-
Flanschdichtung für einen mehrteiligen Druckbehälter Die Erfindung
betrifft eine Flanschdichtung für einen mehrteiligen Druckbehälter, deren Dichtungsspalt
durch abgewinkelte, behälteraußenseitig miteinander verbundene Flansche der im druckfreien
Zustand mit ihren Innenflächen aneinanderstoßenden Behälterwandungsteile gebildet
wird, die am behälterinnenseitigen Ende des Dichtungsspaltes je eine Ausnehmung
aufweisen, wobei die Dichtungsanordnung in der durch die beiden Ausnehmungen gebildeten
gemeinsamen Nut angeordnet ist.
-
Bei mehrteiligen Druckbehältern, beispielsweise zweiteiligen Behältern
von Zylinder- oder Kugelform, mit außenseitig durch Verschraubung oder andere. Mittel
zusammengehaltener Flanschverbindung der Teile stellt, wenn einigermaßen hohe Drücke
zur Anwendung kommen, die zu fordernde druckmittelfeste Abdichtung ein ernsthaftes
Problem dar, das auch dadurch nicht ohne weiteres zufriedenstellend gelöst werden
kann, daß man etwa für die Verschraubung der Flansche entsprechend starke Schrauben
mit kräftigen Gegenmuttern od. dgl. verwendet.
-
Bei derartigen Flanschdichtungen war es bisher üblich, in der am behälterinnenseitigen
Ende des Dichtungsspaltes gebildeten Nut ein Dichtungselement in Form eines O-Ringes,
V-Ringes od. dgl. aus beispielsweise Gummi oder Stahl anzuordnen, so daß also dieser
Dichtungsring od. dgl. im druckbeaufschlagten Zustand unmittelbar zwischen den abzudichtenden
Flanschflächen sitzt. Eine solche Anordnung ist mit einer Reihe von Nachteilen verbunden.
Zunächst einmal werden bei entsprechend großer Druckbelastung die beiden Flanschflächen
voneinander abgehoben, so daß der Dichtungsring unter Umständen durch den sich erweiternden
Dichtungsspalt ausgequetscht wird. Außerdem können bei selbst geringfügiger Fehlausrichtung
der beiden verschraubten Behälterteile im druckbeaufschlagten Zustand die Flanschflächen
in der Achsebene ihrer Schraubverbindung gegeneinander verdreht oder verkippt werden.
Dadurch wird natürlich der Dichtungsspalt zusätzlich aufgeweitet und die Flanschverbindung
erheblich auf Zug beansprucht. Um ein Lokkern oder gar Brechen der Verbindung und
ein dadurch bedingtes Versagen der Dichtung zu vermeiden, muß man die Befestigungselemente,
Schrauben, Bolzen od. dgl. entsprechend stark ausbilden. Andererseits ist es auch
bekannt, der axialen Ausweitung des Dichtungsspaltes und der Verdrehung der Dichtungsflächen
dadurch entgegenzuwirken, daß man die Befestigungselemente von vornherein so stark
anzieht, daß durch die entsprechende Vorbelastung der Dichtung die zu erwartenden
Axial-und Verdrehungskräfte bis zu einem gewissen Grade kompensiert werden. Es hat
sich indessen herausgestellt, daß diese Maßnahme nur bei verhältnismäßig niedrigen
Drücken zufriedenstellende Ergebnisse liefert, d. h. eine einwandfreie Abdichtung
gewährleistet. Zudem setzt auch diese Maßnahme die Verwendung großer und kräftiger
Befestigungselemente voraus, da letztere sowohl die Vorspannung als auch die durch
den Behälterdruck im Betrieb erzeugten Kräfte aufnehmen müssen, wobei dann die Flansche
entsprechend großflächig ausgebildet sein müssen, was einen zusätzlichen Materialaufwand
sowie ein erhöhtes Gewicht der Anordnung mit sich bringt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschdichtung zu
schaffen, die ohne Verwendung groß dimensionierter Befestigungselemente und Flanschfiächen
auch bei hohen und höchsten Behälterdrücken eine einwandfreie, druckmittelfeste
Abdichtung gewährleistet.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Flanschdichtung
der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß auf dem sich quer zur Flanschebene
erstreckenden Boden der Nut ein im Profil keilförmiger Dichtungsträger mit seiner
Basisfläche unter Abdecken des Dichtungsspaltes aufsitzt und daß in den zwischen
den beiden Keilflächen dieses Dichtungsträgers und den angrenzenden Seitenwänden
der Nut gebildeten Aussparungen je ein
mit dem Dichtungsträger sich
gleich erstreckendes Dichtungselement angeordnet ist.
-
Dadurch wird erreicht, daß selbst bei beträchtlicher Aufweitung des
Dichtungsspaltes der Dichtungsträger diesen mit seiner breiten Basisfläche immer
noch abdeckt, so daß die Dichtungsringe oder dergleichen Dichtungselemente nicht
in den eigentlichen Dichtungsspalt eintreten und durch diesen ausgequetscht werden
können. Auch wenn sich die Dichtungsflächen der Flansche gegeneinander verdrehen
und dadurch die Flanschbefestigung gelockert wird, bedeutet dies noch nicht die
Gefahr eines Versagens der Dichtung, da die eigentliche Dichtungsanordnung auch
in diesem Fall nach wie vor wirksam ist.
-
Vorzugsweise hat der Dichtungsträger; der zweckmäßigerweise aus einem
Metall wie Stahl besteht, am verjüngten Ende seines Keilprofils eine Verbreiterung,
um ein Herausschlüpfen der Dichtungsringe od. dgl. zu verhindern. Statt dessen kann
auch auf dem verjüngten Ende des Keilprofils ein Federband oder Sprengring angeordnet
sein. Die Dichtungselemente, z. B. Dichtungsringe, haben vorzugsweise 0-Profil und
sind aus Gummi oder dergleichen Material.
-
Nachstehend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung erläutert. Es zeigt F i g.1 im Schnitt einen Teil eines Druckbehälters
mit erfindungsgemäßer Flanschdichtung; und F i g. 2 die gleiche Flansehdichtung
im unter dem Behälterdruck aufgeweiteten Zustand.
-
Die dargestellte Flanschdichtung dient zur Abdichtung eines Druckbehälters
23 mit Flanschen 21 und 22, die im druckfreien Zustand aufeinandersitzen und am
Innenumfang je eine im Profil rechtwinklige Ausnehmung aufweisen. Diese beiden Ausnehmungen
bilden eine gemeinsame Umfangsnut 24, die einen Dichtungsträgerring 25 mit breiter
Basisfläche und verjüngt nach einwärts zulaufendem Stegteil 26 im Profil
aufnimmt. Dieser Dichtungsträger 25 mit annähernd T-förmigem Profil sitzt mit seiner
auswärtigen Basisfläche auf der Bodenfläche der Nut 24 auf. Seine horizontale Mittelebene
fällt in F i g. 5 mit der Berührungsebene der Flanschflächen zusammen, was jedoch
nicht unbedingt erforderlich ist, vorausgesetzt, daß die Basisfläche auf jeden Fall
den Dichtungsspalt abdeckt. Wenn z. B. die Nut 24 durch Ausnehmungen gebildet wird,
die in Richtung quer zur Flanschebene unterschiedliche Ausdehnung haben, so kann
die Mittelebene des Dichtungsträgers gegenüber der Berührungsebene der Flanschftächen
verschoben sein.
-
In den Aussparungen zwischen dem Stegteil26 des Dichtungsträgers 25
und der oberen bzw. unteren Seitenwand der Nut 24 sind. geeignete Dichtungselemente
27, 28, beispielsweise Gummi- oder Stahlringe mit O-, V-förmigem, quadratischem
oder beliebig anders geformtem Profil. Der verjüngt zulaufende Scheitel 26a am einwärtigen
Ende des Stegteils 26 des Dichtungsträgerprofils ist etwas verbreitert ausgebildet,
um ein Herausschlüpfen der Dichtungsringe 27 und 28 aus den sie aufnehmenden Aussparungen
zu verhindern. Statt dessen kann auch ein Sprengring, Federring od. dgl. vorgesehen
sein.
-
Wie F i g. 2 zeigt, werden die Dichtungsringe 27, 28, wenn die Dichtungsanordnung
vom Behälterinneren her mit Druck beaufschlagt wird, radial oder horizontal (gesehen
in der Zeichnung) nach außen gedrückt. Dabei werden sie in Bereiche stetig abnehmenden
Abstandes gepreßt, die durch die verlaufenden Keilflächen des Dichtungsträgers 25
und die obere bzw. untere Wand der Nut 24 gebildet werden. Der Grad dieser Abstandsabnahme
hängt natürlich vom Neigungswinkel der Keilflächen "des Stegteils 26 des Dichtungsträgers
25 ab.
-
Es werden also durch den Behälterdruck die Dichtungsringe 27,
28 unter radialer Aufweitung in die Spalte zwischen den Keilflächen des Dichtungsträgers
und den angrenzenden Seitenwandflächen der Nut 24 gepreßt und zwischen diesen Flächen
engekeilt. Mit zunehmendem Behälterdruck werden die Dichtungsringe immer stärker
eingepreßt, so daß 'die Dichtung immer fester wird.
-
Wenn sich bei steigendem Behälterdruck die Dichtungsflächen der Flansche
21, 22 unter Bildung eines Trennspaltes 28a (Fig. 2) voneinander abheben 'und außerdem
sich in einer die Achse des Verbindungsbolzens enthaltenden Ebene gegeneinander
` verdrehen, können die Dichtungsringe gleichwohl 'nicht in den erweiterten Dichtungsspalt
eintreten, da dieser Dichtungspalt durch die Basisfläche des Dichtungsträgers abgedeckt
ist. Selbst wenn der Abstand der Flanschflächen ziemlich groß wird, verhindert `der
Dichtungsträger, der vorzugsweise aus Metall zB. Stahl, besteht, nach wie vor, daß
die Dichtungsringe in den Dichtungsspalt eintreten und durch diesen unter Versagen
der Dichtung ausgequetscht werden können.
-
Natürlich wird bei zunehmender Aufweitung des Dichtungsspaltes der
Abstand zwischen der oberen und der unteren Seitenwandfläche der Nut 24 immer größer.
Die verlaufenden Flächen des Stegteils 26 des Dichtungsträgers 25 können jedoch
in ihrem Neigungswinkel ohne weiteres so bemessen werden, daß sie auch bei derart
zunehmendem Abstand der Seitenwandflächen der Nut immer noch eine angemessene Keilwirkung
auf die Dichtungsringe 27, 28 ausüben.