DD296333A5 - Hochdruckdichtungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdichtungsanordnung zum Abdichten von Apparaturen, Behaeltern und Rohrleitungen in der Hoch- und Hoechstdrucktechnik, wie z. B. in der chemischen Industrie, der Kerntechnik, der Raumfahrt, der Nautik usw. Die Aufgabe der Erfindung ist es, unter Ausnutzung des Selbstdichtungseffektes den Reaktions- bzw. Druckraum sicher abzudichten sowie einen nachlassenden Dichtungseffekt mit geringem ueberwachungstechnischem Aufwand vor Eintreten einer Havariesituation sicher und schnell zu signalisieren. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, indem eine elastisch-plastisch verformbare Schnabeldichtung beidseitig in Montagerichtung mit mindestens 2 in der Ebene parallel umlaufenden Nuten versehen ist, wobei in diesen Nuten elastisch-plastische verformbare Dichtungselemente (2, 3) eingebracht sind, dasz auszerhalb des Druckraumes (9) zwischen dem plastisch verformbaren Teil der Schnabeldichtung und dem ersten elastisch-plastisch verformbaren Dichtungselement (2) eine innere Kammer (6) vorhanden ist, dasz hinter dem ersten elastisch-plastischen verformbaren Dichtungselement (2) eine aeuszere Kammer (7) vorhanden ist, wobei beide Kammern (6, 7) mindestens je einen Anschlusz fuer eine Entlueftungs-, Mesz- und Pruefdruckleitung (8) besitzt. Fig. 1{Hochdruckdichtungsanordnung; Behaelter- und Apparatebau; mehrfach wirkende Dichtungsanordnung; Rohrleitungen; Selbstdichtungseffekt; elastisch-plastische Verformung; Entlueftungs-, Mesz- und Pruefdruckleitungen; innere und aeuszere Kammer}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdichtungsanordnung zum Abdichten von Apparaturen, Behältern und Rohrleitungen in der Hoch- und Höchstdrucktechnik, wie z. B. in der chemischen Industrie, der Kerntechnik, der Raumfahrt, der Nautik usw.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß elastische Hochdruckdichtungen so konstruiert werden, daß das wirkende Druckgefälle die Flächenpressung auf den Dichtflächen erhöht.

Dieser Mechanismus wird als Selbstdichtungseffekt bezeichnet. Es sind z.B. folgende einfach wirkende Hochdruckdichtungen bekannt:

- Schnabeldichtung in Dissertationsschrift „Experimentelle und theoretische Untersuchungen metallischer Dichtungen quasistarrer und elastischer Profilgeometrie für die Hochdrucktechnik'VJ. Kuehnrich, 1977, TH Karl-Marx-Stadt.

- O-Ring-Dichtung in Dissertationsschrift „Auslegung von Metall-O-Ring-Dichtungen aus Stahl für die statische Abdichtung an rotationssymmetrischen Dichtflächen'VP.Selke, 1989, TU Karl-Marx-Stadt.

Weitere einfach wirkende Hochdruckdichtungen werden in

- US-PS 4.361.335

- US-PS 4.421.325

- US-PS 4.477.085

- US-PS 4.477.091

- US-PS 4.477.092

- US-PS 4.477.093 beschrieben.

Die Hauptnachteile der einfach wirkenden Hochdruckdichtungen sind unter anderem:

- Eine relativ geringe Sicherheit, insbesondere bei hochexplosiven, giftigen und aggressiven Medien, da ein Defekt an der Dichtung nicht rechtzeitig vor Eintritt einer Havarie erkannt wird und der unkontrollierte Austritt von Medien Umweltschäden verursachen kann.

- Bei Versagen eines Dichtungselementes ist die Funktionstüchtigkeit der Anlage nicht mehr gewährleistet.

- Es ist ein hoher überwachungstechnischer Aufwand notwendig um die Sicherheitsbestimmungen einhalten zu können.

- Es sind definierte, in der Regel große Schraubenkräfte erforderlich, z. B. bei Doppelkegeldichtungen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Hochdruckdichtungsanordnung zu schaffen, die höchsten sicherheitstechnischen Anforderungen entspricht und bei der sich für die Überwachung und Kontrolle einfache und technisch perfekte Überwachungssysteme anbringen lassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

3ie Aufgabe der Erfindung ist es, unter Ausnutzung des Selbstdichtungseffektes den Reaktions- bzw. Druckraum sicher abzudichten sowie einen nachlassenden Dichtungseffekt mit geringem überwachungstechnischem Aufwand vor Eintreten einer Havariesituation sicher und schnell zu signalisieren.

irfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Hochdruckdichtungsanordnung unter Verwendung von bekannten elastischjlastisch verformbaren Hochdruckdichtungen unter Ausnutzung des Selbstdichtungseffektes, dadurch gelöst, indem eine Hastisch-plastisch verformbare Schnabeldichtung beidseitig in Montagerichtung mit mindestens 2 in der Ebene parallel imlaufenden Nuten versehen ist, wobei in diesen Nuten elastisch-plastisch verformbare Dichtungselemente, vorzugsweise ^-Ring-Dichtungen, eingebracht sind, daß außerhalb des Druckraumes zwischen dem plastisch verformbaren Teil der lochdruckdichtung, der Dichtungskontaktstelle des Schnabels und dem ersten elastisch-plastisch verformbaren )ichtungselement, eine innere Kammer vorhanden ist, die mit mindestens einem Anschluß für eine Entlüftungs-, Meß- und 'rüfdruckleitung versehen ist, daß hinter dem ersten elastisch-plastisch verformbaren Dichtungselement eine äußere Kammer 'orhanden ist, die ebenfalls mindestens einen Anschluß für eine Entlüftungs-, Meß- und Prüfdruckleitung besitzt. )ie erfindungsgemäße Lösung besteht aus drei voneinander unabhängig arbeitenden Hochdruckdichtungen, die so angeordnet ind, daß zwei elastisch-plastische verformbare Hochdruckdichtungen den Überdruck unter Ausnutzung der Federwirkung des )ichtungsschnabels und des damit verbundenen Selbstdichtungseffektes aufnehmen und eine dritte plastisch-elastische erformbare Hochdruckdichtung auf der dem Druck abgewandten Seite sich befindet. Durch die geometrischen Verhältnisse wischen innerer O-Ring-Dichtung und Schnabel wird bei steigendem Innendruck der Selbstdichtungseffekt zunehmend von der ineren O-Ring-Dichtung auf die plastische verformbare Kontaktstelle des Dichtungsschnabels verlagert und dadurch eine rhöhte Sicherheit erreicht. Zwischen den drei Hochdruckdichtungen entstehen damit mindestens zwei Kammern, die je eine intlüftungs-, Meß- und Prüfleitung aufweisen.

)ie Verwendung von gasgefüllten und/oder außenbeschichteten bzw. mit Bohrungen im Innerdurchmesser versehenen Metall-)-Ring-Dichtungen ist vorteilhaft.

)ie elastisch verformbare Dichtungskombination wird beim Anziehen der Schrauben so verformt, daß sie im drucklosen Zustand η die Behälterwand oder den Flansch bzw. Deckel so anliegt, daß die erforderliche Mindestdichtpressung erreicht wird. Bei 'orhandensein des Innendruckes erhöht sich durch den Selbstdichtungseffekt die Dichtpressung so, daß auch der im Betriebsder Prüfdruckzustand wirkende Innendruck sicher abgedichtet wird.

lurch die Kombination dieser drei Hochdruckdichtungen entstehen mindestens zwei Druckkammern, über die die Sicherheit litteis Entlüftungs-, Meß- und Prüfdruckleitungen des Dichtungssystems kontrolliert wird.

•urch die Kombination dreier Hochdruckdichtungen wird gewährleistet, daß das Versagen einer Dichtung keine negativen luswirkungen auf die Funktionsweise der Gesamtanordnung hat. Gleichzeitig kann jederzeit an beiden Druckkammern mittels ntlüftungs-. Meß- und Prüfdruckleitungen der Funktionszustand der Dichtverbindung überwacht werden. Die Messung und ibführung von auftretenden Leckagemengen aus beiden Kammern ist möglich. Durch die drei unabhängig wirkenden inzeldichtungen erhöht sich die Sicherheit der Gesamtanordnung wesentlich. Weiterhin sind geringere Vorspannkräfte der chraubverbindung bei definierter Dichtungsvorverformung notwendig. Diese Hochdruckdichtungsanordnung kann zum bsolut sicheren Abdichten von Druckapparaten mit innerem und äußerem Überdruck verwendet werden. Damit ist eine wesentliche Forderung des Umweltschutzes erfüllt.

usführungsbeispiel

ie erfindungsgemäße Lösung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen jigen

ig. 1: Flansch mit montierter Hochdruckdichtung im Schnitt ig.2: Hochdruckdichtung im Schnitt.

eim Anziehen der Schrauben bis zur Deckel- oder Flanschauflage auf den Dichtungsgrundkörper, wird das zweite elastischlastisch verformbare Dichtungselement 3, die äußere O-Ring-Dichtung optimal vorverformt, während das erste elastischlastisch verformbare Dichtungselement 2, die innere O-Ring-Dichtung und die Dichtungskontaktstelle des Schnabels 1 nur auf inen geometrieabhängigen definierten minimalen Wert vorverformt werden. Bei Erhöhung des Druckes im Druckraum 9 wird ie innere O-Ring-Dichtung durch die elastische Schnabelwirkung auf seinen optimalen Dichtungswert verformt, während sich ie Dichtungskontaktstelle des Schnabels 1 weiter plastisch an die Kontaktfläche anlegt. Damit wird die Abdichtung an drei ichtungskontaktstellen realisiert, wobei zwei kontrollierbare Druckräume in Form einer inneren und äußeren Kammer 6,7 itstehen. Diese sind durch Entlüftungs-, Meß-und Prüfdruckleitungen 8 mit dem drucklosen Raum 10 verbunden.

Claims (3)

1. Hochdruckdichtungsanordnung unter Verwendung von bekannten plastisch und elastisch verformbaren Hochdruckdichtungen unter Ausnutzung des Selbstdichtungseffektes, gekennzeichnet dadurch, daß eine elastisch-plastisch verformbare Schnabeldichtung beidseitig in Montagerichtung mit mindestens 2 in der Ebene parallel umlaufenden Nuten versehen ist, wobei in diesen Nuten elastisch-plastisch verformbare Dichtungselemente (2,3) eingebracht sind, daß außerhalb eines Druckraumes (9) zwischen dem plastisch verformbaren Teil der Schnabeldichtung, der Dichtungskontaktstelle des Schnabels (1) und dem ersten elastisch-plastisch verformbaren Dichtungselement (2) eine innere Kammer (6) vorhanden ist, die mit mindestens einem Anschluß für eine Entlüftungs-, Meß-und Prüfdruckleitung (8) versehen ist, daß hinter dem ersten elastischplastisch verformbaren Dichtungselement (2) eine äußere Kammer (7) vorhanden ist, die ebenfalls mindestens einen Anschluß für eine Entlüftungs-, Meß- und Prüfdruckleitung (8) besitzt.

2. Hochdruckdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elastischplastisch verformbare Dichtungselemente (2,3) O-Ring-Dichtungen verwendet werden.

3. Hochdruckdichtungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch-plastisch verformbaren Dichtungselemente (2,3) gasgefüllt und/oder außenbeschichtet oder mit Bohrungen im Innendurchmesser versehen sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen