NO127636B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en metallpaking med

en tetningsring av plastisk formbart metall, som er innfattet utvendig og innvendig av respektive støtteringer av et metall som er mindre lett plastisk formbart og har en bayere elastisitet.

En slik metallpakning er kjent for eksempel fra tysk bruks-"mønster 1.740.873. Fra dette er det kjent å hindre utflyt ing av en tetningsring av bly ved at man innenfor og utenfor denne tetningsring av mykt metall legger en smal støttering ,av aluminium. Støtteringen av aluminium skal øyensynlig bare hindre den full-stendige flattrykking av tetningsringen av mykt metall. Da ytter- , ligere konstruktive detaljer ved denne metallpakning ikke er kjent, kan det av angivelsen, at støtteringene bare er meget smale,ikke trekkes slutninger om at pakningen er reversibel. Det dreier seg .altså her om en pakning som "bare skal benyttes en gang. Heller ikke blir det i denne kilde nevnt noe om volum- og dimen-sjonsforhold mellom tetningsringen og støtteringene.

Det er også kjent metållpakninger av en tetningsring av mykt metall som blir innlagt i en not i flensen. Som paknings- ■ materialer er det kjent aluminium, gull, sølv, indiumjbly, tinn eller kobber (for eksempel fra fransk patentskrift 1.259.537, eller tidsskriftet "Feinwerktechnik", april 1964, side 132 til 134). Sideveggene til noten hindrer her at det plastisk formbare my.kmetall flyter ut.

Fra fransk patentskrift 1.279.545 er det videre kjent metållpakninger hvor en'henholdsvis flere tetningsringer åv mykmetall er lagt inn mellom støtteringer som er formbare i aksial retning, idet støtteringene oppviser et steg som skal hindre dem i å vike unna i radial retning (fig. 5 og 6 med tilhørende be-skrivelse). Tetningsringer av mykraetall, fortrinnsvis av en sølv-legering, som har elastiske egenskaper, går i ikke-innbygget tilstand av metallpakningen i ett i. aksial -retning med endeflatene til støtteringene som holder tetningsringen og trenger først ved aksial deformering av de innesluttende støtteringer ut fra disse. Dessuten er disse kjente metållpakninger meget lett utsatt for brudd på grunn av de innsnitt(fig. 5) som finnes langs den ytre omkrets til metallburet, henholdsvis på grunn av det store antall hjørner ved metallburet med saksegitterformet tverrsnitt (fig. 6), samtidig som de er kompliserte å fremstille. En annen utførel-sesform som likeledes er kjent fra det nevnte franske patentskrift-, oppviser én tetningsring'av mykmetall (fig. 7) som er om-sluttet innvendig og 'utvendig av en smal støtering med linseformet tverrsnitt. Denne ut føre Ises form har "den ulempe at det for å spenne inn metallpakningen må finnes noter i flensen og at' den ikkekan benyttes om igjen, da det etter bruk av pakningen ikke finnes noen til bakef øringskrefter som fører det pakningsmetall som ved innspenningen av metallpakningen trenges ut av området mellom støtteringene og inn i hotene med tråpesformet tverrsnitt tilbake til sitt' opprinnelige område. Denne pakning hår den ytterligere ulempe åt den på grunn av den linseformete utforming av støtteringer•og den■tilsvarende trapesformete utforming av'not-" tverrsnittene er-meget komplisert å fremstille.

De likeledes kjente pakninger med en tetningsring av elas- tist formbart gummi- eller plastmateriale,som er innfattet radialt innad og radialt utad av. en støttering av et hårdt metall,; kan her holdes utenfor, da tetningsringen ved alle: disse utførelsesformer selv består av elastisk formbart materiale som er i stand til å gjenta sin opprinnelige form etter at pakningen har vært brukt. Ved denne art pakninger finnes det fortrengningstomrom som det.. elastiske materiale ved påføring av tetningstrykket fyller ut og som'det ved fjerning av tetnings trykket forlater igjen.

Det er oppfinnelsens oppgave å frembringe en metallpakning som kan benyttes ved høye henholdsvis ved lave temperaturer og/ eller ved høye trykk eller undertrykk og som fremfor alt kan be- . nyttes flere ganger på grunn av en god reversibilitet. Metallpakningen skal dessuten være lett å montere og å demontere, den skal være egnet særlig for plane flensflater og den skal være enkel og billig å fremstille.

Denne oppgave blir løst ved en metallpakning av den art som er beskrevet innledningsvis ifølge oppfinnelsen ved at den plastisk formbare tetningsring i ikke innsatt tilstand av pakningen har et- volum som er litt større enn det hulrom bom avgrenses av. de to støtteringer, samt ved at støtteringene er dimensjonert slik og fremstilt av et slikt metall . at det opprinnelig foreliggende volumoverskudd til den plastisk formbare tetningsring etter uttak av den brukte pakning igjen rager ut over støtte-ringenes aksiale tykkelse på grunn av støtteringenes elastiske tilbakegang.

I ikke innsatt tilstand har tetningsringen et tverrsnitt som er konveks utbuet i akgial retning. Når nå metallpakningen ifølge oppfinnelsen blir lagt inn mellom to deler, for eksempel mellom to plane flensflater, og disse flensflater blir beveget mot hverandre, blir den konvekse utforming av tetningsringene trykt flat, idet støtteringene åv elastisk materiale blir fortrengt i radial retning inntil tetningsringens tykkelse tilsvarer støtteringenes tykkelse.

Den spenning som under tetningstilstanden utøves på de elastiske støtteringer blir borte når flensene igjen fjernes fra hverandre, og dette fører til at tetningsringen vender tilbake til sin utgangstilstand. Utvidelsen av tetningsringen i aksial retning skjer inntil det foreligger likevekt mellom.den plastiske formendring av tetningsringen og den spenning.som virker i radial retning på tetningsringen fra støtteringene. Dette forløp er omvendbart, det vil si når man igjen trykker sammen pakningen meollo<m>flensene, Inntar denne igjen den tilstand som den hadde ved den første sammenpressing og sikrer tetning under de samme gode forhold, noe som betyr at pakningen kan benyttes om igjen et ubestemt antall ganger.

Materialene som tetningsringen og støtteringene er fremstilt av kan være så vel rene metaller som metallegeringer. For-holdet mellom elastisiteten til de to materialer som tetningsringen og støtteringene er fremstilt av, ligger■fortrinnsvis mellom 5 og 10. Tetningsringen kan bestå av materialer som er kjent for tetningsringer, for eksempel av aluminium', gull, kobber, sølv, tinn eller bly. Støtteringene blir derimot for eksempel fremstilt av et rustfritt stål, en nikkellegerlng eller et rent. metallså-som nikkel eller molybden.

Når metallpakningen ifølge oppfinnelsen skal benyttes for å tette mellom to flater hvor det finnes en korroderende væske,- kan tetningsringen henholdsvis støtteringene bestå av et materiale som er bestandig i forhold til denne' væske. Ved en annen utførel-sesform av metallpakningen blir tetningsringen og/eller støtte-ringene etter fremstillingen av pakningenjdet vil si etter at tetningsringen er presset inn mellom støtteringene, overtrukket med et korrosjonsbestandig beskyttelsessjikt. På grunn av at på-føringen av beskyttelsessjiktet skjer etterpå foreligger det ingen risiko for at det revner, fordi det under innspenningen av pakningen bare underkastes små deformasjoner. Annerledes ville det imidlertid væré dersom tetningsringen for eksempel ble overtrukket med et beskyttelsessjikt før den ble trykket mellom støtte-ringene .

Det myke metall i tetningsringen har ved begynnelsen av innspenningen mellom de elastiske støtteringer og flensflatene tilbøyelighet til å flyte inn i det foreliggende mellomrom og på denne måten danne en ringformet vulst til begge sider av pak-ningens ihnspenningsflater. Når denne flyting er tilstrekkelig sterkt utpreget, flyter det myk-metalliske, plastiske materiale i tetningsringen når pakningen tas ut igjen ikke tilbake i om-rådene mellom de to støtteringer',' slik at det ikke lenger foreligger en konveks utforming-av tetningsringen, noe som er ube-tinget nødvendig for en sikker tetning. En utflyting av det plastiske tet ringsmateriale blir ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen unngått ved at hver av støtteringene ved de kantlinjer som vender mot tetningsringen er forsynt med lepper som vender mot tetningsringen og som i avlastet tilstand rager ut over støtte-ringenes endeflater. Disse lepper er fordelaktig blitt tilformet ved kaldsmiing.

Ved innspenningen av metallpakningen virker den kraft som utøves fra de elastiske støtteringer i radial retning mot tetningsringen teoretisk i et plan som ligger vinkelrett på pak-ningsaksen i tetningsringens midtplan. Den foreliggende likevekt er imidlertid så ustabil at den uttatte pakning ikke blir plan, men litt tallerkenformet. Mangelen på en plan form av pakningen når den ikke påspennes utgjør vanligvis ingen ulempe, da pakningen bare er svakt buet. Når diameteren er forholdsvis stor, kan imidlertid dette forhold, være en ulempe, siden pakningen nå blir vanskelig å håndtere. Tetningsringen har tilbøyelighet til å vike unna støtteringene, særlig dersom disse er kjeglestump-formet med forskjellige spissingsvinkler. Denne ulempe er særlig tungtveiende når pakningen skal benyttes ved en skyver, siden øk-ningen av avstanden som man må holde innspenningsflåtene for pakningen fra hverandre i, for å tillate en fri bevegelse av pakningen,gjør innspenningen komplisert. Por å unngå denne feil ved innspenningen av metallpakningen ifølge oppfinnelsen blir det i-følge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen mellom de to støtte-ringer anordnet over hverandre to tetningsringer av et mykt, plastisk formbart metall eller en tilsvarende legering, idet det finnes en avstandsholder i form av en tredje, løs skive. Avstands-holderen kan være fast forbundet med en av de to støtteringer og kan bestå av et materiale som har fra plastiske til elastiske egenskaper.

Fremgangsmåten for fremstilling av en metallpakning av den ovenfor beskrevne art består i at tetningsringen av plastisk formbart metall først blir lagt løs inn som trådring mellom de to støtteringer, hvoretter trådringen blir presset mellom plane flater, idet pressingen ifølge oppfinnelsen foregår i en presse før pakningen settes på plass. Man kan herunder benytte en lukket tetningsring, men ringen kan også være åpen eller bedre bestå av flere avsnitt som er anbrakt ved siden av hverandre. I det siste tilfelle blir den sammensatte tetningsring ved trykktilførse1 tilformet slik i lengderetning at dens ender eller endene til de . to sammenstøtende avsnitt blir trykket mot hverandre med høyt trykk og derved forbundet med hverandre under virkningen av dette trykk.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen blir det først etter sammenpressingen av den plastisk formbare tetningsring på-ført et sjikt som beskytter mot korrosjon.

I det etterfølgende skal det beskrives forskjellige ut-føre 1-sesf ormer for pakningen ifølge oppfinnelsen, under henvis-ning til de medfølgende tegninger",' hvori: Fig. 1 viser et snitt av en pakning ifølge oppfinnelsen i en første utførelsesform.

Fig. 2 viser et planriss av en del av pakningen.

"Fig. 3 Viser pakningen ifølge fig. 1, når den presses mellom to flenser.

Fig. 4'viser hvorledes man kan fremstille pakningen ifølge fig." i . Fig'. 5 viser et snitt" tilsvarende til" fig. 1 ifølge en modifikasjon. Fig." 6 viser et snitt av en annen utf ørelsesf orm for pakningen," vist før sammenpressingen". ' Fig. 7 viser i et • tilsvarende riss til fig." 6 pakningen under sammenpressingen. Fig. 8 viser i et tilsvarende riss'til fig. 6 pakningen i sammenpresset tilstand. Fig. 9 viser hvorledes man kan utføre pakningen ifølge fig. 6.

: "Fig. 10 viser i et tilsvarende riss til fig. 1 en ahneh ut-føre Ises form.

Som vist i fig. - 4, er metallpakningen dannet av en tetningsring 1 av bløtt metall eller legering, for eksempel aluminium, som er presset sammen på tvers mellom to konsentriske støtteringer eller ringformete skiver 2 og 3 av elastisk metall eller legering. Ringen 1 har tverrsnitt i form av en tykk linse og i midtpartiet er den tykkere enn skivene 2 og 3, mens den ved kantene har tilnærmet samme tykkelse som skivene.

Når man presser pakningen mellom to flenser 4a og 4b (fig.

3), reduseres ringens tykkelse til skivenes g og 3 tykkelse og dens tverrsnitt blir rektangelformet, idet dens opprinnelige bredde d1 blir lik d2«

Hvis man så løsner flensene 4a og 4b, utvider pakningen seg og inntar den form og de dimensjoner som vist i fig. 1, og denne sammenpressing og løsgjøring kan gjentas ubegrenset.

Det fremgår at skivene 2 og 3 gir ringen 1 en "indusert"

elastisitet som gjør det mulig å bruke den som om den var fremstilt ikke av bløtt metall, men av et elastomermateriale. Pakningen kan imidlertid tåle temperaturer opp til 500°C, for eksempel for tørrdestillering, noe som ikke ville være tilfelle hvis ringen 1 var av et elastomermateriale. Under en oppvarming til en temperatur av denne størrelsesorden vil det ikke være noen risiko for lekkasje, for dersom avstanden mellom de to flenser 4a og 4b øker som følge av en for tidlig utvidelse av sammen-pressingsboltene, medfører elastisiteten i skivene 2 og 3 straks en utvidelse av ringen 1, slik at man opprettholder den væske-tette skjøt.

Por å fremstille pakningen som nå skal beskrives, kan man for eksempel bruke en ringformet tråd eller streng hvis ender kun er skjøvet sammen og enten er tilskåret på skrått av eller på tvers av strengens lengderetning. Man plasserer strengringen mellom to skiver 2 og 3, som er holdt fra hverandre i en avstand d^som er større enn strengens diameter, men mindre enn strengens bredde etter sammenpressingen, det vil si mindre enn d? (fig. 4). Deretter presses enheten sammen mellom to plane vegger 5a og 5b. Strengens tverrsnitt, som kan ha vilkårlig form, blir rektangelformet. På den annen side forskyves skivene 2 og 3 som følge av ringens plastiske deformasjon etter hvert som avstanden mellom dem øker og blir lik d^.

Det bløte metall som er opptatt mellom de to flenser og de to elastiske skiver,oppfører seg som følge av dens lave elastisitetsgrense som en ganske viskøs væske, det vil si at den overfører nesten fullstendig til de to skiver det trykk som virker mot dem fra flensene. Til slutt fordeles trykkene likt på veggene, og ringen befinner seg i hydrostatisk likevekt når den plastiske deformasjon er fullført.

Dersom man nå fjerner veggene 5a og 5b fra hverandre, noe som avlaster trykkene som utøves mot ringens øvre og nedre flater, vil trykkene som utøves sideveis mot ringen fra skivene 2 og 3 opprettholdes og deformere ringen plastisk,og følgelig vil skivene nærme seg hverandre og avstanden mellom dem blir lik d1,

og pakningen 10 utvider seg for å innta den form som er vist i fig. 1.

I modifikasjonen som vist i fig. 5 ble ringen 1, som for eksempel er fremstilt av aluminium, etter at pakningen er fremstilt dekket av et beskytteIsesbelegg 6, for eksempel av gull eller 'nikkel, og • dette "belegg kan være fremstilt for eksempel ved kjemisk ellér elektrolytisk prosess.

I fig. 6 er det vist ringen-1 av bløtt metall eller legering, som er presset sammen på tvers mellom to konsentriske skiver 2 og 3 av et elastisk metall eller legering. Ringen 1 er linseformet, og dens tykkelse ved midtpartiet er større enn skivenes 2 og 3 tykkelse.

Men den ytre skive 2 bar en smal fremspringende leppe 2a " ved hver av dens fastspenningsflater', ved dens "irinerkant. Tilsvarende har den indre skive 3 en fremspringende leppe 3a ved-hver.av dens fastspenriingsflater ved dennes ytterkant. Leppene 2a og 3a er rettet^mot ririgen 1, det vil si den ytre'skives lepper 2a er vendt innad mot. skjøten, mens den- indre skives lepper 3a er rettet utad;

Når pakningen presses sammen mellom to ■ flenser 4a og 4b, fyller ringens 1 metall etter hvert ut det frie ringformete hulrom mellom leppene og ringen, men-:leppene bringes til anlegg mot flensene før hulrommé:t er utfylt (fig. 7). Samme nt rykk i ngen fortsetter, og leppene danner stopporganer som hindrer at ring-metallet skal flyte ut i det hulrom' 7 som fremdeles finnes mellom skivene 2 og 3 bg flensene 4a og 4b. Ved slutten av sammentryk-kingen bringes leppene 2a og 3a an mot ringen, hvis bredde d^blir lik d2(fig. 8) . ■ "

Ved demontering avlastes de trykk som utøves av flensene

4a og 4b og ringen 1 utvider seg som følge av de sidetrykk som utøves av skivene 2 og 3 og inntar på nytt linseformen. Leppene 2a og 3a løftes opp og pakningen hår atter den form og de dimensjoner den hadde til å begynne med (fig. 6).'

Den beskrevne pakning kan fremstilles slik som angitt ovenfor. En rund tråd av, bløtt metall blir. plassert mellom to skiver utstyrt med lepper og deretter blir den presset mellom to plane vegger 5a og 5b (fig. 9) Tråden trykkes sammen og kom-mer i kontakt med skivene 2 og 3, slik at disse sentreres. Deretter utfyller den etter hvert det ringformete hulrom som fremdeles finnes mellom denne og leppene mens skivene forskyves radialt inntil hulrommet er helt utfylt (fig. 8).

Leppene 2a og 3a: kan fremstilles ved en vilkårlig frem-stillingsmåte, ved etsing, pressing eller forming. Imidlertid er det fordelaktig å benytte en fremgangsmåte som herder metallet maksimalt, slik at de tilformete lepper får særlig høy elastisi tetsgrense, og hamring og pressing passer særlig godt for dette formål. Det er således mulig ifølge disse fremgangsmåter for eksempel ved en skive av glødet eller rustfritt stål med en elastisitetsgrense på 70 kg/mm å oppnå lepper som.<h>ar en elasti-sit/ e•t•• sgrense på 110 - 130 kg/mm" p med særlig stor forlengelses.<->evne. Leppene er følgelig særlig elastiske uten. å være sprø, samtidig som de lett trekker seg sammen'igjen når de avlastes for flenstrykket etter sammenpressingen.

I utførelsesformen i fig. 10 er to identiske ringer 1a og 1h av bløtt metall eller legering plassert mellom de to skiver 2bg'3som holdes i avstand fra hverandre av en ring 8. Denne ring kan for eksempel ha samme tykkelse som skivene 2 og 3 og en bredde som er lik den frilagte spalte d^ mellom skivene før montas jé.

Kreftenes fordeling i den sammenpressete pakning er mer stabil enn i de ovenfor beskrevne utføre Ises former, idet skivenes 2 og 3 tykkelse kan være større, og dessuten bidrar ringen 1a til å deformere skivene i en retning og ringen 1b i motsatt retning.

Claims (8)

1. Metallpakning med en tetnin<g>srin<g->av plastisk formbart metall, som er innfattet utvendig og innvendig av respektive støtteringer av et.metall som er mindre lett plastisk formbart og har en høyere elastisitet,karakterisert vedat den plastisk formbare tetningsring (1) i ikke innsatt tilstand av pakningen har et volum som er litt større enn det hulrom som avgrenses av de to støtteringer (2, 3), samt ved at støtte-ringene (2, 3) er dimensjonert slik og fremstilt av et slikt metall at det opprinnelig foreliggende volumoverskudd til den plastisk formbare tetningsring (1) etter uttak av den brukte pakning igjen rager ut over støtteringenes (2, 3) aksiale tykkelse på grunn av støtteringenes (2, 3) elastiske tilbakegang. .

2. Metallpakning i samsvar med krav 2,karakterisert vedat tetningsringen (1) består av aluminium, gull, kobber, sølv, tinn eller bly.

3. Metallpakning i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat støtteringene (2, 3) består av rustfritt stål, en nikkellegering, nikkel eller molybden.

4. Metallpakning i samsvar med et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat hver av støtteringene (2, 3) ved de kantlinjer som vender mot tetningsringen (1) er forsynt med lepper (2a, 2b) som vender mot tetningsringen (1) og som i avlastet tilstand rager ut over støtteringenes endeflater.

5. Metallpakning i samsvar med krav 4,karakterisert vedat leppene (2a, 2b) er blitt tilformet ved kaldsmiing.

6. Metallpakning i samsvar med et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat det mellom de to støtteringer (2, 3) er anordnet over hverandre to tetningsringer (1a, 1b) av et mykt, plastisk formbart metall eller en tilsvarende legering og at det finnes en avstandsholder i form av en tredje, løs skive. (8) (fig. 10).

7. Fremgangsmåte for fremstilling av metallpakningen ifølge et av patentkravene 1 til 6, hvor tetningsringen av plastisk formbart metall først blir lagt løs ina som trådring mellom de to støtteringer hvoretter trådringen blir presset mellom plane flater,karakterisert vedat pressingen foregår i en presse før pakningen settes på plass.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 7,karakterisert vedat det etter sammenpressingen av den plastisk formbare tetningsring blir påført et sjikt som beskytter mot korrosjon.