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Dichtungselement und Verfahren zu seiner Herstellung
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gen nur über einen Teil der Wickelhöhe reicht.
Die an sich bekannten Teilmerkmale der Erfindung, nämlich die Verwendung eines Wickels aus Gummi-Asbest-Mischung und die Einfassung dieses Wickels zwischen Halteringen, sind bisher nur bei Flachdichtungen angewendet worden, die zwischen unbeweglichen Dichtflächen angeordnet werden. Da bei solchen Dichtungen keine Reibungskräfte auftreten, sind diese Dichtungen vollkommen anders und bedeutend geringer beansprucht als die Dichtungen der erfindungsgemässen Art.
Ein Dichtungselement nach der Erfindung weist infolge der Verwendung eines Wickels aus relativ dünnen, durch die Verarbeitung verfestigten Streifen aus Gummi-Asbest-Mischung eine gute Widerstands-
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den, verschieden hohen Halteringe die erforderliche Festigkeit gegen Verformung erteilt wird.
Dabei können auch Wickel aus einem relativ weichen Material verwendet werden, wens dafür Sorge getragen ist, dass insbesondere der innere Haltering bei eingebautem Element zu den Dichtflächen nur geringes Spiel aufweist und daher das Material gegen die Reibungskraft der darüberschleifenden Kugel- fläche sicher festgehalten ist.
Es sei noch erwähnt, dass auch sogenannte spiralgewickelte Dichtungen bekannt sind, die ebenfalls vielfach als Flachdichtungen verwendet werden. Diese Dichtungen weisen ein spiralförmig gewickeltes
Metallband auf, zwischen dessen Windungen, abgesehen von den Endteilen, ein etwa gleich breiter Dichtungsstreifen eingelegt ist.
Zum Abdichten gegen eine sich an der Stirnfläche verschiebende Dichtfläche ist aber eine solche gewickelte Dichtung nicht geeignet, weil das der Dichtung die erforderliche Festigkeit verleihende Metallband die fein bearbeiteten Dichtflächen beim Anpressen verformen würde, was zu unzulässigen Beschä- digungen der Dichtfläche und damit zu Und. ichtheiten führen würde.
Da dem erfindungsgemässen Dichtungselement die erforderliche Formfestigkeit durch die Halteringe erteilt wird, besteht keine Beschädigungsgefahr für die Dichtflächen. Zur Erhöhung des Verschleisswi- derstandes können aber bei Bedarf im Dichtungsstreifen oder zwischen benachbarten Windungen des Wik-
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nen auch aus einem gewickelten Metallband bestehen, das zur Erhöhung der Ringelastizität mit einer Längssicke versehen sein kann. Die Halteringe können auch mit Befestigungseinrichtungei., z. B. einem Gewinde, sowie mit den Wickel stützenden Flanschlelsten versehen sein.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Dichtungselementes müssen die Halteringe gut mit dem Wickel verbunden werden. Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung der Dichtungsstreifen auf den inneren Haltering gewickelt und anschliessend der äussere Haltering fest mit dem Wickel, z. B. durch Aufpressen, verbunden. Vorteilhaft wird zumindest der innere Haltering durch Wickeln eines gegebenenfalls gesickten Metallbandes auf einen Kern unter Verbindung, z. B. Verkleben oder Verschweissen der einzelnen Windungen gebildet, so dass das ganze Dichtungselement durch Wickeln hergestellt werden kann.
Dem Dichtungswickel kann auch eine erhöhte Verschleissfestigkeit erteilt werden, wenn-wie es bei vielen Werkstoffen möglich ist-der Dichtungsstreifen mit einer orientierten Struktur ausgebildet wird, die im rechten Winkel zur Streifenlängskante die grösste Festigkeit ergibt. Wenn beispielsweise Dichtungsstreifen aus dem sehr temperaturfesten Gummi - Asbestmaterial aus Platten geschnitten werden, geschieht dies zweckmässig so, dass sie senkrecht zur Richtung der verfestigenden Asbestfasern geschnitten werden. Die Fasern stehen dann senkrecht zur Streifenlängskante und erhöhen so die Verschleissfestigkeit.
Die Erfindung wird nun an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher er- läutert.
Fig. l zeigt im Axialschnitt ein erfindungsgemässes Dichtungselement, bei dem der Wickel aus Dich-
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Dichtungselement gemäss der Erfindung dargestellt, das zur Gänze gewickelt ist ; Fig. 3 zeigt im Axialschnitt einenHahn mit kugelförmigen Küken, der mit einem erfindungsgemässen Dichtungselement ver-
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element.
Das Dichtungselement la gemäss Fig. 1 weist einen Wickel 1 aus streifenförmigem Dichtungsmaterial mit im wesentlichen ebenen Stirnflächen auf. Der Wickel 1 ist in einen die Höhe des Dichtungswickels
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einer im Vergleich zum äusseren Haltering geringeren Höhe eingefasst.
Dabei liegen die einen Stirnflächen des Wickels 1 und der beiden Halteringe 2,3 in einer Ebene,
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welche zur Anlage an der ebenen Dichtfläche bestimmt ist. Die zur Abdichtung gegen die kugelförmige Dichtungsfläche bestimmte andere Stirnfläche des Wickels ist gleichfalls eben und soll erst beim Einbau durch Anlage der kugeligen Dichtfläche plastisch verformt werden, indem die beiden Dichtungsflächen
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die Kugel nicht zur Anlage an einen der beiden Halteringe kommen kann, sondern vielmehr mit diesen - zumindest mit dem inneren Haltering 3 - zur sicheren Einfassung des Dichtungswickels ein geringes Spiel aufweist und nur am Dichtungswickel 1 selbst aufsitzt.
Zu diesem Zweck ist die gegen die kugelförmige Dichtfläche weisende Stirnseite 4 des inneren Hal- teringes 3 nach innen konisch abgeschrägt, wobei-in einer Radialebene gesehen-die Neigung dieser konischen Fläche mit der Neigung der durch die kugelförmige Dichtungsfläche gebildeten Ausnehmung des Dichiungswickels am Innenumfang ungefähr übereinstimmt. Eine solche Bauweise mit parallelen Stirn- flächen des einbaufertigen Elementes ist natürlich nur bei relativ plastischem Dichtungsmaterial möglich. doch wird auch bei solchen Materialien, infolge der Vorsehung von Halteringen, dem Element die zur praktischen Verwendbarkeit notwendige Festigkeit erteilt und ein Ausblasen des Dichtungsmaterials an den Dichtflächen durch das abzudichtende Medium verhindert.
Die beiden Halteringe verhindern auch den Austritt des relativ plastischen Dichtungsmaterials so- wohl nach innen als auch nach aussen, wobei während der Montage durch Einpressen der Kugelfläche das Dichtungsmaterial stark verfestigt wird. Ausserdem sitzen die Halteringe, weil sie unter Druck an dem Dichtungswickel anliegen, fest an dem Dichtungswickel und bilden daher eine als Ersatzteile gut manipulierbare Einheit.
DasinFig. Zdargestellto Dichtungselement l'a nach der Erfindung ist zur Gänze durch Wickeln her- gestellt, indem ein Metallband geeigneter Festigkeit, z. B. ein Stahlband, zur Ausbildung des inneren und äusseren Halteringes verwendet ist ; dabei wird zuerst ein Stück des Metallbandes um einen Kern gewickelt und durch Verkleben oder Verschweissen der einzelnen Windungen zu einem inneren Haltering 3'verbunden, dann wird zur Bildung des Dichtungswickels l'ein Dichtungsstreifen unter Überlappung des Endes des Metallbandes auf den inneren Haltering gewickelt, worauf nach Auslaufen des Dichtungsstreifens wieder ein Stück Metallband zur Bildung des äusseren Halteringes 2'gewickelt wird.
Zwischen den Windungen des Dichtungsstreifens ist zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit ein Siebstreifen 5 aus Nickeldrähten eingelegt ; das Dichtungselement ist in diesem Fall schon beim Einbau mit den Dichtflächen entsprechenden Gegenflächen versehen. Dies wird durch Drehen oder Schleifen einer kalottenförmigen Ausnehmung auf einer Stirnfläche und gegebenenfalls einer Planfläche an der andern Stirnseite erzielt. Dabei wird vorteilhaft der innere Haltering 3'auf eine Höhe abgedreht, die etwas kleiner als die Höhe des inneren Mantels des Dichtungswickels l'ist, damit die Kugel nur mit der kugelförmigen Dichtfläche in Berührung kommen kann.
Der innere Haltering 3'ist durch Wickeln eines längsgesickten Metallbandes gebildet ; der darübergewickelte Dichtungsstreifen und der eingelegte Gitterstreifen weisen demnach auch eine Längsbiegung auf, so dass das ganze Element eine erhöhte Elastizität aufweist. Es ist natürlich auch möglich, einen oder beide Halteringe einstückig auszubilden und das Metallband nur zur Ausbildung eines Halteringes allein zu verwenden. Auch in diesem Fall muss dafür gesorgt sein, dass der innere Haltering 3'niedriger als der innere Mantel des Dichtungswickels l'ist.
Der in Fig. 3 dargestellte Hahn weist ein kugelförmiges Küken 6 auf, das über einen in einem Gehäuse 7 gelagerten, mittels einer Gewindeverbindung 9 in einem Oberteil 10 abgestützten Bewegungsbolzen 11 sowie einen daran befestigten Betätigungsgriff 8 verdrehbar ist. Der Bolzen 11 wird durch eine Stopfbüchsenpackung 12, die im Gehäuse 7 eingelassen ist und vom Oberteil 10 zusammengepresst wird, nach aussen abgedichtet. Die Kugel 6 ist koaxial zur Durchflussrichtung in zwei erfindungsgemässen Dich- tungselementen la gelagert, von welchen eines im Gehäuse 7 und das andere in einem die Gehäuseöff- nung für die Kugel 6 verschliessenden Flanschstutzen 14 sitzt.
Zur Abdichtung des Gehäuseinnenraumes nach aussen ist zwischen dem Gehäuse 7 und dem Flanschstutzen 14 eine Flachdichtung 13 vorgesehen, die durch Anpressen des Flanschstutzens an das Gehäuse mittels Sechskantschrauben 14a zur Wirkung gebracht wird. Herstellungstoleranzen der Kugel 6, des Gehäuses 7, des Flanschstutzens 14 und der Flachdichtung 13 werden durch das Dichtungselement aufgenommen.
Wenn die Dichtungswickel 1 so dimensioniert sind, dass sie auch im ungünstigen Fall unter Pressung kommen und anderseits so plastisch sind, dass sie in den Toleranzbereichen zusammendrückbar sind, dürfen die Halteringe 2,3 in jedem Fall mit der Kugel 6 nur relativ geringes Spiel aufweisen, damit das Material des Dichtungswickels 1 nur komprimiert, nicht aber durch die Spalten zwischen der Kugel 6 und
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den benachbarten Rändern der Halteringe 2,3 austreten kann. Auf diese Weise liegt das Dichtungsmaterial der Dichtungselemente la unter innerer Vorspannung an der Kugel an, so dass der bei Verdrehen der Kugel um die Achse des Bewegungsbolzens auftretenden Verschleiss über lange Betriebsperioden hindurch ohne Verschlechterung der Dichtwirkung aufgenommen werden kann.
Wenn weniger elastische Dichtungselemente verwendet werden, deren Elastizität zum Ausgleich der Herstellungstoleranzen nicht ausreicht, wird das an der Seite des Flanschstutzens 14 liegende Dichtungs- element zweckmässig von einem Schraubring aufgenommen oder am äusseren Haltering mit einem Aussengewinde und einem Unterstützungsflansch versehen und über eine Gewindeverbindung im Gehäuse 7 unter Abdichtung gegen dieses gelagert, so dass durch Verdrehen des Schraubringes bzw. des Dichtungselementes dieses relativ zum andern Dichtungselement verstellt werden kann. Auf diese Weise kann unabhängig von der Elastizität der Elemente die erforderliche Anpressung an die Kugel erzielt werden.
In Fig. 4 ist ein Rohrgelenk dargestellt. Solche Rohrgelenke werden beispielsweise in Zuleitungen von Dampf zu Etagenpressen eingebaut. Dabei ist unter Zwischenschaltungen von Flachdichtungen 19 an einem 15 der zu verbindenden Rohrteile 15,16 eine Kugel 17 und am Ende des andern Rohrteiles 16 ein Gegenstück 18 aufgeschraubt.
In dem Gegenstück ist ein erfindungsgemässes Dichtungselement la gelagert. Durch Aufschrauben eines sich an der Kugel 17 abstützenden Pressringes 21 auf das Gegenstück 18 wird die Kugel des einen Rohres gegen das Dichtelement und diese gegen die ebene Dichtungsfläche des Gegenstückes gepresst.
Durch Verdrehen dieses Pressringes ist es also möglich, eine geeignete Pressung zwischen dem Dichtelement und den Dichtflächen zu erzielen, so dass einerseits eine gute Dichtungswirkung und anderseits eine leichte Verschwenkbarkeit der beiden Rohre gegeneinander gewährleistet ist. Damit eine Beschädigung der Kugel 17 durch den inneren Haltering 3 auch bei starker Überpressung des Elementes nicht auftreten kann, ist im Gegenstück 18 eine die Dichtfläche begrenzende Ausnehmung 22 vorgesehen, in welche dieser Haltering bei Berührung durch die Kugel ausweichen kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dichtungselement, das zum Abdichten zwischen einer kugeligen, um ihren Mittelpunkt verschwenkbaren Dichtfläche und einer zweiten Dichtfläche dient und einen scheibenförmigen Wickel aufweist, der mit einer konkaven Stirnfläche zur Anlage an der kugeligen Dichtfläche bestimmt ist, ge-
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einem aus einer Gummi-Asbest-Mischung bestehenden Dichtungsstreifen gebildet ist und, wie ebenfalls an sich bekannt, an seinem Innenmantel sowie an seinem Aussenmantel von je einem Haltering eingefasst ist, dessen freie Mantelfläche praktisch zylindrisch ist, und dass der äussere Haltering im wesentlichen über die gesamte Wickelhöhe, der innere Haltering hingegen nur über einen Teil der Wickelhöhe reicht.