DE2503671A1 - AXIAL COMPRESSIBLE SEAL RING - Google Patents

Description

Klinger AG, Zug (Schweiz) Klinger AG, Zug (Switzerland)

Axial zusammenpressbarer DichtungsringAxially compressible sealing ring

Die Erfindung betrifft einen axial zusammenpressbaren Dichtungsring zum Abdichten zwischen einer Gehäuseöffnung und einem in dieser Oeffnung angeordneten, verschiebbaren und/oder verdrehbaren Körper. Derartige Dichtungsringe dienen einerseits zum Abdichten in Form von Stopfbüchsen, wobei also der Dichtungsring ständig allseits gekammert unter axialem Druck steht, und andererseits als Abdichtung für Absperrorgane, wie Kolbenschieber, Kugelhähne und Klappen, bei welchen der Dichtungsring in Offenstellung des Absperrorgans nicht allseits umschlossen ist.The invention relates to an axially compressible Sealing ring for sealing between a housing opening and a displaceable and / or rotatable body arranged in this opening. Such sealing rings serve on the one hand for sealing in the form of stuffing boxes, so the sealing ring is constantly chambered on all sides is under axial pressure, and on the other hand as a seal for shut-off devices, such as piston valves, ball valves and flaps in which the sealing ring is not enclosed on all sides when the shut-off element is in the open position.

In den letzten Jahren ist ein aus Graphit bestehendes Dichtungsmaterial in den Handel gekommen, bei welchem Graphit in lockerer, kompressibler Form vorliegt. Solches Material ist beispielsweise im Handel unter dem Namen "Grafoil" oder Sigraflex" in Form von Granulat, Platten und Formstücken bekannt. Dieses Material hat den Vorteil, dass es bei guter Temperaturfestigkeit sowohl gute Anpassungsfähigkeit an die Dichtflächen als auch gute Gasdichtheit zeigt. Es hat aber zur Abdichtung von beweglichen Körpern den Nachteil, dass es relativ weich ist und zum Kleben an den Dichtflächen neigt, was sowohl bei der Verwendung für Stopfbüchsendichtungen als auch als Dichtelement für Absperrorgane nachteilig ist.In recent years, a gasket material made of graphite has come on the market in which Graphite is present in a loose, compressible form. Such material is commercially available under the name, for example "Grafoil" or Sigraflex "known in the form of granules, plates and shaped pieces. This material has the advantage of being shows both good adaptability to the sealing surfaces and good gas tightness with good temperature resistance. However, it has the disadvantage for sealing movable bodies that it is relatively soft and for sticking to the sealing surfaces tends, which both when used for stuffing box seals and as a sealing element for shut-off devices is disadvantageous.

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Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen Dichtungsring zu schaffen, der unter Ausnützung der Vorteile von Graphitexpandat die geschilderten Nachteile vermeidet. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den schon bekannten Aufbau mit aus verformbarem Dichtungsmaterial bestehenden Ringscheiben zu verwenden, bei welchem diese Ringscheiben am Aussen- und am Innenmantel mit der Gehäusebohrung bzw. dem beweglichen Körper in Berührung kommen.The invention is concerned with the task of creating a sealing ring that utilizes the advantages of expanded graphite avoids the disadvantages described. The invention is based on the idea that already known structure to use with existing deformable sealing material washers, in which these washers come into contact with the housing bore or the movable body on the outer and inner jacket.

Ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Dichtung ring der geschilderten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat je eine Ringscheibe anderen Materials angeordnet ist, deren Rückfederungsvermögen bei den jeweiligen Einsatzbedingungen des Dichtungsringes mindestens in der Grössenordnung des Rückfederungsvermögens der Ringscheibe aus Graphitexpandat liegt. Hierdurch ergibt sich am Aussen- und Innenmantel eine Mehrzahl von durch die dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat gebildeten dichtenden Ringbereichen, wobei jede Ringscheibe aus Graphitexpandat federnd eingespannt ist; im Zusammenhang mit der Tatsache, dass sich so eine Labyrinthabdichtung bildet, ergibt sich beim erfindungsgemässen Dichtungsring eine bedeutend bessere Abdichtfähigkeit als bei einem einstückigen Dichtungsring aus den gleichen Volumen Graphitexpandat. Ausserdem ergibt sich für Anwendungsfälle, bei welchen der Dichtungsring nicht immer allseits umschlossen ist, der Vorteil, dass der Ring unter axialer Pressung bedeutend formstabiler ist und keine unzulässigen Ausbauchungen od. dgl. bildet. Dabei müssen die Ringscheiben anderen Materials nicht einmal grössere Festigkeit aufweisen, weil die Reibung zwischen diesen Ringscheiben und den dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat praktisch immer grosser ist als die innere Reibung eines bedeutend dickeren einstückigen Ringes aus Graphitexpandat. Die Ringscheiben anderen Materials können beispielsweise aus mehreren Lagen verformten Blechmaterials bestehen, wobei die so gebildete, gegebenenfalls durch eine Börde^lung zusammenge-A seal designed according to the invention ring of the type described is essentially characterized in that between sealing ring disks made of expanded graphite an annular disc of different material is arranged, their resilience under the respective conditions of use of the sealing ring at least in the order of magnitude of the resilience of the expanded graphite washer lies. This results in a plurality of the sealing ring disks on the outer and inner jacket Sealing ring areas formed from expanded graphite, with each expanded graphite washer being resiliently clamped is; in connection with the fact that a labyrinth seal is formed in this way, this results in the case of the invention Sealing ring has a significantly better sealing ability than a one-piece sealing ring made of the same Volume of expanded graphite. In addition, for use cases in which the sealing ring is not always enclosed on all sides, the advantage that the ring is under axial Pressing is significantly more dimensionally stable and does not form any unacceptable bulges or the like. The Ring disks of other material do not even have greater strength because of the friction between these ring disks and the sealing ring disks made of expanded graphite is practically always greater than the internal friction of a significant thicker one-piece ring made of expanded graphite. The ring disks of other material can, for example, consist of several There are layers of deformed sheet metal material, the so formed, possibly combined by a flanging

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haltene Ringscheibe als Ganzes das nötige Rückfederungsvermögen aufweisen muss. Da das Rückfederungsvermögen bei den jeweiligen Einsatzbedingungen (Art, Druck, Temperatur des abzudichtenden Mediums) dieser Ringscheiben gemäss der Erfindung mindestens die Grössenordnung des Rückfederungsvermögens der dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat aufweisen muss, beträgt dieses Rückfederungsvermögen also mindestens ein Zehntel des Rückfederungsvermögens der dichtenden Ringscheiben, was bei der federnden Einspannung der im Vergleich zu einem einstückigen Dichtungsring relativ dünnen Ringscheiben aus Graphitexpandat die oben geschilderten Effekte erbringt.The ring disc held as a whole must have the necessary resilience. Since the resilience in the respective conditions of use (type, pressure, temperature of the medium to be sealed) of these annular disks according to the invention have at least the order of magnitude of the resilience of the sealing ring discs made of expanded graphite must, this resilience is at least a tenth of the resilience of the sealing Ring washers, which are relatively thin in the resilient clamping in comparison to a one-piece sealing ring Ring disks made of expanded graphite produce the effects described above.

Eine zusätzliche Verbesserung der Abdichtfähigkeit ergibt sich dann, wenn die Ringscheiben anderen Materials auch noch eine plastische Verformbarkeit aufweisen, die bei den jeweiligen Einsatzbedingungen des Dichtungsringes mindestens die Grössenordnung der Verformbarkeit der Ringscheiben aus Graphitexpandat hat. Diese plastische Verformbarkeit ermöglicht nämlich, dass unter axialer Pressung ein Spannungsausgleich innerhalb des gesamten Dichtungsringes erfolgen kann, weil infolge der Nachgiebigkeit der Ringscheiben anderen Materials unabhängig von den jeweiligen Verformungen der dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat auf jedem Flächenstück dieses Ringes der gleiche elastische Druck lastet, was mit Ringscheiben aus Stahlblech nicht möglich ist. Ausserdem liegen solche plastischen Ringscheiben anderen Materials gut an den Dichtflächen des Gehäuses und des beweglichen Körpers an, so dass bei Relativbewegung der Dichtflächen durch einen Wischeffekt an der Dichtfläche anhaftende Graphitteilchen wieder von der Dichtfläche gelöst werden. . -.-■--An additional improvement in the sealing ability results when the ring disks different Material also have a plastic deformability, which under the respective conditions of use of the sealing ring has at least the same order of magnitude as the deformability of the expanded graphite ring disks. This plastic deformability namely enables a stress equalization within the entire sealing ring under axial pressure can be done because due to the resilience of the ring disks other material regardless of the respective deformations of the sealing ring disks made of expanded graphite on each surface piece of this ring the same elastic There is pressure, which is not possible with ring washers made of sheet steel. In addition, there are such plastic ring disks other material well on the sealing surfaces of the housing and the movable body, so that with relative movement of the Sealing surfaces sticking to the sealing surface due to a wiping effect Graphite particles are released again from the sealing surface. . -.- ■ -

Solche Ringscheiben anderen Materials können beispielsweise aus einer Gummi-Asbest-Mischung hergestellt sein. · ■Such ring disks of other material can be made from a rubber-asbestos mixture, for example be. · ■

Eine weitere Erhöhung der Abdiehtfähigkeit beim erfindungsgemässen Dichtungsring im Vergleich zu einem A further increase in the ability to be sealed off in the sealing ring according to the invention compared to a

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einstückigen Dichtungsring aus dem gleichen Volumen Graphitexpandat tritt dann auf, wenn die Ringscheiben anderen Materilas aus Faserstoffmaterial, insbesondere aus Asbestfasermaterial, bestehen. Solche Ringscheiben haben nämlich nicht nur ausreichend Rückfederungsvermögen und plastische Verformbarkeit, sondern weisen auch regelmässig verteilte Hohlräume auf, so dass sie stark komprimierbar sind. In der Praxis wirkt sich dies so aus, dass am Aussen- oder Innenmantel, der mit dem beweglichen Körper in Berührung kommt, infolge der zwangsläufigen hin- und hergehenden Bewegung sich die Mantelfläche der dichtenden Ringscheibe aus Graphitexpandat verbreitert, wogegen die Mantelfläche der Ringscheiben aus dem Faserstoffmaterial schmäler wird. Es ergeben sich also unter Beibehaltung der elastischen Einspannung der dichtenden Ringscheiben und des Labyrintheffektes breitere dichtende Ringbereiche als durch die Dicke der dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat alleine. Eine ähnliche Verbreiterung der dichtenden Ringbereiche könnte sich natürlich dadurch ergeben, dass der Mantel der Ringscheiben anderen Materials zum beweglichen Körper hin Spiel aufweist, was beispielsweise bei der Verwendung von Blechscheiben nötig sein kann, um Beschädigungen des beweglichen Körpers zu vermeiden. In diesem Fall kann auch das Graphitexpandat ebenfalls in den Raum zwischen dem Mantel der Ringscheiben anderen Materials und dem beweglichen Körper eindringen, doch ist es in diesem Bereich nicht mehr einer elastischen: Pressung ausgesetzt, wie es bei Ringscheiben aus Faserstoffmaterial bis zum beweglichen Körper hin der Fall ist.one-piece sealing ring made from the same volume of expanded graphite occurs when the ring disks other materilas made of fibrous material, in particular made of asbestos fiber material, exist. Such washers not only have sufficient resilience and plastic deformability, but also have regularly distributed cavities so that they are highly compressible. In practice this has the effect that on the outer or inner jacket, which comes into contact with the moving body, as a result of the inevitable back and forth movement, the outer surface of the sealing ring disk made of expanded graphite widens, whereas the outer surface of the ring disks made of the fibrous material becomes narrower. So it results under Maintaining the elastic restraint of the sealing ring disks and the labyrinth effect, wider sealing ring areas than through the thickness of the sealing ring disks made of expanded graphite alone. A similar broadening of the sealing ring areas could of course result from the fact that the jacket of the ring disks is made of other material moving body has back play, which may be necessary, for example, when using sheet metal disks Avoid damaging the moving body. In this case, the expanded graphite can also be in the Space penetrate between the jacket of the ring disks of other material and the movable body, but it is in this one Area no longer elastic: subjected to pressure, as is the case with ring disks made of fibrous material up to the movable Body is the case.

In den meisten Fällen ist es vorteilhaft,.In most cases it is beneficial.

wenn der erfindungsgemässe Dichtungsring sowohl zur Gehäuse-Öffnung als auch zum bewegliehen Körper hin Uebermass aufweist, damit er ohne Aufbringung einer axialen Presskraft mit Radialspannüng an den abzudichtenden Flächen anliegt. Wenn die Ringscheiben, aus Faserstoff material mit den "Ringscheiben aus Graphitexpandat verklebt und in· einer denwhen the sealing ring according to the invention both to the housing opening as well as being excessively large towards the moving body, so that it rests against the surfaces to be sealed with radial tension without applying an axial pressing force. If the washers, made of fiber material with the "washers made of expanded graphite and glued in one of the

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Dichtungsring allceits umschliessenden Form gepresst werden, ergibt sich ein einstückiger Dichtungsring, dessen Elastizitätseigenschaften durch Wahl des Uebermasses und des Pressdruckes für die jeweiligen Einsatzbedingungen weitgehend vorbestimmt werden können.Sealing ring can be pressed allceits enclosing form, the result is a one-piece sealing ring, its elasticity properties largely by choosing the oversize and the pressure for the respective conditions of use can be predetermined.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deryFig. 1 ein konisch geformter Dichtungsring gemäss der Erfindung und in Fig. 2 ein Ausschnitt aus dem Aussenmantel dieses Dichtungsringes dargestellt ist.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in deryFig. 1 a conically shaped sealing ring according to the invention and in Fig. 2 shows a section of the outer jacket of this sealing ring.

Der aus Fig. 1 ersichtliche Dichtungsring besteht aus vier Ringscheiben 1 aus Graphitexpandat und drei Ringscheiben 2 aus plattenförmigem Asbestfasermaterial und dient zur Abdichtung einer Absperrklappe, wobei er in den Klappenteller eingespannt ist und am Aussenmantel in Schliessstellung zur Abdichtung mit dem Gehäuse in Berührung kommt. Die konische Form des Dichtungsringes wurde durch Pressen erreicht, wobei ursprünglich die Ringscheiben 1 und 2 in ebener Form vorlagen und in der richtigen Reihenfolge miteinander verklebt wurden. Das Klebemittel unterliegt bei sparsamer Verwendung eigentlich keiner besonderen Auswahl, weil es an der Klebeflächen sowohl vom Asbestfasermaterial als auch vom Graphitexpandat angesaugt wird und sich daher keine Materialveränderungen an den Klebeflächen einstellen, die sich unter den Betriebsbedingungen nachteilig auswirken könnten.The sealing ring shown in FIG. 1 consists of four washers 1 made of expanded graphite and three Ring discs 2 made of plate-shaped asbestos fiber material and serves to seal a shut-off valve, whereby it is clamped in the valve disk and in the closed position on the outer shell comes into contact with the housing for sealing. The conical shape of the sealing ring was made by pressing achieved, with the washers 1 and 2 originally existed in planar form and in the correct order with one another were glued. When used sparingly, the adhesive is actually not subject to any particular selection, because it on the adhesive surface both from the asbestos fiber material as is also sucked in by the expanded graphite and therefore no material changes occur on the adhesive surfaces that could have an adverse effect under the operating conditions.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Aussenmantel des bereits im Gebrauch gewesenen Dichtungsringes. Dabei war der Dichtungsring bis auf den Aussenmantel im Klappenteller vollkommen eingespannt, wobei sich bei 3, wo die Einspannung vor Erreichen des Aussenmantels endete, der Graphit ohne weitere Einspannung längs der Mantelfläche verformte. Bei der Bewegung des KlappenteHers zum Schliessen und Oeffnen wird der Mantel des Dichtungsringes relativ zu einer kugelförmigen Gehäusebohrung unter radialer PressungFig. 2 shows a section from the outer jacket of the sealing ring that has already been in use. The sealing ring was completely clamped in the valve disk except for the outer jacket, whereby at 3, where the clamping ended before reaching the outer jacket, the graphite without further clamping along the jacket surface deformed. When the folding duck moves to close and the casing of the sealing ring is opened relative to a spherical housing bore under radial pressure

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hin- und herbewegt. Dadurch werden die Mantelflächen der dichtenden Ringscheiben 1 aus Graphitexpandat relativ zur Dicke der Ringscheiben verbreitert, wogegen die Mantelflächen der Ringscheiben aus Asbestmaterial relativ zur Dicke dieser Scheiben schmäler werden. Dabei sind die Ringscheiben aus dem Graphitexpandat trotzdem zur Gänze bis zum Aussenmantel durch die Ringscheiben aus Asbestmaterial · elastisch gepresst, so dass die Abdichtwirkung der Ringscheiben verstärkt zur Geltung kommen kann, wobei die Labyrinthwirkung zwischen den einzelnen dichtenden Ringbereichen trotzdem voll wirksam bleibt.moved back and forth. As a result, the outer surfaces of the sealing ring disks 1 made of expanded graphite are widened relative to the thickness of the ring disks, whereas the outer surfaces of the ring disks made of asbestos material become narrower relative to the thickness of these disks. The annular disks of the graphite are still pressed completely elastically up to the outer jacket by the annular discs made of asbestos material ·, so that the sealing effect of the annular discs amplified can come into play, with the labyrinth effect between the sealing ring portions still remains fully effective.

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Claims (5)

PatentansprücheClaims ,; 1. Axial zusammenpressbarer Dichtungsring zum Abdichten zwischen einer Gehäuseöffnung und einem in dieser Oeffnung angeordneten verschiebbaren und/oder verdrehbaren Körper, mit Ringscheiben auf verformbarem Dichtungsmaterial, die am Aussen- und am Innenmantel mit der Gehäusebohrung bzw. dem beweglichen Körper in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dichtenden Ringscheiben aus Graphitexpandat je eine Ringscheibe anderen Materials angeordnet ist, deren Rückfederungsvermögen bei den jeweiligen Einsatzbedingungen des Dichtungsringes mindestens in der Grössenordnung des Rückfederungsvermögens der Ringscheibe aus Graphitexpandat liegt.,; 1. Axially compressible sealing ring for sealing between a housing opening and an in displaceable and / or rotatable bodies arranged in this opening, with annular disks on deformable sealing material, which come into contact with the housing bore or the movable body on the outer and inner casing, thereby characterized in that between sealing ring disks made of expanded graphite a ring disk of a different material is arranged, whose resilience in the respective Conditions of use of the sealing ring at least in the order of magnitude of the resilience of the washer made of expanded graphite. 2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheiben anderen Materials eine plastische Verformbarkeit aufweisen, die bei den jeweiligen Einsatzbedingungen des Dichtungsringes mindestens die Grössenordnung der Verformbarkeit der Ringscheiben aus Graphitexpandat hat. 2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that that the ring disks of other material have a plastic deformability, which is the case with the respective Conditions of use of the sealing ring has at least the order of magnitude of the deformability of the expanded graphite washers. 3. Dichtungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheiben anderen Materials aus Faserstoffmaterial, insbesondere aus Asbestfaserstoff, bestehen. 3. Sealing ring according to claim 2, characterized in that the washers are made of other material Fiber material, in particular of asbestos fiber, consist. 4. Dichtungsring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er sowohl zur Gehäuseöffnung als auch zum beweglichen Körper Uebermass aufweist. :4. Sealing ring according to claim 3, characterized in that it is both to the housing opening and to movable body has excess. : 5. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsringes nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet-, dass die Ringscheiben aus Faserstoffmaterial mit den Ringscheiben aus Graphitexpandat verklebt und in einer den Dichtungsring allseits umschiiessenden Form gepresst werden.5. A method for producing a sealing ring according to claim 3 or 4, characterized in that the washers made of fibrous material with the washers made of expanded graphite are glued and pressed in a form that encloses the sealing ring on all sides. -T--T- Leer seiteBlank page