DE1600533B2 - Statische dichtungsanordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine statische Dich- spannte Ringflansch eine weitere Dichtung bil-

tungsanordnung, bestehend aus einem Bauteil mit det und zugleich als Anschlag dient, der die

einer Öffnung, die eine sich nach außen erweiternde Verformung des Schaftes des Dichtungsringes

konische Mündungsfläche hat, einem mit einem Bund begrenzt,

versehenen Verbindungsstück, dessen rohrförmiger 5

Hals in die Öffnung einsetzbar ist, und einem auf den Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß die Hals des Verbindungsstückes aufgeschobenen, zwi- Dichtungsanordnung eine verbesserte Abdichtleistung sehen den einander zugewandten parallelen Stirnflä- und eine größere Zuverlässigkeit unter Hochdruckchen des Bauteils und des Bundes angeordneten und extremen Temperaturbedingungen mit sich Dichtungsring. io bringt, auch wenn sie in einem Gerät verwendet

Derartige Dichtungsanordnungen sind bereits be- wird, welches stärkeren Vibrationen ausgesetzt ist.

kannt und versuchen die Probleme exzentrischer Nachstehend ist die Erfindung an Hand von in den

Belastungsbedingungen, übermäßiger Biegebeanspru- Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen

chungen bei hohen Temperaturen, radialen Schrump- näher erläutert. Es zeigt

fens der Dichtung beim anfänglichen Abdichten zu 15 F i g. 1 eine Schnittansicht des Dichtungsringes,

lösen. F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Dichtungsan-

Bei einer bekannten Anordnung ist das eine Ende Ordnung nach F i g. 1 in ihrer Dichtungsstellung,

des Flansches des Dichtungsringes als ballige Außen- F i g. 3 eine Schnittansicht einer abgewandelten

fläche ausgebildet, die beim Einsetzen des Verbin- Form des Dichtungsringes nach Fig. 1,

dungsstückes in der Öffnung des Bauteils an dessen 20 Fig. 4 einen Teilquerschnitt der Dichtungsanord-

konischer Mündungsfläche zur dichten Anlage nung nach F i g. 3 in endgültiger Abdichtstellung,

kommt. In F i g. 1 ist ein Dichtungsring 10 mit einem damit

Ein anderer bekannter Dichtring ist mit einem einstückigen Ringflansch 12 gezeigt. Der Ringflansch

Flansch versehen, der über ein Biegungsteil mit dem 12 ist mit dem hülsenförmigen Schaft 13 durch einen

Schaft des Dichtungsringes verbunden ist. Wenn die- 25 biegeweichen Abschnitt 14 verbunden, der durch

ser Dichtungsring zwischen zwei Gegenflächen ein- einen Ringschlitz 15 im Ringflansch 12 zwischen dem

gespannt wird, dienen die obere und untere Stirn- hülsenförmigen Schaft 13 und dem damit einstücki-

fläche des Dichtungsringflansches als zusätzliche gen Ringflansch 12 ensteht. Die obere Fläche 16 des

Dichtungsflächen. Dichtungsringes 10 ist flach und liegt senkrecht zur

Bei einer bekannten Dichtungsanordnung liegt die 30 Mittellinie 17 des Dichtungsringes. Der hülsenförmige

obere Stirnfläche der Dichtung in einem Winkel zur Schaft 13 hat eine Öffnung mit einer scharfen Dicht-

Oberfläche, gegen die sie abdichten soll, wobei dieser kante 18 an der Verbindungsstelle zwischen der

Winkel beim Anziehen des Paßstückes zwangläufig Oberfläche 16 und der Bohrung 19 des Schaftes 13.

gegen Null strebt und die bisher in einem Winkel Die Außenfläche 20 des Schaftes 13 ist kugelig oder

zueinander liegenden Oberflächen voll abdichtend in 35 ballig. In Fig. 1 ist auch eine Kontrollöffnung 21

Anlage miteinander gebracht werden. Dort besteht im Biegungsteil 14 gezeigt, um jegliches Lecken von

zunächst nur eine Linienberührung zwischen der der Primärdichtung her zu kontrollieren oder abzu-

Dichtung und der ihr gegenüberliegenden Oberfläche fangen.

und erst nach dem Anziehen des Paßstückes werden In Fig. 2 ist die Dichtung nach Fig. 1 in ihrer

die übrigen Bereiche der Dichtung mit dieser Ober- 40 Abdichtstellung mit einem Verbindungsstück 25 mit

fläche voll in Anlage gebracht. Der Dichtungsring einem Bund, hier als Sechskantbund 26, einem Hals

wird so verformt, daß die scharfe Kante zwangläufig 27, einem Gewindeteil 28 und einer mittleren zylin-

abdichtend in Anlage gebracht wird. drischen Öffnung 29 gezeigt. Das Verbindungsstück 25

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe paßt zu einem Bauteil 30 mit einem Muttergewinde 31,

besteht darin, eine statische Dichtungsanordnung der 45 einer Öffnung 32, einem angesenkten Teil 33, einer

eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß auch konischen Mündungsfläche 34, welche die obere

bei extremen Belastungen eine gute Dichtwirkung Außenfläche 35 des Bauteils 30 und des angesenkten

erreicht wird. Teils 33 verbindet. Der Dichtungsring 10 ist in seiner

Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß verformten Dichtungsstellung zwischen der Boden-

_N , ^. , . . ,..,„... 50 Oberfläche des Sechskantbundes 26 und der oberen

a) der Dichtungsring aus einem hülsenförmigen oberfläche 35 des Bauteils 30 und der konischen Schaft und einem an dessen einem Ende ange- _{Mündungsfläche} 34 gezeigt.

formten über einen biegeweichen Abschnitt mit _{Der Ringflansch 12 ist in} einer vorgewählten

dem Schaft verbundenen Ringflansch besteht, _Di_cken-Abmessung hergestellt, so daß, wenn das

der mit dem Schaft eine^ gemeinsame flache, mit ₅₃ Verbindungsstück 25 in das Bauteil 30 bis zu einer

der Bohrung des Schaftes eine scharfe Kante _bestimmten Tiefe eingeschraubt ist, der Ringflansch

bildende Stirnflache aufweist, _{12 als Anschlag wirkt}. _{und damit ein we}iteres Ein-

b) das flanschlose Ende des Schaftes als ballige schrauben verhindert. Auf diese Weise wird eine Außenfläche ausgebildet ist, die beim Einsetzen Überlastung der Abdichtung verhütet und die Mögdes Verbindungsstückes in die Öffnung des Bau- 60 lichkeit geschaffen, die Dichtung auf einen engeren teils an dessen konischer Mündungsfläche ent- Betriebsbereich zu konstruieren. Der Ringflansch 12 lang einer Kreislinie zur dichten Anlage kommt _wj_rkt gleichzeitig auch als Verstärkungsring, der und dabei den Schaft des Dichtungsringes so übermäßige Rundbeanspruchungen bei hohem Druck verformt, daß die scharfe Kante unter Linien- _und damit auch das radiale Wachsen der Dichtung berührung in die untere Stirnfläche des Bundes 6₅ einschränkt, wenn sie zusammengequetscht und von eingedrückt wird und abdichtet, dem Bauteil abgedrängt oder abgebogen wird.

c) der zwischen den einander zugewandten Stirn- Das Biegungsteil 14 wirkt wie ein Scharnier oder flächen des Bauteils und des Bundes einge- eine biegsame Verbindung zwischen dem hülsen-

förmigen Schaft 13 und dem Ringflansch 12 und gestattet der Dichtung, sich im Querschnitt zu drehen, wenn sie mit durch das Bauteil zur Einwirkung gebrachten Kräften belastet wird. In der Ausführungsform nach F i g. 1 liegt der biegeweiche Abschnitt 14 im Bereich der oberen Oberfläche, obwohl er auch in der unteren Oberfläche liegen kann (s. F i g. 3). Bei beiden Ausführungsformen des Biegungsteils verläuft der Schlitz 13 konzentrisch zur Mittelachse 17 des Dichtungsringes 10.

Derjenige Bereich der Oberfläche 16 des Dichtungsringes 10, der zwischen dem biegeweichen Abschnitt 14 und der Kante 18 liegt, neigt sich bei Belastung der Dichtung, wobei der biegeweiche Abschnitt die Biegeachse darstellt. Je größer die Belastung der Dichtung ist, um so stärker neigt sich dieser Bereich der Oberfläche. So ist die scharfe Kante 18 stets die Dichtkante, und es findet keine bedeutende Veränderung in ihrer Größe oder Lage statt, wenn die Dichtung belastet wird. Die ballige Außenfläche 20 liegt an der konischen Mündungsfläche 34 an und verursacht eine Biegung um den biegeweichen Abschnitt 14 und eine Verdrehung des hülsenförmigen Schaftes 13. Diese Verdrehung führt dazu, daß die scharfe Dichtkante 18 eine Dichtung an der Bodenoberfläche des Bundes 26 des Verbindungsstückes 25 bildet. Zwischen der balligen Außenfläche 20 und der konischen Mündungsfläche 34 entsteht eine Linienberührungsabdichtung. Diese Linienberührung ist wichtig, weil hierbei die Einheitsbelastung groß und daher die Dichtleistung besser ist. Da die Linienberührung aufrechterhalten wird, ergibt sich kein Lecken, selbst wenn Winkelunterschiede zwischen der Achse der konischen Mündungsfläche 34 und der Achse des Verbindungsstückes 25 vorhanden sind.

Die flache Oberfläche 16 des Ringflansches 12 wirkt als sekundäre Abdichtung. Als Ergebnis der beim Einschrauben des Verbindungsstückes erzeugten Kräfte, die den Abstandsflansch 12 gegen die obere Oberfläche 35 drücken, wird in dieser Stellung eine wirksame sekundäre Abdichtung erreicht. Auf vielen Anwendungsgebieten ist es wünchenswert, die Oberflächen des Dichtungsringes 10 mit einem weichen Dichtungsmaterial, entweder plastischer oder metallischer Art zu überziehen.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach F i g. 1 gezeigt, die in im wesentlichen der gleichen Art und Weise arbeitet. Zusätzlich weist diese Ausführungsform einen Innenbund 46 auf.

Dadurch entsteht eine scharfe Kante 47, die beim Einschrauben des Verbindungsstückes 25 in dessen Schaft oder Halsteil eingedrückt wird und so eine sekundäre Abdichtung um dieses Halsteil herum bildet.

Die beschriebenen Dichtungen wurden bei so ungünstigen Bedingungen wie —196° C unter einem Heliumdruck von 140 kg/cm² und 660° C unter einem Heliumdruck von 126,55 kg/cm² ohne sichtbares Lekken geprüft. Während verschiedenartigste Materialien verwendet werden können, um die Dichtungen und ίο die dazugehörigen Bauteile herzustellen, wird im Normalfall rostfreier Stahl wegen seiner hohen Temperatur- und Druckbeständigkeit und seines Widerstandes gegen Korrosion verwendet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Statische Dichtungsanordnung, bestehend aus einem Bauteil mit einer Öffnung, die eine sich nach außen erweiternde konische Mündungsfläche hat, einem mit einem Bund versehenen Verbindungsstück, dessen rohrförmiger Hals in die Öffnung einsetzbar ist, und einem auf den Hals des Verbindungsstückes aufgeschobenen, zwischen den einander zugewandten parallelen Stirnflächen des Bauteils und des Bundes angeordneten Dichtungsring, dadurch gekenzeichnet, daß

   a) der Dichtungsring (10) aus einem hülsenförmigen Schaft (13) und einem an dessen einem Ende angeformten, über einen biegeweichen Abschnitt (14) mit dem Schaft verbundenen Ringflansch (12) besteht, der mit dem Schaft eine gemeinsame flache, mit der Bohrung (19) des Schaftes eine scharfe Kante (18) bildende Stirnfläche aufweist,

   b) das flanschlose Ende des Schaftes als ballige Außenfläche (20) ausgebildet ist, die beim Einsetzen des Verbindungsstückes (25) in die Öffnung (32) des Bauteils (30) an dessen konischer Mündungsfläche (34) entlang einer Kreislinie zur dichten Anlage kommt und dabei den Schaft des Dichtungsringes so verformt, daß die scharfe Kante unter Linienberührung in die untere Stirnfläche des Bundes (26) eingedrückt wird und abdichtet,

   c) der zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Bauteils und des Bundes eingespannte Ringflansch eine weitere Dichtung bildet und zugleich als Anschlag dient, der die Verformung des Schaftes des Dichtungsringes begrenzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen