DD287177A7

DD287177A7 - STAHLWELLRING GASKET FOR ENAMELLED FLANGES

Info

Publication number: DD287177A7
Application number: DD32361388A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Otte; Joachim Koechig
Original assignee: Eisen- Und Huettenwerke Thale,De
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1991-02-21

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}The invention relates to a steel corrugated ring seal for the sealing of deformed enamelled flange connections of containers under pressure of toxic or explosive media. The object of the invention is to improve the function, durability, life, reusability and to reduce the manufacturing cost. Gemaesz the invention, this is achieved by the fact that on both sides of a corrugated ring double-layer gaskets are arranged, between which there is a porous adhesive filling layer consisting of a mixture of silicone rubber, quartz, solvent and glass fibers whose adhesive layer is interrupted at the inner and Auszenrand. Field of application of the invention are preferably enameled Druckgefaesze. Fig. 1 {enamelled flange connection; Dichtungshuelle; Gaskets; Well ring; Balance mass}

Description

Object of the invention

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.The aim of the invention is to eliminate all the disadvantages mentioned and to achieve optimum conditions for the manufacture, assembly, service life, Wiederverwenabarkeit, function and reliability through the design.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to make a steel corrugated seal for enamelled flange ro, that the corrugated ring free on both sides of balancing his full Profileindringfähigkeit reserves, the inherent unevenness of the corrugated ring does not affect the introduction and the Vollfülter mass, the corrugated ring with the uncured relining mass comes in contact and is fully reusable, the relining mass is elastic and cost-effective and high in its properties by a high proportion of cheap filler such that it does not tend to flow even with large film thicknesses and diffusing through the PTFE shell small amounts of aggressive gases the Dicht'sraum be dissipated, the deformed to the enameled flange plates part of the steel corrugated ring and the Emailoberflächo is adaptable, the seal construction is designed so that ß the number of achievable sealing operations is significantly increased and prevent strength and stability of the seal tearing and ejection.

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.According to the present invention, this is achieved by arranging two-day flat gaskets of fiber-binder material (ζ, B. asbestos-fiber rubber) on both sides of the corrugated ring, with an elastic, very stiff and porous filling layer between the layers In the manufacture of the seal construction, a layer of the lower two-layered gasket is first placed on the lower flange.The leveling compound used is cold-curing silicone rubber containing 2.7 to 3 times the volume of quartz with a grain size of 0 to 0.5 mm , up to 3% by volume of solvent (for example CCl 4, ether, light gasoline or other organic volatile media) and up to 5% etched glass fibers of thickness up to 0.01 mm and a length / diameter ratio greater than 100. By adding solvent to the liquid silicone rubber, the very large amounts of solids a n quartz and glass fibers are mixed in, which must be done very quickly, since the solvent begins to evaporate immediately. After mixing, the rubber-solid mixture can be formed by extrusion into endless strip material of suitably circular or oval cross section only below about 1.5 to 2 MPa. The fastest bond between rubber and etched glass fibers, whereby the cross section of the extruded strip can be deformed not by self-weight, but due to the elastic-plastic behavior similar to metals only by a certain cross-pressing, in part by the very steep toughening due to the high quartz addition. During extrusion, a part of the glass fibers in the strip (extrusion direction) aligns, which thereby has a certain tensile strength after curing. Due to the high extrusion pressure and the movement in the die and under the influence of the evaporating solvent, the strip surface is enriched with rubber and adhesive. After laying the extruded strip on the lower layer of the lower flat gasket, the upper layer of the lower flat gasket and the upper flange can be placed on moderate flange deformations or, for larger flange deformations, the upper double-flat gasket placed in the same manner as the lower one with the extruded strip therebetween. After placing the upper flange (lid or vessel top), the two flanges are moved towards each other by screw tightening or self-weight of the upper part, until at the location of the largest relining thickness, the flat gaskets are glued and filled in the entire or required width with the extruded tape mass ,

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.After separating the flanges, the band mass pressed out at the inner and outer edges of the two double layers is cut off. The adhesive and largely gas-tight surface layer of the tape mass at the inner and outer edge is removed and exposed the porous core, which is permeable after the final curing and the exit of the solvent for small amounts of gas permeable than the PTFE shell.

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.Due to the tensile strength of the strip material achieved as a result of the glass fiber orientation and the bonding to the flat sealing layers, rupture and ejection of the seal is largely precluded. Due to the rubber content and the porosity on the one hand and the high quartz content on the other hand, the tape mass in the thickness direction is very stiff, but due to their elasticity sufficiently brittle fracture resistant.

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.The very high quartz content ensures the temperature and chemical resistance of the leveling compound. In frequently frequented flange connections, the top and bottom double layer can be exchanged after the corrugated ring has been completely buried in the adjacent flat gasket layers, thereby almost doubling the number of sealing operations that can be achieved and the service life.

embodiment

Din Erfindung soll anhand der nachfolgend aufgefahren Abbildungen näher erläuter werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it

Fig. 1: steel corrugated seal in the installed state Fig. 2: Untero double-layered flat gasket with inserted extruding strip Fig.3: Both double-layer gaskets after compression and trimming the outer edge Fig. 4: Steel corrugated seal after interchanging upper and lower double-layered lined flat gasket.

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 paßtDte steel corrugated ring consists of the sealing sleeve 1, the both sides of the metallic corrugated ring 2 arranged in each case double layers flat gaskets 3, between which the porous filling layer 4 is firmly adhering by means of the adhesive layer 5 to the gaskets 3. By the pressure occurring during the sealing process of the two enamelled flanges 6 fits

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.the flange-side layer of the flat gasket 3 to the bumps of the enamel layer 7 and the corrugated ring 2 digs with its profile on both sides in the adjacent layers of upper and lower gasket 3 a. A gas or vapor leakage which diffuses through the sealing envelope 1 from the product space 8 is discharged through the porous filling layer 4 into the outer space 9. The layers of the flat gasket 3 are held by the corrugated ring 2 in a form-fitting and adhesive bond through the tensile porous intermediate layer 4 in a stable association and prevented from rupture or ejection by the pressure in the product space 8 from the gap between the enameled flanges. When constructing the steel corrugated ring seal 2, the lower layer of the flat gasket 3 is placed on the lower flange 6 according to FIG. An endless belt of round or oval cross-section is formed on top of the porous filling layer 4 and the adhesive layer 5 and is formed by extruding a mixture of cold-curing silicone rubber, quartz, diluent and glass fibers.

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.After placing the upper layer of the lower gasket 3 and optionally the upper double layer of the flat gasket 3 in the same manner, the enameled flanges 6 are compressed until the porous filling layer 4 with the adhesive layer 5 over the entire width of the flat gaskets according to FIG. 3 rest and at the inner and outer edges of the overflowing porous filling layer 4 and adhesive layer 6 cut off. Thereafter, by inserting the corrugated ring 2 and wrapping with the sealing sheath 1, the complete steel corrugated ring seal according to FIG. 1 is produced. If the adaptability and the resilience of the steel corrugated ring seal is exhausted due to multiple sealing operations by the complete burial of the corrugated ring 2 in the adjacent layers of the gasket 3, the upper and lower double layer of the gasket 3 are interchanged with porous filling layer 4, whereby smooth layers of the gasket .3 to Appendix on the corrugated ring 2 come and the profiled by the corrugated ring 2 layers of the gasket 3 deform and adapt to the enameled flanges 6.

Claims

Steel corrugated ring seal, consisting of sealing sheath, corrugated ring, flat gaskets and leveling compound, characterized in that inside the gasket (1) on both sides of the corrugated ring (2) two-layer gaskets (3) are arranged, between which a porous filling layer (4) on both sides to the adjacent layers the flat gaskets (3) with adhesive layers (5) is provided, and that the porous filling layer (4) with the adhesive layers (5) from eir em volume of kaltaushärtendem silicone rubber, 2.7 to 3 parts by volume quartz grain size to 0.5 mm, to to 0.03 parts by volume of solvent and up to 0.05 parts by volume of etched glass fibers with a thickness of up to 0.01 mm and a length / diameter ratio greater than 100.

For this

2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to an existing outer shell, flat gaskets, corrugated ring and balance mass seal, so-called steel corrugated ring seal for sealing enamelled flange.

Characteristic of the known state of the art

So-called steel corrugated gaskets are usually used for the sealing of flange connections of enameled pressure vessels with toxic, explosive or otherwise hazardous contents, in which two flat gaskets of deformable fiber-binder material (eg asbestos fiber rubber with interposed metallic corrugated ring) are arranged in a closed enclosure. When compressing the steel corrugated ring, the profile of the corrugated ring digs into the gaskets el.i and deforms elastic at the same time, so that the entire seal can adapt to low fiasco bumps elastic-plastic and required for the function and tightness under operating pressure and temperature elastic springback behavior receives.

At the same time, the positive connection between gaskets and corrugated ring prevents ejection and rupture of the gaskets by the container pressure, so that in enameled flanges hardly to be realized additional possibilities, such as tongue and groove or back and forth of the flange plates can be omitted. Since enamelled apparatus parts as a result of the multiple firing process during annealing and firing of the four and more enamel layers at firing temperatures up to about 950 ⁰ C, especially in large and asymmetrically arranged container openings on the flange partially considerable deformations of the flange perpendicular to its plane, the steel shaft seal fails in its shape described above, so that no sealing effect can be achieved on the deformed flanges. Since the flange surfaces can not be leveled due to the small thickness (about 1-2 mm) of the enamel layer, the delay must be compensated by a relining of the steel corrugated ring seal within the protective cover. In a technical solution has become known between corrugated ring and one or both gaskets by means of spatula or spray gun self-curing or heat-curing paetöse mass, introduced from opposite the expected operating temperatures resistant resin, with and without fillers of various kinds. In a further technical solution is waived waiving the flat gaskets of the corrugated ring in a Kunstharzfüllstoffmischung within the protective cover. Disadvantages of the above solutions are that the Ausglaichsfähigkeit is largely lost or greatly reduced by the profile burying when tightening the seal due to the one- or two-sided profile filling of the corrugated ring with hardened synthetic resin mass, the corrugated ring seeks to evade his position-related residual stresses from the plane, which can lead to local squeezing of the uncured resin and cavitation, a reuse of expensive corrugated ring (usually made of high-grade stainless steel) is difficult or impossible because of persistent and pressed-synthetic resin, the operating temperatures of enamelled apparatuses of about 200 ⁰ C and more usable resins are expensive and susceptible to breakage under load and tend to flow in the non-cured state at the specified and achievable with conventional mixing filler as a result of their linear-viscous behavior, causing the err limits verichbare layer thickness and that often frequented flange connections, the useful life of the seal with the complete burial of the corrugated ring in the fitting flat gasket due to repeated Abdichtmontagevorgänge is quickly exhausted. In another solution, both sides of the corrugated ring with balancing mass filled hoses flat cross section are arranged, which were previously adapted to the delay of the two flange plates and cured. Disadvantages of this solution are that the production, filling without cavities and especially the closing of the joint dor hoses without dysfunctional paragraph in the hose wall is very expensive and expensive, the hose cover not like the flat gaskets the ability to adapt to the change in the surface waviness of the enamel layer (For example, after opening and closing with the slightest offset of the parts), so that the technical feasibility is not given in practice. A major disadvantage of all known solutions is that, since the outer sealing shell with very aggressive media made of sintered and therefore microporous PTFE, a, albeit very low gas permeability and both gaskets, corrugated ring and resin mass are highly gas-tight, it is behind the part of the DichtungshOile facing the container space for accumulating aggressive vapors which after a long time attack corrugated ring, flat gaskets and synthetic resin compound, destroy or adversely affect their sealing properties, so that the entire steel corrugated ring gasket becomes unreliable.