DE1295936B

DE1295936B - Rohrdichtung

Info

Publication number: DE1295936B
Application number: DE1964L0049511
Authority: DE
Inventors: Belewzew Boris A; Freitag Wladimir A
Original assignee: LE NII KHIM MASCHINOS
Current assignee: LE NII KHIM MASCHINOS
Priority date: 1964-12-10
Filing date: 1964-12-10
Publication date: 1969-05-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrdichtung zum Verbinden von Rohrleitungen, abnehmbaren Apparateteilen und anderen lösbar miteinander verbundenen Hohlkörpern, welche Druckmittel führen, mittels einer Metallbuchse mit wellenförmig profilierter Fläche, welche in Ausdrehungen der miteinander zu verbindenden Teile gleichachsig zur Rohrachse angeordnet ist.
Die bekannten Dichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie eine hohe Paßgenauigkeit zwischen der wellenförmig profilierten Fläche der Buchse und den Ausdrehungen sowie eine hohe Oberflächengüte der einander berührenden Flächen erfordern und trotzdem keine genügend sichere Abdichtung bei niedrigen Drücken gewährleisten sowie korrosionsanfällig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrdichtung anzugeben, die bei genügendem ursprünglichem Spiel zwischen den zueinander dichtenden Teilen und bei nur geringer Bearbeitungsgüte der abzudichtenden Flächen eine sichere Abdichtung sowohl bei niedrigen als auch hohen Drücken ständig gewährleistet.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale erreicht: Für die anfängliche Abdichtung gegen niedrige Druckmitteldrucke wird in an sich bekannter Weise von der Vorschaltung eines aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Dichtungsringes Gebrauch gemacht, wie er beispielsweise aus dem USA.-Patent 2 742175 bekannt ist, der am druckseitigen Ende der Metallbuchse unter Vorspannung eingebaut wird, während nach Erreichen eines Druckmitteldruckes (p) eine bleibende Abdichtung erfindungsgemäß dadurch erzielt wird, daß die profilierte Außenfläche der Buchse aus Ringbunden besteht, die zu den Ausdrehungsflächen der abzudichtenden Teile Spiel haben, das unter Einwirkung eines Druckmitteldruckes auf Grund einer plastischen Buchsenverformung zum Verschwinden gebracht wird, indem die Buchse aus einem Metall mit einem Grenzwert der Festigkeit hergestellt wird, der die folgende Bedingung erfüllt: wobei ah = der Grenzwert der Festigkeit der Metallbuchse, p = der Druckmitteldruck, bei dem das Spiel verschwindet, S = die Wandstärke der Buchse mit den Ringbunden, d = der innere Buchsendurchmesser ist.
Durch die erfindungsgemäße plastische Verformung der Buchse bleibt dann auch die sichere Abdichtung bei nachlassendem Druck erhalten, wodurch eine Abdichtung selbst dann gewährleistet bleibt, wenn die Elastizität des elastischen Dichtungsringes nachgelassen hat oder dieser von aggressiven Druckmitteln im Laufe der Zeit zerfressen worden ist.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Rohrdichtung für die Verbindung von Rohren mit gleichem Durchmesser im Axialschnitt, F i g. 2 eine Rohrdichtung für die Verbindung von Rohren mit unterschiedlichem Durchmesser im Axialschnitt, F i g. 3 eine Dichtung für eine Verbindung mit einem Flansch, der nicht ausgedreht werden kann. Die Rohrdichtung (F i g. I) besteht aus einer Metallbuchse 1, die aus weichem Stahl hergestellt ist und an ihren Enden zwei Eindrehungen aufweist, in welche elastische Dichtungsringe 2 eingelegt werden. Auf der Außenfläche besitzt die Buchse 1 hervorstehende rechteckige Ringbunde 3. Zwischen den Ringbunden 3 und den Innenflächen der Rohre 4, 5 ist ein Spiel 6 vorhanden.
Dieses Spiel soll dem Spiel beim Gleitsitz dritten Gütegrades entsprechen.
Die elastischen Dichtungsringe 2 sind aus zähen elastischen Werkstoffen, und zwar aus speziellen Gummisorten oder aus Kunststoffen hergestellt, deren Elastizität der des Gummis ähnlich ist. Die Dichtungsringe werden so bemessen, daß sie gegenüber dem Außendurchmesser dl der Buchseneindrehungen ein Untermaß und gegenüber den Innendurchmessern D der Ausdrehungen der Rohre 4, 5 ein Übermaß aufweisen, wodurch in beiden Fällen Vorspannung erreicht wird.
Ein Übermaß, das jeweils 5 bis 10°!o des Durchmessers der betreffenden zylindrischen Fläche beträgt, hat sich als vorteilhaft erwiesen.
Die elastischen Dichtungsringe 2 übernehmen die anfängliche Abdichtung bei niedrigen und mittleren Drücken. Bei höheren Drücken wird die Buchse 1 zuerst elastisch und dann plastisch verformt, und die hervorstehenden Ringbunde 3 der Metallbuchse 1 übernehmen dann die Abdichtung.
Bei Ausweitung der Buchse durch den Druckmitteldruck verschwindet zunächst das ursprünglich zwischen den Ringbunden 3 und den Ausdrehungen vorhandene Spiel 6. Beim weiteren Anwachsen des Druckes dehnt sich die Buchse zusammen mit den zu verbindenden Rohren 4, 5 aus. Dies gewährleistet eine sichere Abdichtung der Verbindung auch bei hohen Drücken. Die Wandstärke S der Buchse 1 wird dabei so gewählt, daß bei elastischen Verformungen der Buchse 1 und der Rohre 4 und 5 die Radialverschiebungen der Außenfläche der Buchse 1 und der Innenflächen der Ausdrehungen der Rohre 4, 5 untereinander gleich sind.
Nach der Lameschen Formel für dickwandige Zylinder ergibt sich unter Annahme einer Poissonschen Zahl von 1,. = 0,28 folgende Näherungsformel zur Berechnung der Wandstärke der Buchse 1 (einschließlich der Ringbunde): Es bezeichnet d den inneren Buchsendurchmesser (falls die Buchse in eine Ausdrehung eingesetzt wird, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist der Durchmesser d gleich dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung der Rohre 4, 5), /i das Verhältnis des Außendurchmessers D zu dem Innendurchmesser d der Rohre.
Falls eines der miteinander zu verbindenden Teile nicht so weit ausgedreht werden kann, daß es die Buchse 1 aufnimmt, erfolgt die Abdichtung zweckmäßig in der Weise, daß das eine Ende der Buchse 1 als ballige Fläche 7 ausgeführt wird, die gegen das anzuschließende Teil mit der Bohrung 8 gedrückt wird, die sich parallel zur Bohrung 9 erstreckt, welche die Buchse 1 aufnimmt.
Die Abdichtung erfolgt dann sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, wie sich aus F i g. 3 ergibt.
Die Wandstärke wird nach der Näherungsformel bestimmt. Die Wandstärke S der Buchse zwischen den Ringbunden wird zu 80 bis 90°% des errechneten Wertes S angenommen.
Die in F i g. 1 gezeigten Abstände zwischen den Ringbunden können aus konstruktiven Gründen vergrößert werden.
Die Zugfestigkeit UB des Buchsenwerkstoffes soll um eine plastische Verformung der Buchse 1 durch hohen Druckmitteldruck zu ermöglichen, folgende versuchsmäßig festgestellte Bedingung befriedigen: p ist der Druck, bei dem die Buchse so weit aufgeweitet ist, daß das Spie16 zwischen den Ringbunden und den Innenflächen der Rohre verschwindet.
Soll die Dichtung bei mittleren Drücken eingesetzt werden, wird zweckmäßig die Buchse aus geglühten Nichteisenmetallen (wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Monelmetall usw.) hergestellt.
Dabei sind die unterschiedlichen Elastizitätskonstanten der Werkstoffe der Rohre und der Dichtungsteile in den Formeln (1) und (2) zu berücksichtigen. Falls die Rohre einen unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen, wird zweckmäßig eine Metallbuchse 1 verwendet, die einen entsprechenden Absatz besitzt (F i g. 2).

Claims

Patentanspruch: Rohrdichtung zum Verbinden von Rohrleitungen, abnehmbaren Apparateteilen und anderen lösbar miteinander verbundenen Hohlkörpern, welche Druckmittel führen, mittels einer Metallbuchse mit wellenförmig profilierter Fläche, welche in Ausdrehungen der miteinander zu verbindenden Teile gleichachsig zur Rohrachse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,daßzumindest an dem druckseitigen Ende der Metallbuchse(1) in an sich bekannter Weise ein aus einem elastischen Werkstoff bestehender Dichtungsring(2) unter Vorspannung eingebaut ist und daß die pröfilierte Außenfläche der Buchse aus Ringbunden (3) besteht, die zu den Ausdrehungsflächen der abzudichtenden Teile Spiel (6) haben, das unter Einwirkung eines Druckmitteldruckes p auf Grund einer plastischen Buchsenverformung zum Verschwinden gebracht wird, indem die Buchse aus einem Metall mit einem Grenzwert der Festigkeit (a b) hergestellt wird, der die folgende Bedingung erfüllt: wobei a 6 = der Grenzwert der Festigkeit der Metall- buchse, p = der Druckmitteldruck, bei dem das Spiel (6) verschwindet, S = die Wandstärke der Buchse mit den Ring- bunden, d = der innere Buchsendurchmesser

ist.