DE2045132C3

DE2045132C3 - Dichtungsring für ineinander steckbare Rohre hoher thermischer Belastung

Info

Publication number: DE2045132C3
Application number: DE2045132A
Authority: DE
Inventors: Fred Alton South Gate Calif. Greenwald (V.St.A.)
Original assignee: General Connectors Corp
Current assignee: Meggitt Simi Valley Inc
Priority date: 1970-09-11
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1978-10-26
Also published as: DE2045132B2; DE2045132A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring nach dem Gattungsbegriff von Patentanspruch 1.

Bekannt sind derartige Dichtungsringe für die in Rede stehende Anwcndung(US-PS 3 H)UIl¹-)). wobei tier Dichtungsring einen elastischen Kern aufweist, von dessen paarweise einander gegenüberliegenden Seitenflächen im ungepreßten Zustand - bezögen auf die Ringachse - die radialen Seitenflächen konvex und die axialen Seitenflächen konkav gekrümmt sind; der elastische Kern ist von einem mit einem Elastomer imprägnierten Gewebe vollständig anliegend umschlossen und der in einer Muffenringnut angeordnete Dichtungsring in eingebautem Zustand zwischen Rohrende und Muffe radial gepreßt. Bei stirnseitig einander gegenüberliegenden Rohrenden werden zwei derartige Dichtungsringe durch die Muffe übergriffen und gehaltert. Die beiden Rohrenden können mittels an gesonderten Flanschen angreifender Zugkahel gegenseitig verspannt werden. Dichtungsringe der vorbekannten Konstruktion eignen sich jedoch nicht zum Einsatz für Muffenverbind"ngen, welche hoher Druckbelastung und thermischer Belastung ausgsetzt sind. Bei Druckerhöhungen innerhalb der Rohre wirkt der Druck auch an den von der Muffe übergriffenen Dichtungsringen ein, vorzugsweise an den druckseitigen konkav geformten radialen Seitenflächen der beiden Dichtungsringe. Da die Dichtungsringe in ihren fviuffenringnuten sowohl axial als auch radial im wesentlichen sicher gehalten sind, führen Druckerhöhungen nur zu allenfalls geringer Deformation der Dichtungsringe, ohne daß hierdurch die Dichtungseigenschaft am Innenumfang der Dichtungsringe verbessert würde. Bei hoher thermischer Belastung und gegebenenfalls auftretender mechanischer Einwirkung ist es jedoch bei derartigen Rohrverbindungen wichtig, daß auch starke Druckerhöhungen vom Dichtungsring aufgenommen werden, derart, daß sich die Dichtungseigenschaft bei erhöhten Drücken und trotz thermischer Belastung verbessert. Diesem Umstand kommt große Bedeutung zu, wenn die zu verbindenden Rohre beispielsweise im Flugzeugbau verwendet werden und zur Steuerung dienendes hydraulisches Medium führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Dichtungsring der in Rede stehenden Art so auszubil-

!> den, daß dieser trotz hoher thermischer Belastung bei Druckerhöhungen in verstärkendem Maße gegenüber der abzudichtenden Rohrfläche wirkt, ohne daß bei geringen Leitungsdrücken eine radiale Pressung bzw. Vorspannung erforderlich wäre.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der radial sich erstreckende Teil des Ringkörpers aus einem ebenen Wandteil besteht, daß der axial sich erstreckende Teil im Zustand ohne Lcitungsmitteldruckbeaufschlagung als halbtoroidförmi-

4-, gcr Wandteil, bezogen auf die Ringachse, konkav gekrümmt ist, und daß der elastische Körper innerhalb des halbtoroidförmigen Wandteils an diesem anliegt und nur teilweise durch das Gewebe so umschlossen ist, daß er dem Lcitungsmitteldruck unmittelbar ausgesetzt ist.

Der Dichtungsring liegt ohne Lcitungsmitteldruckbcaufschlagung als halbtoroidförmiger Wandteil entlang einer langcntialen Bcrührungslinic am inneren Rohrkörper an. wobei der elastische Körper die erfor-

-,s derliche minimale Verspannung des Dichtungsringes gegenüber dem inneren Rohrkörper vermittelt. Bei Lcitungsmittcldruckbeaulschlagung vermag sich der Dichtungsring unter sclbstverstärkender Dichtungsanlage am inneren Rohrkorpcr /u verformen, derart.

_W) daß sowohl der elastische Körper als auch der aus einem mit einem Elastomer imprägnierten Gewebe bestehende Ringkörper unter flächiger Verformung am inneren Rohr anliegen. Die Verformung des unmittelbar am inneren Rohr anliegenden Ringkörpers gcschicht im wesentlichen symmetrisch zu beiden Seiten der ursprünglich bestehenden tangentialen Berührungslinie, d. h. es besteht keine Gefahr, daß der Dichtungsring von der Druckseitc der beiden Rohre

her abgehoben wird. Mil anderen Worten, ein sog. »blow oul« wird vermieden, da die am axial gerichteten freien Ende des Diehtungsrings einander entgegenwirkenden Differentialdruckkräfte so bemessen sind, daß die Diehtungauf das innere Rohr aufgepreßt und an dieser unter Verformung abgeflacht wird.

Eine im Sinne der Druckbeaufschlagung vorteilhafte Ausgestaltung des Dichtungsrings sieht vor, daß der elastische Körper aus tinem halbtoroidförmigen Elastomerkern besteht, der in dem durch den halbtoroidformigen Wandteil gebildeten Hohlraum eingebettet und mit dem halbtoroidformigen Wandteil verbunden ist. Dies bedeutet, daß der Elastomerkern von der Druckseite her betrachtet große Fläche besitzt und auf ihn einwirkende Druckkräfte unmittelbar auf den ihn umgebenden Ringkörper abgeben kanrt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen nufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. I ist eine Schnittansicht des erfindun^sgemaßen Dichtungsrings im Zustand ohne Leitungsmitteldruckbeaufschlagung;

Fig. 2 ist eine entsprechende Schnittansicht im Zustand der Leitungsmitteldruckbeaufschlagung;

Fig. 3 ist eine Einzelschnittansicht des Dichtungsrings nach einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Dichtungsrings gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 5 ist eine Einzelschnittansicht eines Dichtungsrings gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 6 ist eine Einzelschnittansicht eines Dichtungsrings nach einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 7 ist eine Einzelschnittansicht eines Dichtungsrings gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.

In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform weist der Dichtungsring einen Ringkörper aus einem mit einem Elastomer imprägnierten Gewebe auf, wobei je nach Größe und Verwendungszweck eine oder mehrere Gcwebelagen 1 verwendet werden. Bei dem hierbei verwendeten Gewebe kann es sich um Glasfasern oder Asbest handeln, insbesondere wenn der Dichtungsring im Bereich hoher Temperaturen verwendet wird. Je nach Verwendungszweck können aber auch andere Gewebematerialien verwendet werden. Die Gewebelagen werden mit einem Elastomer imprägniert. /. B. mit Silikon-Elastomeren, wenn bei der Verwendung des Dichtungsringes hohe und-oder extrem niedrige Temperaturen vorliegen. Sowohl die Dicke als auch die Anzahl der Gewebelagen 1 können, wie vorstehend dargelegt, den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechend gewählt werden.

Inderin den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausfuhrungsform besitzt der aus den Gewebelagcn 1 gebildete Ringkörper im wesentlichen J-formigen Querschnitt, d. h. der Ringkörper weist einen radial sich erxtrckkenden Teil in Form eines ebenen Wandteils 2 und einen halbturoidfurmigen. Wandteil 3 auf: Die vorgenannte Formgebung existiert im Zustand ohne Leitungsmitteldruckbeaufschlagüng der Dichtung. Am halbtoroidformigen Wandteil 3 ist die Dichtungsfläche 4 des Dichtungsrings vorgesehen. Im Ringquerschnitt, d. h. im Zustand ohne LcilungsmiUeldruckbeaufschlagung innerhalb des halbtoroidformigen Wandleils3. ist ein elastischer Korper 5 eingesetzt. Bei der in den Fig. I und 2 dargestellter» Ausiuhrungsform besteht der elastische Korper ab halbtoroidförmige^r Elastomerkern 5'. Als Elastomermate-

■> rial des Elastomerkerns 5' kann das zum Tranken der Gewebeeinlagen 1 verwendete Elastomer verwendet werden.

Am Wandteil 2 kann eine Schicht 6 aus einem mit den Gewebelagen verschweißten Elastomer vorgesehen sein. Es ist zweckmäßig, eine Lücke 7 (Fig. 1) freizulassen, die den Elastomerkern 5' von der Schicht 6 trennt.

In den Dichtungsring ist ein innerer Rohrkörper 8 eingeschoben, wobei der Dichtungsring im Zustand

ι's ohne Lentungsmitteldruckbeaufschlagung in der aus Fig. 1 e:sichtlichen Weise am inneren Rohrkorper 8 anliegt. Der Dichtungsring ist im Bereich des Wandteils 2 mit einem äußeren Rohrkörper 9 verbunden, welcher einen nach innen gebogenen Flansch 10 und

M einen Haltering 11 aufweist. Dtr Flansch 10 und der Haltering 1* bilden zusammen einen Ringraum zur Aufnahme des Wandteils 2 mit der vchichl 6.

Wenn der Dichtungsring in der in Fig. i dargestellten Form eingesetzt und Hit/t- und Druck ausgesetzt

2> ist. dann verformen sich der ursprunglich halbtoroidförmige Wandteil 3 und der Elastomerkern 5' in der aus Fig. ?. ersichtlichen Weise. Dabei nimmt die in Fig. 2 mit 13 bezeichnete Dichtungsfläche zu. Die Gewebelagen sind biegbar, doch von hoher Festigkeit

in und können insbesondere in dem in Fig. 2 mit 14 bezeichneten Abschnitt verformt werden, also in dem Bereich, an dem der Wandteil 2 in den Wandteil 3 übergeht.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des

Γι Dichtungsrings ähnelt der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, doch ist im Elastomerkern 5' eine Ausnehmung 14 zur Aufnahme einer Innenfeder 16 vorgesehen. Im Betrieb nimmt die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform im wesentlichen die aus

4n Fig. 2 ersichtliche Konfiguration ein. Die Innenfcder 16 übt auf den in radialer Richtung inneren Bereich eine größere Andrückkraft als gegenüber den äußeren Abschnitten des Dichtungsringes aus. derart, daß sich bei erhöhten Belastungen eine verbesserte Dichtung

4> ergibt.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Dichtungsrings dargestellt, bei welcher parallel /urn Wandteil 2 ein zweiter, radial gerichteter Wandteil 18 verläuft Ein Verbindungsstück 23 eines äußeren Rohrkörpers

>n ist mit einer Vertiefung 24 versehen, die /ur Aufnahme des Dichtungsrings dient.

Im Dichtungsring ist ein elastischer Körper 29 eingesetzt, welcher eine i'xial sich erstreckende Öffnung besitzt. Diese Öffnung is¹ in Fluchtung mit einer im

v> Wandttil 18 vorgesehenen Öffnung 21. die als Druckmitteleinlaß ausgebildet ist. Das in den Rohrkörpern geforderte Drucknvüel gelangt somit über die Öffnung 21 in den elastischen Korper, welcher vorzugsweise als Elastomerkern ausgebildet ist. derart, daß

bo der radial innere Teil desselben in der aus Fig 2 ersichtlichen Weise ^ngeflacht wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausfuhrungsform lies Dichtungsrings kennzeichnet sich wie die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform gegenüber der nach

M Fig. 1 durch U-Formgebung, wobei der Ringkörper einen Wandteil 17 und einen parallel zu diesem sich erstreckenden Wandteil 18 aufweist. Die beiden Wandteile sind durch einen halbtoroidformigen

Wandteil 19 miteinander verbunden (Fig. 4 und 5). Ein elastischer Körper 25. vorzugsweise als Elastomerkern ausgebildet, füllt den von den Wandtcilen 17, 18, 19 gebildeten Zwischenraum aus, wobei der Elastomer kern an den den Wandteilen 17 und 18 zugewandten Seiten Rillen 26 aufweisen kann. Der EIastomerkcrn kann inif den vorgenannten Wandleileil auch fest verbunden sein.

Bei der in Fig. ft dargestellten Ausführungsform ist der elastische Körper aus einem mil dem ersten Waridleil und dem zweiten Wandteil verbundenen Eiaslörherköfper gebildet ü'ricl Weist sowohl einen mittleren radialen Schlitz 27 als auch eine gemäß Fig. 6 nach rechts gerichtete Öffnungsverbindung auf, welche mit einer öffnung 28 im Wandteil 18 fluchtet. Auf diese Weise kann das in den Rohrkörpern bestehende Druckmittel über die öffnung 28 Und über die im Elaslomcrkörpcr bestellende öffnungsierbindtütg in t!:is !stnsrs des Elsstoröerkörpers bzw. -kerns gelangen, derart, daß dieser bei Druckbeaufschlagung abgeflacht und mit größerer Fläche auf den inneren Rohrkörper aufgepreßt wird.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind ebenfalls Gewebelügen ftf it ll-förffligeiii Querschnitt verwendet, doch besteht der elastische Körper aus einer Innenfeder 16. Es wurde somit auf einen Elastomerkern verzichtet. Im Wandteil 18 ist sviederutri eine öffnung 28 ausgebildet, derart, daß eine hinderungsfreie Druekmittclvcrbindung in den zwischen den Wandtcilen bestehenden Raum des Dichtungsringes besteht.

Bczügszeichenlisle

Gewebclagc

Wandteil

Diehtungsflächc

Elastischer Körper
5' Elastomcrkcrn
6 Schichtfolie

8 Innerer Rohrkörper

9 Äußerer R.Qhrkiirⁿcr
Flansch
Haltering
Diehtungsflächc
Abschnitt

15 Ausnehmung

16 Innenfeder

17 Wandteil

18 Wandtcij

19 Wandtcii

20 Elastischer Körper

21 öffnung

23 Verbindungsstück

24 Vertiefung

25 Elastischer Körper

26 Rille

27 Schlitz

28 öffnung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsring für ineinander steckbare Rohre hoher thermischer Belastung, wobei der Dichtungsring im Ringraum zwischen äußerem Rohrkörper und eingeschobenem innerem Rohrkörper angeordnet ist, welcher Dichtungsring einen Ringkörper aus einem mit einem Elastomer imprägnierten Gewebe und einen radial sich erstreckenden Teil zum Zwecke der dichtenden Anlage an einer radial gerichteten ebenen Fläche des äußeren Rohrkörpers sowie einen axial sich erstreckenden Teil zum Zwecke der dichtenden Anlage an der gegenüberliegenden Zylinderfläche des inneren Rohrkörpers aufweist, und mit einem innerhalb des Ringquerschnitts vorgesehenen elastischen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß der radial sich erstreckende Teil des Ringkörpers aus einem ebenen Wandteil (2) besteht, daß der axial sich erstreckende Teil im Zustand ohne LeitungsmitJ-Mdruckbeaufschlagung als halbtoroidformiger Wandteil (3, Ϊ9), bezogen auf die Ringachse, konkav gekrümmt ist, und daß der elastische Körper (5) innerhalb des halbtoroidförmigen Wandteils an diesem anliegt und nur teilweise durch das Gewebe so umschlossen ist, daß er dem Leitungsmitteldruck unmittelb.ir ausgesetzt ist.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus einem halbtoroidförmigen Elastomerkern (5') besteht, der in dem durch den halbtoroidförmigen Wandteil gebildeter Hohlraum eingebettet und mit dem halbtoroidförmigen Wsndteil "'erbunden ist.

3. Dichtungsring nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus einer Innenfeder (16) besteht.

4. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein zweiter, radial gerichteter Wandteil (18) vom halbtoroidförmigen Wandteil im wesentlichen parallel zum ersten, radial sich erstreckenden Wandteil (2) erstreckt, und daß der zweite Wandteil (18) gleiche radiale Abmessungen (21, 28) als Druckmittcleinlaß zum elastischen Körper (20) aufweist.

5. Dichtungsring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper aus einem mit dem ersten Wandteil und dem zweiten Wandleil verbundenen Elastomerkörper besteht und sowohl einen mittleren radialen Schlitz (27) als auch eine Öffnungsverbindung /wischen Schlitz und Öffnung (28) aufweist.