 und 10' als einstückige Metallteile hergestellt sind.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung 20 gezeigt, die eine obere gewölbte Dichtfläche 21 und eine untere gewölbte Dichtfläche 22 aufweist. Die Dichtung 20 besteht aus zwei Ringen, die in axiale Richtung gewölbt ausgebildet sind und an einer Innenkante 23 miteinander verbunden sind. Zwischen den Ringen 25 und 26 ist eine Nut 24 ausgebildet, die ebenfalls gewölbt ausgebildet ist, wobei die Ringe 25 und 26 im Bereich der Innenkante 23 an einer Anlagefläche 27 aneinander anliegen und dort miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben. Auf der zu der Innenkante 23 gegenüberliegenden Seite sind die Ringe 25 und 26 mit einem Spalt 28 zueinander angeordnet, der die nach außen offene Mündung der Nut 24 bildet. Der Spalt 28 kann eine Breite zwischen 0,1 mm und 2 mm, insbesondere 0,2 mm bis 0,8 mm, besitzen, damit die Ringe 25 und 26 in einem gewissen Maß elastisch zusammengedrückt werden können.
Die Dichtung 20 besitzt Dichtflächen 21 und 22, die beim Einbau in eine Flanschverbindung nur in einem Teilbereich der möglichen Dichtfläche an dem benachbarten Bauteil anliegen. Als Dichtfläche 21 und 22 wird jedoch derjenige Bereich bezeichnet, der zur Abdichtung eingesetzt werden könnte, auch wenn bei Anlage an einem Bauteil nur ein kleinerer Bereich dieser Fläche an dem Körper anliegt.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dichtungen 10, 10' und 20 aus Metall hergestellt. Es ist natürlich auch möglich, andere Werkstoffe einzusetzen, beispielsweise Verbundwerkstoffe mit Metall, beschichtete Metallwerkstoffe oder Kunststoffe. Die Dichtflächen 11, 11', 12, 12' können beispielsweise mit PTFE oder Graphit als Weichstoff beschichtet sein.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Bauteil
3: Flansch
4: Öffnung
5: Flansch
6: Öffnung
10, 10': Dichtung
11, 11': Dichtfläche
12, 12': Dichtfläche
13: Kante
14: Nut
15: Schenkel
16: Schenkel
17: Basisabschnitt
20: Dichtung
21: Dichtfläche
22: Dichtfläche
23: Innenkante
24: Nut
25: Ring
26: Ring
27: Anlagefläche
28: Spalt
α: Winkel
B: Breite des ringförmigen Körpers
b: Breite der Nut
L: Länge der Dichtungsflächen
l: Länge der Nut

Claims

Dichtung (10, 10', 20) für eine Flanschverbindung, mit einem Körper, der eine erste Dichtfläche (11, 11', 21) und eine zweite Dichtfläche (12, 12', 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Dichtflächen (11, 11', 12, 12', 21, 22) eine sich radial nach außen erstreckende Nut (14, 24) in dem Körper ausgebildet ist.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (14, 24) sich in radiale Richtung über mehr als 50% der Breite der Dichtflächen (11, 11', 12, 12', 21, 22) erstreckt, vorzugsweise um mehr als 70%.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Nut (14, 24) zwischen 10% bis 30% des Abstandes (B) der Dichtflächen (11, 11', 12, 12') beträgt.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (14, 24) eine Breite (b) zwischen 0,2 mm und 2 mm aufweist, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ringförmig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Metall hergestellt ist.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (11, 11', 12, 12') im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und beim Verspannen relativ zueinander geneigt werden.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper einstückig hergestellt ist.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (11', 12') als Flachdichtungen eben ausgebildet sind.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (11, 12) als Kammprofildichtungen mit ringförmigen oder leistenförmigen Rippen ausgebildet sind.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (21, 22) in axiale Richtung gewölbt ausgebildet sind.
Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (20) zwei Ringe (25, 26) aufweist, die an ihren Innenseiten miteinander verbunden sind.
Flanschverbindung mit zwei Bauteilen (1, 2), zwischen denen eine Dichtung (10, 10', 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Flanschverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (11, 11', 12, 12') in einem Winkel zwischen 0,5° und 4° insbesondere 0,7° bis 2°, zueinander geneigt sind.