DD287177A7 - Stahlwellringdichtung fuer emaillierte flansche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stahlwellringdichtung fuer das Abdichten deformierter emaillierter Flanschverbindungen von unter Druck giftiger oder explosiver Medien stehenden Behaeltern. Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktion, Bestaendigkeit, Lebensdauer, Wiederverwendbarkeit zu verbessern und den Herstellungsaufwand zu verringern. Gemaesz der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dasz beiderseits eines Wellringes doppellagige Flachdichtungen angeordnet werden, zwischen denen sich eine poroese klebfaehige Fuellschicht, bestehend aus einer Mischung von Silikonkautschuk, Quarz, Loesungsmittel und Glasfasern befindet, deren Klebschicht am Innen- und Auszenrand unterbrochen ist. Anwendungsgebiet der Erfindung sind bevorzugt emaillierte Druckgefaesze. Fig. 1{emaillierte Flanschverbindung; Dichtungshuelle; Flachdichtungen; Wellring; Ausgleichsmasse}

Description

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile sämtlich auszuschalten und optimale Bedingungen für die Herstellung, Montage, Gebrauchsdauer, Wiederverwenabarkeit, Funktion und Betriebssicherheit durch die Konstruktion zu erzielen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stahlwellringdichtung für emaillierte Flanschverbindungen ro zu gestalten, daß der Wellring beidseitig frei von Ausgleichsmasse seine volle Profileindringfähigkeit behält, die eigenspannungsbedingte Unebenheit des Wellringes das Einbringen und die Völligkeit der Unterfütterungsmasse nicht beeinträchtigt, der Wellring mit der ungehärteten Unterfütterungsmasse nicht in Berührung kommt und uneingeschränkt wiederverwendbar bleibt, die Unterfütterungsmasse elastisch und durch einen hohen Anteil an billigem Füllstoff kostengünstig und in ihren Eigenschaften so beschaffen ist, daß sie auch bei großen Schichtdicken nicht zum Fließen neigt und durch die PTFE-Hülle diffundierende geringe Mengen aggressiver Gase aus dem Dichtung'sraum abgeführt werden, der zu den emaillierten Flanschtellern gelegene Teil der Stahlwellringdichtung verformungs- und an die Emailoberflächo anpaßbar ist, die Dichtungskonstruktion so gestaltet wird, daß die Anzahl der erreichbaren Abdichtvorgänge erheblich gesteigert wird und Festigkeit und Stabilität der Dichtung ein Aufreißen und Herausschleudern verhindern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß beiderseits des Wellrings jeweils zweitägige Flachdichtungen aus Faser-Bindemittelmaterial (ζ. B. Asbestfaser-Kautschuk angeordnet werden, wobei sich zwischen den Lagen jeweils eine elastische sehr steife und poröse Füllschicht befindet, die mit den beiden Laj, η der Flachdichtung verklebt ist. Bei der Herstellung des Dichtungsaufbaus wird zunächst eine Lage der unteren zweilagtgen Flachdichtung auf den unteren Flansch aufgelegt. Als Ausgleichsmasse dient kaltaushärtender Silikonkautschuk, dem das 2,7· bis 3fache Volumen Quarz der Körnung 0 bis 0,5mm, bis zu 3 Vol.-% Lösungsmittel (beispielsweise C Cl 4, Äther, Leichtbenzin oder andere organische leichtflüchtige Medien) und bis zu 5% geätzte Glasfasern der Dicke bis zu 0,01 mm und einem Längen/Durchmesserverhältnis größer als 100 zugemischt werden. Durch den Lösungsmittelzusatz zum flüssigen Silikonkautschuk können die sehr großen Feststoffmengen an Quarz und Glasfasern unterjemischt werden, was sehr schnell geschehen muß, da das Lösungsmittel sofort zu verdunsten beginnt. Nach dem Vermischen Ist das Kautschuk-Feststoffgemisch nur noch unter ca. 1,5 bis 2MPa durch Extrudieren in endloses Bandmaterial von zweckmäßigerweise kreisförmigem oder ovalem Querschnitt umzuformen. Die schnellste Bindung erfolgt zwischen Kautschuk und geätzten Glasfasern, wodurch der Querschnitt des extrudieren Bandes nicht durch Fließen unter Eigengewicht, sondern infolge des elastisch-plastischen Verhaltens ähnlich wie bei Metallen erst durch eine bestimmte Querpressung verformt werden kann, was teilweise auch durch den sehr steilen Zähigkeitsanstieg infolge der hohen Quarzbeimengung bedingt wird. Beim Extrudieren richtet sich ein Teil der Glasfasern in Band- (Extrusionsrichtung) aus, das dadurch nach dem Aushärten eine gewisse Zugfestigkeit aufweist. Durch den hohen Extrusionsdruck und die Bewegung in der Formdüse sowie unter dem Einfluß des verdünstenden Lösungsmittels wird die Bandoberfläche mit Kautschuk angereichert und klebefähig. Nach dem Auflegen des extrudieren Bandes auf die untere Lage der unteren Flachdichtung können bei mäßigen Flanschdeformationen die obere Lage der unteren Flachdichtung und der obere Flansch aufgelegt oder bei größeren Flanschdeformationen die obere doppellaglge Flachdichtung in der gleichen Weise wie die untere mit dazwischenliegendem extrudieren Band aufgelegt werden. Nach dem Auflegen des oberen Flansches (Deckel oder Gefäßoberteil) werden die beiden Flansch» durch Schraubenanzug oder Eigengewicht des Oberteils soweit aufeinander zubewegt, bis an der Stelle der größten Unterfütterungsdicke die Flachdichtungen in der gesamten bzw. erforderlichen Breite mit der extrudieren Bandmasse verklebt und ausgefüllt sind.

Nach dem Trennen der Flansche wird die am !nnen- und Außenrand der beiden Doppellagen herausgedrückte Bandmasse abgeschnitten. Dabei wird die klebefähige und weitgehend gasdichte Oberflächenschicht der Bandmasse am Innen- und Außenrand entfernt und der poröse Kern freigelegt, der nach dem endgültigen Aushären und dem Austritt dos Lösungsmittels für geringe Gasmengen durchlässiger ist als die PTFE-Hülle.

Durch die infolge der Glasfaserorientierung erreichte Zugfestigkeit des Bandmaterials und die Verklebung zu den Flachdichtungslagen ist ein Aufreißen und Herausschleudern der Dichtung weitestgehend ausgeschlossen. Durch den Kautschukanteil und die Porosität einerseits und den hohen Quarzanteil andererseits ist die Bandmasse in Dickenrichtung sehr steif, aber infolge ihrer Elastizität ausreichend sprödbruchsicher.

Durch den sehr hohen Quarzanteil werden Temperatur- und chemische Beständigkeit der Ausgleichsmasse gewährleistet. Bei häufig frequentieren Flanschverbindungen können nach dem völligen Eingraben des Wellrings in die anliegenden Flachdichtungslagen obere und untere Doppellage ausgetauscht werden, wodurch sich die Anzahl der erreichbaren Abdichtungsvorgänge und die Nutzungsdauer annähernd verdoppeln.

Ausführungsbeispiel

Din Erfindung soll anhand der nachfolgend aufgefahren Abbildungen näher erläuter werden. Es zeigen

Fig. 1: Stahlwellringdichtung im eingebauten Zustand Fig. 2: Untero doppollagige Flachdichtung mit eingelegtem extrudieren Band Fig.3: Beide doppellagige Flachdichtungen nach dem Zusammendrücken und Beschneiden des Außenrandes Fig.4: Stahlwellringdichtung nach dem Vertauschen von oberer und unterer doppellagiger unterfütterter Flachdichtung.

Dte Stahlwellringdichtung besteht aus der Dichtungshülle 1, den beidseitig des metallischen Wellringes 2 in jeweils doppelten Lagen angeordneten Flachdichtungen 3, zwischen denen sich die poröse Füllschicht 4 befindet, die mittels der Klebschicht 5 an den Flachdichtungen 3 fest haftet. Durch den beim Abdichtvorgang auftretenden Druck der beiden emaillieren Flansche 6 paßt

sich die flanschseitige Lage der Flachdichtung 3 den Unebenheiten der Emailschicht 7 an und der Wellring 2 gräbt sich mit seinem Profil beiderseits in die anliegenden Lagen von oberer und unterer Flachdichtung 3 ein. Eine durch die Dichtunfeshülle 1 aus dem Produktraum 8 hindurch diffundierende Gas- oder Dampfleckage wird durch die poröse Füllschicht 4 in den Außenraum 9 abgeführt. Die Lagen der Flachdichtung 3 werden durch den Wellring 2 formschlüssig und über die Klebverbindung durch die zugfeste poröse Zwischenschicht 4 in einem stabilen Verband gehalten und am Aufreißen oder Herausschleudern durch den Druck im Produktraum 8 aus dem Spalt zwischen den emaillierten Flanschen gehindert. Beim Aufbau der Stahlwellringdichtung wird nach Fig.2 die untere Lage der Flachdichtung 3 auf den unteren Flansch 6 aufgelegt. Auf die se wird ein endloses Band mit rundem odor ovalem Querschnitt aufgebracht, das aus der porösen Füllschicht 4 und der Klebsc.-.icht 5 gebildet wird und durch Extrudieren von einem Gemisch aus kaltaushärtendem Silikonkautschuk, Quarz, Verdünnungsmittel und Glasfasern besteht.

Nach dem Auflegen der oberen Lage der unteren Flachdichtung 3 und gegebenenfalls der oberen Doppellage der Flachdichtung 3 in der gleichen Weise werden die emaillierten Flansche 6 soweit zusammengedrückt, bis die poröse Füllschicht 4 mit der Klebschicht 5 über die gesamte Breite der Flachdichlungen entsprechend Fig. 3 aufliegen und an Innen- und Außenrändern die überquellende poröse Füllschicht 4 und Klebschicht 6 abgeschnitten. Danach wird durch Einlegen des Wellringes 2 und Umhüllung mit der Dichtungshülle 1 die komplette Stahlwellringdichtung entsprechend Fig. 1 hergestellt. Wenn die Anpaßfähigkeit und das Rückstellvermögen der Stahlwellringdichtung infolge mehrfacher Abdichtvorgänge durch das völlige Eingraben des Wellringes 2 in die anliegenden Lagen der Flachdichtung 3 erschöpft ist, werden untere und obere Doppellage der Flachdichtung 3 mit poröser Füllschicht 4 vertauscht, wodurch glatte Lagen der Flachdichtung .3 zur Anlage am Wellring 2 kommen und die durch den Wellring 2 profilierten Lagen der Flachdichtung 3 sich an den emaillierten Flanschen 6 verformen und anpassen.

Claims (2)

1. Stahlwellringdichtung, bestehend aus Dichtungshülle, Wellring, Flachdichtungen und Ausgleichsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Dichtungshülle (1) beiderseits des Wellrings (2) zweilagige Flachdichtungen (3) angeordnet sind, zwischen denen sich eine poröse Füllschicht (4) beidseitig zu den anliegenden Lagen der Flachdichtungen (3) mit Klebschichten (5) versehen ist, und daß die poröse Füllschicht (4) mit den Klebschichten (5) aus eir em Volumenteil kaltaushärtendem Silikonkautschuk, 2,7 bis 3 Volumenteilen Quarz der Körnung bis 0,5 mm, bis zu 0,03 Volumenteilen Lösungsmittel und bis zu 0,05 Volumenteilen geätzten Glasfasern mit bis 0,01 mm Dicke und einem Längen/Durchmesserverhältnis größer 100 besteht.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine aus äußerer Hülle, Flachdichtungen, Wellring und Ausgleichmasse bestehende Dichtung, sogenannte Stahlwellringdichtung für das Abdichten emaillierter Flanschverbindungen.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Für die Abdichtung von Flanschverbindungen emaillierter Druckgefäße mit giftigen, explosiven oder anderweitig gefährlichen Inhalten werden gewöhnlich sogenannte Stahlwellringdichtungen verwendet, bei denen in einer zum Behälterraum geschlossenen Hülle zwei Flachdichtungen aus verformungsfähigem Faser-Bindemittel-Material (z.B. Asbestfaser-Kautschuk mit dazwischenliegendem metallischen Wellring angeordnet sind. Beim Zusammendrücken der Stahlwellringdichtung gräbt sich das Profil des Wellrings in die Flachdichtungen el.i und verformt sich gleichzeitig elastisch, so daß die gesamte Dichtung sich geringen Fianschunebenheiten elastisch-plastisch anpassen kann und ein für die Funktion und Dichtigkeit unter Betriebsdruck und -temperatur erforderliches elastisches Rückfederverhalten erhält.

   Gleichzeitig verhindert die formschlüssige Verbindung zwischen Flachdichtungen und Wellring ein Herausschleudern und Zerreißen der Flachdichtungen durch den Behälterdruck, so daß bei emaillierten Flanschen kaum zu realisierende zusätzliche Möglichkeiten, wie Nut und Feder bzw. Vor- und Rücksprung der Flanschteller, entfallen können. Da emaillierte Apparateteile infolge des mehrfachen Brennprozesses beim Glühen und beim Einbrennen der vier und mehr Emailschichten bei Brenntemperaturen bis ca. 950⁰C besonders bei großen und unsymmetrisch angeordneten Behälteröffnungen an deren Flanschflächen teilweise erheblichen Deformationen des Flansches senkrecht zu seiner Ebene unterliegen, versagt die Stahlwellringdichtung in ihrer eingangs geschilderten Form, so daß keine Dichtwirkung an den deformierten Flanschen erzielt werden kann. Da die Flanschflächen wegen der geringen Dicke (ca. 1-2 mm) der Emailschicht nicht mehr eingeebnet werden können, muß der Verzug durch eine Unterfütterung der Stahlwellringdichtung innerhalb der Schutzhülle kompensiert werden. Bei einer bekannt gewordenen technischen Lösung wird zwischen Wellring und einer oder beiden Flachdichtungen mittels Spachtel oder Spritzpistole eine selbst- oder unter Wärmezufuhr aushärtende paetöse Masse, aus gegenüber den zu erwartenden Betriebstemperaturen beständigem Kunstharz, mit und ohne Füllstoffe unterschiedlichster Art eingebracht. Bei einer weiteren technischen Lösung wird unter Verzicht auf die Flachdichtungen der Wellring in eine Kunstharzfüllstoffmischung innerhalb der Schutzhülle eingebettet. Nachteile bei den genannten Lösungen sind, daß die Ausglaichsfähigkeit durch die Profileingrabung beim Anziehen der Dichtung infolge der ein- oder beidseitigen Profilausfüllung des Wellringes mit ausgehärteter Kunstharzmasse weitestgehend verloren geht oder stark reduziert wird, der Wellring durch seine he stellungsbedingten Eigenspannungen aus der Ebene auszuweichen sucht, was zum örtlichen Herausquetschen des noch nicht ausgehärteten Kunstharzes und Hohlraumbildung führen kann, eine Wiederverwendung des teuren Wellrings (gewöhnlich aus hochwertigem Edelstahl) wegen anhaltenden und eingepreßten Kunstharzes erschwert oder ausgeschlossen ist, die für Betriebstemperaturen emaillierter Apparate von ca. 200⁰C und mehr verwendbaren Kunstharze teuer und unter Belastung bruchanfälliger sind und im nichtausgehärteten Zustand bei den angegebenen und mit üblichen Mischverfahren erzielbaren Füllstoffanteilen infolge ihres linearviskosen Verhaltens zum Fließen neigen, was die erreichbare Schichtdicke einschränkt und daß bei häufig frequentierten Flanschverbindungen die Nutzungsdauer der Dichtung mit dem völligen Eingraben des Wellringes in die anliegende Flachdichtung infolge wiederholter Abdichtmontagevorgänge rasch erschöpft ist. Bei einer weiteren Lösung werden beiderseits des Wellringes mit Ausgleichsmasse gefüllte Schläuche flachen Querschnitts angeordnet, die zuvor dem Verzug der beiden Flanschteller angepaßt und ausgehärtet wurden. Nachteile bei dieser Lösung sind, daß das Herstellen, Füllen ohne Hohlräume und besonders das Verschließen der Stoßstelle dor Schläuche ohne funktionsstörenden Absatz in der Schlauchwand sehr teuer und aufwendig ist, die Schlauchhülle nicht wie die Flachdichtungen die Fähigkeit zur Anpassung an die Veränderung der Oberflächenwelligkeit der Emailschicht (beispielsweise nach einem Öffnen und Schließen mit geringstem Versatz der Teile) hat, so daß die technische Realisierbarkeit in der Praxis nicht gegeben ist. Ein entscheidender Nachteil aller bekannten Lösungen Ist, daß, da die äußere Dichtungshülle bei sehr aggressiven Medien aus gesintertem und daher mikroporösem PTFE bestehend, eine, wenn auch sehr geringe Gasdurchlässigkeit besitzt und sowohl Flachdichtungen, Wellring als auch Kunstharzmasse in höchstem Maße gasdicht sind, es hinter dem zum Behälterraum gewandten Teil der DichtungshOile zum Ansammeln aggressiver Dämpfe kommt, die nach längerer Zeit Wellring, Flachdichtungen und Kunstharzmasse angreifen, zerstören oder in ihren Dichtungseigenschaften nachteilig verändern können, so daß die gesamte Stahlwellringdichtung unzuverlässig wird.