DE6609575U - Dichtungsring. - Google Patents

Description

Dichtungsring

Die !feuerung betrifft einen Dichtungsring mit x—fönnigem Profil, der sich zum Einsatz zwischen zwei statischen, gegene!nanderge— preßten Teilen, wie z.B. zwischen Flanschen, eignet.

Derartige Ringe sind bereits, beispielsweise unter der Bezeichnung Bar-x-Seals, auf dem Markt. Das x—fönnige Profil definiert vier Lippen, von denen zwei auf jeder Dichtungsfläche aufliegen müssen. Um dies sicherzustellen, wird der Dichtungsring oft durch zwei konzentrische Laderinge, die beidseitig parallel zur Dichtungsfläche in das Profil hineindrücken, vorgespannt. Dabei spreizen sich die Lippen von den Laderingen ab und auf die Dichtungsflächen zu.

Dieses Lade syst en ist vom Aufwand unrf von der Dichtungssicher— heit her gesehen nicht voll befriedigend. Es ist nicht in der Lage, auch hei uugleietaaäßiger thermischer Ausdehnung der Teile, d.h. bei gewisser Vergrößerung des abzudichtenden Spalts, elastisch derart nachzugeben, daß die Verbindungsstelle weiterhin dicht bleibt.

Weiter sind aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 933 916 Zweilippen-lDichtungsringe bekannt, bei denen eine erhöhte Foderwirkung dadurch erreicht wird, daß die Radien der auf dom oberen und dem unteren Plansch verlaufenden Dichtlinien unterschiedlich groß sind. Dadurch wird das Profil des Rings bei der Montage leioht vordreht und die Elastizität der ganzen Ringmasse ausgenutzt.

Wollte man diese Lehre auf x-Ringe anwenden, dann würden daraus wahrscheinlich Profile entstehen, die einem windschiefen Buchstaben H ähneln. Solche Profile sind teuer in der Herstellung und haben gegenüber üblichen x~Ringen den Nachteil geringerer Dichtsicherheit.

Durch die Neuerung wird ein Dichtungsring vorgeschlagen, dessen Federwirkung gegenüber der eines üblichen x-Ringes ohne Verlust an Dichtsicherheit wesentlich erhöht ist.

Die Neuerung besteht darin, daß das x-förmige Profil des Dichtungsrings eine Spiegelachse aufweist, die unter Betriebsbedingungen parallel zur Dichtebene liegt, während sie bei Entspannung des Rings mit der Dichtebene einen Winkel zwischen 5° und 40°, insbesondere zwischen 10° und 20° einschließt. Vorzugsweise wird der neuerungsgemäße Dichtungsring im Zusammenhang mit einem Stützring in konzentrischer Anordnung verwendet, dessen starres Profil so gewählt ist, daß der Dichtungsring nur gerade bis zu einer Berührung aller Profillippen mit den Dichtflächen komprimierbar ist. In einer bevorzugten Ausfü.hrungsform der Neuerung endet das Profil der Dichtlippen in einem Halbkreisbogen.

Der neuerungsgemäße Ring unterscheidet sich von den bereits bekannten erwähnten Ringen also dadurch, daß er beim Anlegen an die Dichtfläche elastisch leicht verformt wird und sich damit ohne Zuhilfenahme von Laderxngen selbsttätig vorspannt. Die Vorspannung betrifft die Elastizität des ganzen Rings und nicht nur

des äusseren Lippenbereiohs, so daß der neuerungsgemäße Ring bei gleichem Elastizitätsmodul einer Vergrößerung des Spalts ohne Verlust der Dichtigkeit besser nachgeben kann. Damit kann auch der notwendige Druck auf die Dichtfläche gering gehalten «werden.

Nachfolgend wird die Neuerung anhand der einzigen Figur näher erläutert, die einen schnitt durch den neuerungsgenäüen Dichtungsring darstellt. Der Kreisring besitzt einen lichten Innendurchmesser D. und einen Außendurchmesser D . Das x—förmige Profil des Rings weist vier Lippen 1 bis k auf« die punktsymmetrisoh zum Toroidmittelpunkt 5 angeordnet sind. Das Lippenprofil schließt mit einem Halbkreisbogen vom Radius r ab,und zwischen zwei Lippen befindet sich jeweils eine Kehle mit dem Radius R. Die durch den Profilmittelpunkt 5 verlaufende Mittellinie des Kreisrings liegt parallel zu den Dichtflächen der miteinander zu verbindenden Teile, also z.B. parallel zu den Ebenen zweier Plansche 8, 9. Im Betrieb liegen alle vier Lippen auf den beiden Dichtebenen auf, und eine Spiegelachse 6 des Profils verläuft parallel zu den Dichtebenen. Im Unterschied zu bekannten x-förmigen Dichtringen ist diese Lage der Spiegel— achse jedoch nur durch eine Verformung des Rings beim Gegeneinanderpressen der beiden Dichtebenen entstanden. Im entspannten Zustand verschiebt sich diese Achse um einen Winkel <j£ um den Toroidmittelpunkt 5» so daß die Bauhöhe des Rings sich um den Faktor (i+tgoC) gegenüber Gem Abstand zweier Lippen erhöht. Dieser Hub der Bauhöhe stellt den maximalen Betrag der Vergrößerung des Dichtungsspalts dar, bis zu dem die Dichtung ihre Funktion noch erfüllt. Die Flansche werden also zusammengepreßt, bis der Ring sich so weit verformt hat, daß der Winkelet gerade verschwindet. Vorzugsweise wird dieser Zustand mit Hilfe eines Stützrings 7 erreicht, dessen Bauhöhe h geringfügig kleiner als die Bauhöhe des Dichtungsrings im Betriebszustand gewählt ist. Der Dichtungsring kann jedoch auch entfallen, wenn die

II* I * I t t ♦ * 4

erwähnte Dichtung durch Überwachung das Planschpreßdrucks sichergestellt wird; jedoch empfiehlt sich seine Verwendung insbesondere beim Einsatz der Dichtung unter Hochdruck, um ein zu starkes Zusammenpressen des Profils zwischen den Flansohen zu vermeiden.

Unter normalen Betriebsbedingungen berührt der Dichtungsring Jeden Flansch also mit zwei Lippen. Wie bei den bekannten x—förmigen Dichtungsringen erhöht eine eventuelle Vergrößerung des abzudichtenden Drucks automatisch den Anpreßdruck der inneren Lippen gegen die Flansche und sorgt so für erhöhte Sicherheit der Abdichtung.

Bei dem spezifischen Profil dieser Dichtung könnte man auch die Kammer zwischen den beiden auf demselben Flansch aufliegenden Lippen mit einer Flüssigkeit füllen, deren Druck unter Umständen von außen kontrolliert werden könnte. Auf diese Weise kann die Dichtigkeit der Einrichtung laufend überwacht werden.

Die Wahl des Materials für den neuerungsgemäßen Ring richtet sich nach dem Flanschmaterial und anderen Forderungen, wie Temperaturbeständigkeit, Wärmedehnung, chemische Widerstandsfähigkeit, Oberflächenbeschaffenheit der Flansche oder ähnlichem. Praktisch erprobt wurden beispielsweise Ringe mit folgenden Werten:

r = 0,5
ei= iO°

D₁= 82 mm
D= 88,9 mm

Mit diesen Abmessungen wurden folgende Ergebnisse erzielt:

a) Dichtungsring aus rostfreiem Stahl (austenitisch FeNiCr-Legierung) Brinel!härteri55j Flansche aus rostfreiem Stahl V2A (Brinellhärbe^iöS), mittlere Oberflächenrauhigkeit

• · ft ·

besser als 0,5 /u; Anpreßdruck 80 - 100 kg pro hub Dichtringlänge:

Vor, während und nach 57 Ausheizungen auf 400⁰C war die Durchlässigkeit geringer als ΙΟ""⁷ Torr Liter/sec unter 1 ata He-Druck gegenüber Vakuum. Die Aufheizung wie die Abkühlung wurden langsam Vörgeaoinm«ü. Nacn uea Ausbau waren die Planschenoberflächen leicht markiert.

bi Dichtungsring aus CrPeNi 14/6/80 Inronel 600 nach Wiggin mit Brinellhärte bis 290 und 30 /tx Au aufgedampft; Plansche aus rostfreiem Stahl, Brinellhärte*l55» aittiere Oberflächenrauhigkeit 0,6 yu; Anpreüditick mit hydraulischer Presse, konstant 18,6 kg/m 20°C, 3 ata He gegenüber Vakuuta ΙΟ""-⁵ mm Hg. Leckr<5»iO Torr Liter/sec.

Die Flanschoberfläche war danach leicht markiert durch den Innenring mit einer Rille von 0,01 mm Tiefe; drei weitere

Rillen waren weniger tief. Der Winkel aC ging zurück auf

ne Em]
bis 11 ata.

1° 10*. Keine Empfindlichkeit gegenüber höherem Außendruck

c) Dichtungsring aus rostfreiem Stahl Phönixil (nichtrostender austenitischer, unmagnetischer Mangan-Chrom-Stahl|, Brinellhärte a 215.

Es wurden dieselben Flansche wie unter b) gebraucht. 20⁰C, 37,3 kg/mm; Leck: <5·10~¹⁰ Torr Litor/sec. bei 26,1 kg/mm ; Leck: = 10 Torr Liter/sec. bei 18,6 kg/mm ; Leck: = 6·10~" Torr Liter/sec.

Nach fünfmaligem Ein— und Ausbau fand man jeweils bei 47 kg/mm und 20°C Leckraten ^5*10~ Torr Liter/sec. Die Rillen waren viel geringer als bei Inconel (Fall b) der ¥inkeloC ging auf 3° zurück.

ar «

r t t [ f t

Diesa Werte sollen natürlich nicht beschränkend für die Anwendung der Neuerung verstanden werden. Es wurde auch festgestellt, daß die Dichtwirkung durch Verringerung der Oberflächenrauheit an den Lippen weiter erhöht werden kann. Man könnte beispielsweise ein weiches Metall, wie Gold oder Silber, auf die Lippen aufdampfen, wie es für Beispiel b erfolgte.

Sohutzansprüche;

Bi - 20 159

Claims (3)

PA TEN TA N WXL TE PATFNTANWALT DIPL-ING. R. MOLLER-BDRNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY BERLI N-DAHLEM 33 - POD Bl E LS KIALLEE «8 8 MÖNCHEN 22- Wl DENM AY ER STR AS SE 49 TEL 0311 - 762907 - TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0184057 TEL 0311 - 225585 . TELEGR. PROPINDUS · TELEX 05242« E 25 858/47f Gfcm Berlin, den 13. April 1972 Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM) Sehntzansprüche

1. Dichtungsring mit x—förmigem Profil, zinn Einsatz zwischen zwei statischen gegeneinandergepreßten Teilen, wie z.B. Flanschen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil eine Spiegelachse (6) aufweist, die unter Betriebsbedingungen parallel z".r Dichtebene liegt, während sie bei Entspannung des Rings mrt der Dichtebene einen Winkel (oC) zwischen und 40°, insbesondere zwischen 10° und 20° einschließt.

2„ Dichtungsring nach Anspruch I₉ gekennzeichnet durch seine Verwendung im Zusammenhang mit einem Stützring (7) in konzentrischer Anordnung, dessen starres Profil so gewählt ist, daß der Dichtungsring nur gerade bis zu einer Berührung aller vier Profillippen (i — h) mit den Dichtflächen komprimier— bar ist.

3. Dichtungsring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Dichtlippen (l - k) halbkreisförmig endet.

Di - 20 159