DE1650127A1 - Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen zwei aneinandergrenzenden Koerpern - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen-zwei-aneinander--- grenzenden Körpern". . Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen zwei aneinander-gtenzenden Urpern, -welche Vorrichtung mit einer durch beide K5rper begrenzten, ge- schlossenen, ringförmigen Kammer mit mindestens-einem durch beide Körper zugammen-gedrückten, diese Zuge..abdichtenden Packungsring aus elastischem Material versehen ist. Abdichtungen mit einem in einer passenden Kammer arge- ordneten elastischen Packungsring haben infolge des wesentlichen Unterschiedes zwischen dem Ausdehnungskoeffizient des der Kammer begrenzenden Materiales und demselben des Materiales des PackungE#-ringes den Nachteil, dass im 411gemeinen bei Temperaturänderungen das Volumen der Kammer sich weniger als das Volumen den Packuage-

  ringen ändert, sodass bei einer grossen Temperaturoteiag die

  Vorspannung im zusammengedrückten Packungsring bi Lineal fite

  Abdichtung der Fuge unzuverlässig wird. Dieser Nachteil wird diesen Ring gefährlichen Wert: auflaufen und bei einem ,grossen

  Temperatuall die Vorspannung soviel abnehmen -kann, dann die

  maxek mehr bei in der freien Luft aufgestellten Apparaten mit

  h@

  aneinander grenzenden oder befestigten -gifrpern angetroffen, wo- bei die Fugen zwischen deoen.Teilen durch-elastieche Packungsringe abgedichtet sind. Die Erfindung hat den Zweck, den genannten Nachteil der bekannten Abdichtungen in einfacher Weise zu beseitigen. Sie -besteht darin, dass die Kammer ausserdem mindestens einen Hilfe-

  ring enthält und dasa die Teile dieser Körper, die die recht- .

  eckig zur Ebene der fuge gerichtete Abmessung der Kaammer . bootimmen, jeder vorhandene zusammengedrückte Packungsring und jeder

  angeordnete Eilfsring,derartige Abmessungen rechteckig zur Ebene

  der Fuge besitzen fund dass diese Körper, jeder Packungsring und

  jeder Hilfsring aus Materialen mit derartigem Auodehnungekoeffi-

  zienten hergestellt sind, dass die bei Temperaturänderungen auf-

  tretenden Aenderungen der genannten Abmessung der Kammer gleich

  oder nahezu gleich der Summe der bei diesen Temperaturänderungen

  und bei gleichbleibender Vorspannung in des (den) Packungsringen) auftretenden Aenderungen der genannten Abmessungen der in, dieser. Kammer vorhandenen Ringe sind. Es wird klar sein, dassy trenn Abdichtungen der erwähnten Art in dieser Weise ausgeführt werden,. die Vorspannung in dem (den) unabhängig oder nahezu unabhängig von der Temperatur sein wird. Obwohl die Vorspannung im Packungaaring auch in gewissem lasse durch die Ausdehnung oder den Schrumpf des den Packungsring am Imenumfangund/oder-am Aussenumfang begrenzenden Wandteilen der Kammer beeinflusst wird, kann man in den -meinten Fällen bei der Bestimmung der genannten Abmessungen und Ausdehnungskoeffizienten diesen Einfluss vernachlässigen. Ist dieser Einfluss Wohl wichtig, 8o kann auch diesen bei der Bestimmung der erwähnten Faktoren Rechnung getragen werden.
• Um zu verhindern, daag_die.Abdichtung hinter dem Hilf®-ring herum leckt, sozusagen hinterlaufe ist,:uad das durüh den Unterschied der Ausdehnung der gOrper und des Hilfsringes sich zusätzliche Probleme darbieten, empfiehlt sich eine Vorrichtung, wobei die gainer_-mindestene zwei Packungsringe und mindestens einen zwischen diesen Packungsringen angeordneten Hilfsring enthält.
• - Ist -sder-Unterschied zir®chen den- Ausdehnungskoeffizienten

  der anenandergrenzenden Körper und derjenige des Packungsmateri-

  ales gross, so kann es zur Erhaltung praktischer Abmessungen der Kammer und der Ringe vorteilhaft sein, dass wenigstens ein Hilfsring aus Material mit einem vernachläesigbar kleinen Ausdehnungs-

  koeffizienlrbesteht.

  Die Erfindung wird am. Hand der Zeichnung näher erläutert werden; darin ist: -Fig. 1 eia azaler Schnitt einer Flanschkupplung zwischen swei.Rohren mit einer Abdichtung nach der Erfindung, Fig. 2 ein axialer Schnitt einer Variante der abgedichteten Flansahkupplung nach Fig. 1,.
• Fg.'-3 ein axialer Schnitt einen Teiles der.Planschkupplung nach Fig. 2 mit anderer Abdichtung und .
• Fig. 4 ein axialer Schnitt einer Wellendurchführung mit einer Abdichtung nach der Erfindung,

  in Fig. 1 ist Lein Metallrohr mit eines Flansch 2,und 3

  ist ein Metallrohr mit einem Flansch 4. Zum gup len beider Rohre

  sind die Flansche 2 und 4 durch Bolzen (nicht gezeichnet) miteinander verbunden. Die Rohre können Gase oder Flüssigkeiten ent- halten, die gegebenenfalls unter hohem Druck stehen, radioaktiv oder mit radioaktiven Teilchen verunreinigt und vergiftet sind oder in anderer Weise für die Umgebung gefährlich sind. In allen diesen Fällen muss die Fuge zwischen den Flanschen, 2 und 4. unter allen Umständen geschlossen bleiben.- Auch die Temperatur darf auf die Abdichtung dieser Fuge keinen Einfluss haben, was z.B. bei der Aufstellung der Rohre in der freien Innft in einen, gros- sen Temperaturunterschiedes ausgesetzten, Gebiet ein Problem darbieten kann, wie hierunter auseinandergesetzt werden wird.
• Zur Lösung dieses Problemen ist- der Planach 4 mit einer Packung»-. kammer 5 in der Fora einer ringförmigen Nute. versehen,-in der

  =

  sich ein bisi

  Diner gewiesen gorspannung zusammengedruckter

  Packungsring 6 aus elastischen Material,.wie Gummi,- und ein an

  Flansch 2(relöteter Hilfering 7 aus Material mit später anzuge-

  banden Eigenschaften befinden: Dieser Hilfsring-ist mit radia- lem Spiel in der Kammer 5 angeordnet. - -In Fig. 2 sind die Flansche S und 9 der-Rohre 10 und-11 je mit einer ringförmigen Nute 12, 13 versehen, die zuaimaen die Packungskammer bilden. Auf des- Boden jeder Nute 12, 13. ist eia Packungsring 14, 15 angeordnet* Zwischen diesen packungeringen-14, 15 befindet sich ein loser Hilfsring 16, der die Packungsringe bis einen-gewissen Wert zusammen"gedrtckt hält, sodass eine gute Abdichtung erhalten wirde-Die AusfUhrung nach Pig. 3 unterscheidet sich ton derje- nigen nach Fig. 2 ddria, dass die durch die Nuten 12, 13 gebildete fckungsiamaer vier Packungsringe 17, 18, 19, 20 enthält, die durch drei Hilfsringe 21, 22, 23 voneinander getrennt sind.
• Die Erfindung wird-an Hand der Fig. 2 erläutert werden.-Die Schwierigkeit, die gelöst werden muss, ist diese, dass im

  dL1lgeaeinen der Ausdehnungskoeffizient des elastischen Packungs-

  ringes einige Male, zum Beispiel vier_Mal grösser als derjenige

  des die Packungskammer begrenzenden Materiales, zum Beispiel des Metallen der Flansches in tBei. den bekannten Abdichtungen füllt der Packungsring nahezu die ganze Kammer. Dies hat die-Folge,

  daos bei ener'starken TemperatnrsateAg das- Volumen des Pack-

  ungsringes stärker als dasjenige der er zunimmt und daher zunächst die ganze Kxamer füllt und danach unter sehr hohen Druck zu stehen kommt, der den Packungsring dauernd verformen kann

  a

  und dass bei einem starken Temperaturall das Volumen des Pack-.

  =geringen stärker als den jenge: der Kammer abnimmt, -wodurch die Yorspannung in sich:,no weit herabsetzen kann,- dass die Abdichtung gefährdet wird. Nach der Erfindung -trügt der Hilfsring dafür Sorge,. dann bei Aenderung der Temperatur der -für das Packungemeterial bestimmte Teil der-Packungskammer sich ebenso viel wie das Volumen dieses Packungsmateriales ändert; a®dasa die Vorspanmuvg ist: Packungsmaterial konstant bleibt und

  infolgerdessen die Abdichtung bei jeder Temperatur-dieselbe ist.

  Dieses Ergebnis wird mit guter Annäherung erreichtj, wenn in Pig2 die folgende Gleichung gilt: -E111 m, '212+28313 i_

  l der E" $..und E-. die linigren Auadehnungek®effizienten und

  11, 12 nad.13die a=ialen Abmessungen der Packungskammer 12t 13, den Hilfsringes 16 und-den für. jeden 2aakungering 14,, 15 zur . Verfügung bleibenden. Raumes sind. Macht mm den Elferiag 16 ans Material mit einst gernaachläsnigbaren Ausdehnungakoeffisient, so wird diese Gleichung: _ E111 _ 2313 . r oder - F

  wenn nun in einem praktischen. Peile E, 323 _ 1:4 so Magie man

  die axiale Abmessung der Kammer also acht Mal Ho gross wie die

  axiale Abmessung oder Dicke einen derartig zusammenrgedrückten

  Paokungsringes machen, d le dieser Ring die richtige Vorspannung

  hat. Wenn dieser Packungsring in zusamen.,gedrttckten Zustand eine

  Dicke von '2 mm hat, so muss man der er eine axiale Abmessung

  von 16 mm_gebenlum den beabsichtigten Zweck zu erreichen.

  Hei dieser Berechnung wird einkleiner $ehler gemacht, da man in Bezug auf den durch die Packungsringe in Anspruch ge- nommenen Volumenteil der Kammer den Kubikausüehnungskoefßizienten des Materiales der Packungsringe und denselben der Plansche und der Tatsache Rechnung tragen sollte, dass die Packungsringe

  bei einer Tenperatursteisich nicht frei in radialer Rhhtung

  ausdehnen und-beim Temperatall nicht frei in radialer Rieh-

  tung schrumpfen können, da sie dann gegen die Aussenumfangswand -bzw. die Innenumfangswand der Packungskammer gedrückt werden . und sie daher durch das ZusammendrUcken sich etwas weniger auadehnen bzw, durch das Recken etwas mehr schrumpfen.
• Bei der Ausf'ö$ruagsform nach Fig. 1, wobei-den Hilfaring

  7 an Flansch 2 (t elötet ist, entstehen beim Ausdehnen und beim

  Schrumpfen Spannungen in radialer Richtung in der 1ötverbindung. Also diese Verbindung muss plastisch verformbar oder der Hilfering 7 soll aus anisotropem Material hergestellt sein, da®# in verschiedenen Richtungen verschiedene Ausdshnungekoeffizienten und in radialer Richtungsdes Ringes einen Aundehnungskoefäizient hat,: der desjenigen den Materiales des Plänechen gleich oder nahezu gleich ist. Auch kann man den B1ansch 2 und den Hilfering 7 aus demselben Material herstellen. - Fig. 4 stellt eine Durchführung für eine sich langsam drehende Welle, zum Beispiel eine Welle zur Steuerung oder Ein- stellung eines in einem geschlossenen Gefges vorhindenan Gerätes,

  dar. Diese-Wolle ist durch 2$ angedeutet1und sie weist einen

  Kragen 25 auf: Gegen die eine Stirnfläche dieses Kragens -ist ein zusaamengesetztea Abdichtungssystem gedrückt, das aus einen elastischen O-Ring 26' eineu Hilfering 27 und einem elastischen O-Ring 28 besteht, und gegen die andere StirnflUche den Kragens

  ist ein entsprechendes Abdichtungesystea-$edrückt, das& aus einem

  elastischen 0-Ring 29, einen Hilfsring 30 und einem*elastischen O-Ring 31 besteht. Das Abdichtungszysten 26, 27, 28 befindet sich in einer rin$förnigen Nute-32 der. Wand des Gefässes 33in dessen Wand eine Buchse 34 zur Lagerung der Welle 24 angeordnet ist.
• Das Abdichtungssystem 29, 30, 31 ist in einer ringförmigen gute 35 eines in die Wand des Gefässes 32 schraubbaren Ringen 36 an- geordnet. Durch richtige Wahl der axialen Abmessungen der 0-Ringe 26, 28, 29, 31 1* zusameagedrückten Zustand, der Hilferinge 27' 30, der tuten 32, 35 und de® Kragens 25 der Welle 24 sowie durch r richtige Wahl der Ausdehnungskoeffizienten der Materiale dieser Ringe, dieses Kragens, der. Wand des Gefässes und des Schraubenringen kann mm in der bereits beschriebenen Weine erreichen, dass die Vorspännung in den O-Ringen unabhängig oder nahet unabhängig von der Temperatur ist.

Claims (2)

1' a t e n t a n s u r ü c h e 1. Vorrichtung zum Abdichten der Fuge zwischen zwei aneinandergrenzenden Urperu, welche Vorrichtung mit einer durch beide Körper begrenzten, geschlossenen, rizeUrmigen Kammer mit mindestens einem durch beide Körper zusammengedrückten, diese Fuge abdichtenden Packungsring aus elastischem Material versehen ist, d a d u r c h g e k e n n .z eich n e t, dass die Kammer ausserdem mindestens einen Hilfsring enthältfund dass die Teile dieser Körper, die die rechteckig zur Ebene der Fuge gerichtete Abmessung der Kammer bestimmen, jeder vorhandene zusam- mengedrückte Packungsring und jeder angeordnete Hilferinglder- artige Abmessungen-rechteckig zur Ebene der Fuge besitzen, und dass diese Körper, jeder Packungsring und jeder Hilfsring aus Materialen mit :derartigen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind, dass die bei Temperaturänderungen auftretenden Aenderungen der genannten Abmessung-der_Kammer gleich oder nahezu gleich der Summe der bei diesen Temperatureänderungen und bei gleichbleibender Vorspannung-in .dem (den)- Packungsringen) auftretenden Aenderungen-der genannten Abmessungen.- der in dieser Kammer vorhandenen Ringe sind. _ .

2. Abdichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n .n z e i c h n e t, dass die Kammer mindestens zwei' Packungsringe und mindestens einen zwischen diesen packungeringen angeordneten Hilfsring. :enthält. 3Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e nn z e i-c h n e t, daso-wenigstens ein Hilfering aus Material mit einem vernanhläzsigbar kleinen Auadehnungskoeffizient besteht.