DE1675287A1 - Dichtung zur Befestigung eines duennen Rohres an einer Endwand u.dgl. - Google Patents

Dichtung zur Befestigung eines duennen Rohres an einer Endwand u.dgl.

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DE1675287A1 DE19681675287 DE1675287A DE1675287A1 DE 1675287 A1 DE1675287 A1 DE 1675287A1 DE 19681675287 DE19681675287 DE 19681675287 DE 1675287 A DE1675287 A DE 1675287A DE 1675287 A1 DE1675287 A1 DE 1675287A1
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Description

DRYING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF DR. HANS-A. BRAUNS
Patentanwälte
München,
Postanschrift / Postal Address 8 München 86, Postfach 860109
Pienzenauerstraße 28 Telefon 483225 und 486415 Telegramme: Chemindus München
P 16 75 287. 7-12
Neue Unterlagen
6. März 1970 B-956 /fc 35 658
ENGELHARD MINERALS ft CHEMICALS CORPORATION
113 Astor Street, Newark, New jersey 0711*· V. St. A.
Dichtung zur Befestigung eines dünnen Rohres an einer Endwand Uo
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Befestigung eines dünnen Rohres an einer Bndwand, an einer Endkammer, an einem Röhrenblech u. dgloo Beim Reinigen von Wasserstoff unter Verwendung von Palladium- oder Palladiumlegierung-Diffus ions rohren hat sich ergeben, daß Leckstellen an den Abdichtungen an der Verbindungsstelle der dünnen Rohre mit Neue Unterlagen W-? 11 Ab8.2 Nr, 1 satz 3 des ftiderunaeaei. v. #.a.lfifi*
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einem anderen Teil der Anlage„ beispielsweise mit eimer Endwande einer Endkammer oder eines Röhrenbleches, entstehen. Diese Probleme sind normalerweise die Folge der ungewöhnlichen Eigenschaften von Palladium und Palladiumlegierungen, die sich in Gegenwart von Wasserstoff aufblähen« Der Wasserstoff wird absorbiert oder desorbiert, was eine Ausdehnung und eine Zusammenziehung der Rohre zur Folge hat, wodurch das Erzielen wirksamer und dauerhafter Abdichtungen ziemlich schwierig gemacht wird«
Den bisher verwendeten Dichtungen fehlt im ernsten Maße die Fähigkeit, den in Wasserstoffdiffusionsanlagen bestehenden Bedingungen standzuhalten, Mechanische Allzweck-Dichtungen, z.Bo die in dem USA-Patent 2,484.815 beschriebenen Rohr« kupplungen, sind für die strengen Bedingungen nicht geeignet, die eine Besonderheit der Wasserstoffreinigung unter Verwendung von dünnen Palladium- und Palladiumlegierungs-Rohren darstellen. Bei den bekannten Dichtungen wird im allgemeinen nicht darauf hingewiesen, daß es wünschenswert ist. Ring© von verschiedener Hart© zv. verwenden» Die bekannten Dichtungen sind in ihrer Leistung in Wasserst&ffreinigungsanlngsm unbefriedigende
ReinigmigsanlAgen, bei d£a«n. keh?« aus ®im®m .g-sdurchltssifia*
009äl"2/0819 BADOR1GtNAL
Metall verwendet werden» sind gewöhnlich von einer von zwei Haupttypen, nämlich vom "Ein-Aus"-Typ und vom "Aus-Bin"-Typo Bei beiden Typen erstreckt sich das Diffusionsrohr (bzwο die Diffusionsrohre) in eine Kammer, wobei die Bohrung des Rohres gegenüber der Kammer abgedichtet ist ο Beim flBin-Aus"-Typ wird unreines, Wasserstoff ent- M
haltendes Beschickungsgas in die Bohrung des Rohres unter Druck eingeleitet und der Wasserstoff diffundiert durch die Wände des Rohres nach aussen in die Kammer0 Beim "Aus-Ein"-Typ findet die Diffusion in der entgegengesetzten Richtung statt» Das Beschickungsgas wird in die Kammer unter Druck eingeleitet und der Wasserstoff diffundiert in die Bohrung des Rohres* Bei der herkömmlichen MEin-Ausrt-Anlage ist jedes Rohr durch die Wände der Kammer an zwei Stellen befestigt und abgedichtet - gewöhnlich an entgegengesetzten Enden der Kammer - da beide Enden jedes Rohres ausserhalb der Kammer münden, damit Wasserstoff enthaltendes Be· schickungsgas an dem einen Ende eingeleitet und nicht diffundiertes Gas aus dem anderen ausströmen kann. Das Rohr kann jedoch auch an dem einen Ende der Kammer abgedichtet sein» Auf diese Dichtungen ist die Erfindung gerichtet»
Zusammenfassung:
Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Dichtung zur Befestigung von dünnen Rohren mit Gewindeteilen, einer Versteifung und Ringen von unterschiedlicher Härte. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Gasdiffusionsanlage, bei der eine solche Dichtung verwendet wird»
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daS eine dichte zuverlässige Dichtung in Wasserstoffdiffusionsanlagen mit dünnen Rohren aus Palladium oder einer Palladiumlegierung durch die Verwendung eines leicht zusammenbaubar*« und zerlegbaren Einsatzes und einer Versteifung hergestellt werden kann, wobei eine besondere Zusammendrückbarkeit und bauliche Anordnung besteht« Diese Anordnung umfaßt die Verwendung von Ringen unterschiedlicher Härte, welche ein Mindestmaß an Verformung der verwendeten Diffusionsrohre und eine leckfreie Verbindung ermöglichte Diese Vorteile lassen eine fortgesetzte und unterbrechungsfreie Reinigung des Wasserstoffes zu»
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung neuartiger Mittel zur leichten und geringe Kosten verursachenden Befestigung dünner Palladium- oder Palladiumlegierung-Diffusionsrohren an einer Endwand, an einer Endkammer,, an einem Röhrenblech ti«, dgl·. Ferner soll durch die Erfindung der Bau von Wasser-
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stoffdiffusionsvorrichtungen unter Verwendung der nachfolgend näher beschriebenen Dichtung ermöglicht werden» Weitere Ziele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindungα
Kurze Beschreibung der Zeichnungen«
In den beiliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgeraässen Vorrichtungen dargestellt und zwar zeigen:
Fig, 1 eine Seitenansicht im Schnitt der erfindungsgemässen
Dichtung in der zerlegten Stellung sowie das in . Verbindung mit dieser verwendete Rohr;
Figo 2 eine Seitenansicht im Schnitt der erfindungsgemässen Dichtung in der festgespannten bzw« Eingriffsstellung sowie das in Verbindung mit dieser verwendete Rohr und
Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt einer Vorrichtung zum Reinigen von Wasserstoff von dem einen Bautyp, wobei die erfindungsgemässe Dichtung verwendet ist.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführung»formen
Die in Figo 1 dargestellte erfindungsgemässe Dichtung besteht aus dem Körperteil 1 mit einer Bohrung von gleicher Erstreckung wie dieser sowie Mitteln 3, beispielsweise eine Schweißnaht, zur Verbindung mit einer Endwand, einer Endkammer, einem Röhrenblech, od. dglo 4« Der erwähnte Körperteil besitzt ferner ein Aussengewinde 5 und eine kegelstumpf förmige Innenfläche 6 an dem einen Ende der Bohrung 2* Das dichtend zu befestigende Rohr 7 ist in der Bohrung 2 angeordnet.'
Innerhai!) des Rohres 7 ist eine harte zylindrische Versteifung 8 angeordnet, die in ihrer Lage vorzugsweise durch die Reibungskraft gehalten wird, welche infolge der Anlage der Versteifung 8 gegen das Rohr 7 besteht» Das Rohr 7 besteht noraalerweise aus Palladium oder aus einer Palladiumlegierung, welche für eine Wasserstoffdiffusion durch sie hindurch besonders brauchbar ist« Palladiumlegierungen, von denen bekannt ist, daß sie in dieser Beziehung besonders brauchbar sind, sind Legierungen aus Palladium-Silber, Palladium-Bor und Palladium-Gold. Bine besonders geeignete Legierung zur Wasserstoff diffus lon enthält in Gewichtsprozent 75 I Palladium und 25 t Silber.
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Der Ring 9 ist in der Offenstellung längs des Rohres 7 frei gleitbar. Er wird als "weicher" Ring bezeichnet. Durch diese Bezeichnung soll seine relative Härte oder Fähigkeit zur Verformung im Vergleich zur Verformbarkeit des für die Versteifung 8 verwendeten Metalls hervorgehoben werden» Metalle, die normalerweise für einen solchen weichen Ring verwendet werden, sind beispielsweise Kupfer, ausgeglühtes Monel-Metall, Silber, Aluminium U0 dgl«,«. Vorzugsweise ist die Oberfläche des weichen Ringes aufgerauht, um eine Drehung des Rohres beim Festziehen der Dichtung zu verhindern«, Dies kann dadurch geschehen, daß auf dem Ring ein Film, beispielsweise ein Oxydfilm, g»k$ 3t wirdo Es wurde festgestellt, daß durch Glühen in Luft bei einer Temperatur von etwa 65o°C di^ Bildung eines Oxydfilms auf.dem Monel-Metall err -It werden .vann, das ein bevorzugter Ringwerkstoff ist β Diese oxy<?*erte Oberfläche hat sich als zweckmässig zur Verhinderung einer Drehung des Diffusionsrohres beim Festziehen der Dichtung erwiesen«
Dieser weiche Ring weist eine Innenfläche lo, eine sich verjüngende Aussenfläche 11 und eine der letzteren eigegengesetzte Fläche 12 auf. Die sich verjüngende Aussenfläche schließt einen Kegelwinkel ein, welcher annähernd gleich dem Kegelwinkel der kegeistumpfförmigen Innenfläche 6 ist.
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Ein Ring 13 ist ebenfalls gleitbar auf dem Rohr angeordnet und wird als "harter" Ring bezeichnet» Durch diese Bezeichnung soll darauf hingewiesen werden,daß die Ringe 13 aus Werkstoffen hergestellt sein sollen, die schwerer verformbar sind als das Metall, aus dem der weiche Ring besteht. Der harte Ring wird normalerweise aus korrosionsbeständigem Stahl, kaltbearbeitetes Monel-Metall, Kohlenstoffstahl u. dglο hergestellt« Die Versteifung 8 wird ebenfalls als "hart" bezeichnet und ist vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl, Kohlenstoffstahl od. dgloo Der harte Ring 13 liegt gegen den weichen Ring 9 an und ist so angeordnet, daß seine Bewegung längs des Rohres in der Richtung des Körpers 1 zur Folge hat, daß sein verjüngtes Ende 14 an der der sich verjüngenden Aussenfläche 11 entgegenge- ' setztenFläche 12 des weichen Ringes 9 zur Anlage kommt.
Auf dem dünnen Rohr ist ein Festspannglied IS gleitbar und drehbar angeordnet, das ein Innengewinde 16 zum Eingriff mit dem Aussengewinde 5 des Körperteils 1 und eine innere Anlagefläche 17 aufweistο Diese Anlagefläche 17 kann an dem flachen Ende 18 des harten Ringes 13 zur Anlage gebracht werden» Das Festspannglied 15 ist in seiner Grosse so bemessen, daß es die beiden Ringe 9 und 13 umschließtο
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Bin Schmiermittel, beispielsweise Mineralöl, kann auf die Flächen 17 und 18 aufgebracht werden, um eine Drehung des Rohres 7 bein Festspannen der Dichtung zu verhindern· Bei der Herstellung des Gewindeeingriffs alt dem Körper 1 koaat das Festspannglied 15 an den flachen Ende 18 des harten Ringes zur Anlage, der seinerseits eine gleitende Anlage zwischen dem sich verjüngenden Ende 14 des harten Ringes 13 und der der sich verjüngenden Aussenflache 11 des weichen Ringes 9 entgegengesetzten Fläche 12 bewirkt« Dies hat fortschreitend ein Anpressen zwischen der sich verjüngenden Aussenflache 11 und der kegelstumpfförmigen Innenfläche 6 des Körpers 1 sowie zwischen der Innenfläche Io des weichen Ringes 9 und de« dünnen Rohr 7 zur Folge« Die harte zylindrische Versteifung 8 ist so innerhalb des dünnen Rohres 7 angeordnet, daß sie ein Biegen desselben verhindert, wenn die Innenfläche Io des weichen Ringes 9 gegen das Rohr 7 nach dem Festziehen des Festspanngliedes 15 belastet wird«
Das Festspannglied 15 kann eine gerändelte, eine sechseckige oder eine ähnliche Griffläche 19 haben, damit es leicht festgespannt werden kann. Nach dem Gewindeeingriff mit dem Körper 1 umgreift das Festspannglied 15 ausser den Ringen 9 und 13 ■ einen Teil As Körpers 1 und zumindest einen Teil der harten zylindrischen Versteifung 8« Das Verhältnis der verschiedenen
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Teile der erfindungsgemässen Dichtung und des dünnen Rohres in der vorangehend beschriebenen festgezogenen oder ge- r ^. schlossenen Stellung ist in Fig. 2 gezeigt.
Die in Fig« 3 dargestellte Gasreinigungsanlage stellt eine der vielen möglichen Bauformen dar, für welche die erfindungs· gemässen Dichtungen verwendet werden könnenο Sie besitzt im wesentlichen eine oder mehrere Diffusionsrohre 7 (vor· zugsweise spiralig), die zwischen zwei Bndwänden 2o und 21 einer Sammelkammer 22 getragen werden. Diese Kammer 22 wird durch einen Mantel 23 und die Bndwände 2o und 21 gebildetο Bin Auslaßrohr 24 dient für den Austritt des diffundierten Gasesο Durch einen Einlaß 25 kann ungereinigtes Gas in die Binlaßkammer 26 eingeleitet werden und durch einen Auslaß 27 kann Abgas aus der Auslaßkammer 28 abgeleitet werdenο Die erfindungsgemflssβ Dichtung 29 bildet die erfindungs» gemässen Mittel zur Befestigung der Diffusionsrohre 7 an den Bndwänden 2o und 21. In Abänderung der in Figo 3 gezeigten Anlage kann eine einzige Endwand, welche ein oder mehrere an ihrem Ende geschlossene Diffusionsrohre innerhalb der Kammer 22 trägt, verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Dichtung wurde zur Befestigung dünner Wasserstoffdiffusionsrohre aus einer Palladium-Silber-Legier-
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ung an einer Endkammer in einer Wasserstoffdiffusionsanlage verwendet und hat nach hunderten von Stunden Gebrauch erfolgreich ein Gaslecken verhindert. Ferner wurde durch ein hundertmaliges Erhitzen und Abkühlen der Diffusionsanlagen zwischen ISo0 und 45o° C kein Lecken verursacht.
Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.
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Claims (1)

  1. P 16 45 287. 7-12 6. MSrz 1970
    Engelhard fiira*rcla and B-956 / E 35 658
    Chemicals Corporation
    Patentsn s ρ rüche ι
    Dichtung zur dichtenden Befestigung dünner» für Wasserstoff durchlässiger Rohre, mit einem Körperteil, der eine durchgehende Bohrung aufweist, Verbindungsmitteln an dem einen Ende des Körpers, einer kegelstumpfförmigen Innenfläche am anderen Ende des Körperst und einem mit einer axialen Bohrung versehenen und ein Innengewinde tragenden Festspannglied, welches innerhalb des Innenrohres gleitbar und drehbar angeordnet ist und eine innere Anlagefläche aufweist, gekennzeichnet durch
    (a) einen mit einer axialen Bohrung versehenen harten Ring, der in dem dünnen Rohr angeordnet ist,
    (1) ein verjüngtes Ende an dem einen Ende der Bohrung,
    (2) ein flaches Ende an dem anderen Ende der Bohrung;
    (b) eine harte zylindrische Versteifung, die gleichachsig innerhalb des dünnen Rohres angeordnet ist und an dessen Innenseite anliegt; *
    (c) einen mit einer axialen Bohrung versehenen weichen
    Neue Unterlagen
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    Ring, der im dünnen Rohr gleitbar zwischen und be* nachbart der kegelstumpfförmigen Innenfläche des Körpers und dem verjüngten Ende des harten Ringes angeordnet ist und in gleitende Anlage an dem verjüngten Ende des harten Ringes gebracht werden kann,
    welches Festspannglied in Anlage an dem flachen Ende des harten Ringes in Gewindeeingriff mit dem Aussengewinde > des Körpers gebracht werden kann und nach der Herstellung des Gewindeeingriffs mit dem Körper den harten Ring, den weichen Ring, das dünne Rohr und die harte zylindrische Versteifung umgibt und eine Anpressung verursacht zwischen
    (1) dem verjüngen Ende des harten Ringes und der der verjüngten Aussenflttche des weichen Ringes entgegengesetzten Fliehe,
    (2) der kegelstumpfförmigen Innenflache des Körpers und der verjüngten Aussenflttche des weichen Ringes und
    (3) der Innenfläche des weichen Ringes und des dünnen Rohres.
    2, Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des weichen Ringes aufgerauht ist, um eine
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    Drehung des Rohres beim Festziehen der Dichtung zu verhindern.
    3, Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflache des weichen Ringes durch Oxydbildung aufgerauht ist.
    4, Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flache finde des harten Ringes und die innere Anlagefläche des Festspanngliedes geschmiert sind, um eine Drehung des Rohres beim Festziehen zu verhindern.
    5, Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weiche Ring im wesentlichen aus ausgeglühte« Monel-Metall und der harte Ring im wesentlichen aus korrosionsbeständigem Stahl besteht.
    u Anlage zur Diffusionsreinigung von Wasserstoff mit einem Mantel, einer Endwand, Mitteln zur Aufnahme des zu reinigenden Gases, einem dünnen Diffusionsrohr, bzw* dünnen Diffusionsrohren innerhalb des Mantels, Mitteln
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    durch welche das zu reinigende Gas mit dem Diffusionsrohr bzw« mit den Diffusionsrohren in Kontakt gebracht wird, Mitteln zum Ableiten des diffundierten Wasserstoffgases und Mitteln zum Ableiten des nicht diffundierten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne Diffusions" rohr bzwc die dünnen Diffusionsrohre an der Bndwand mit Hilfe der Dichtung nach Anspruch 1 befestigt ist bzw. sind ο
    7ο Anlage zur Diffusionsreinigung von Wasserstoff, mit einem Mantel, einer Endwand, Mitteln zur Aufnahme des zu reinigenden Gases, einem dünnen Diffusionsrohr bzw» dünnen Diffusionsrohren innerhalb des Mantels, Mitteln, durch welche das zu reinigende Gas mit dem Diffusionsrohr bzw· mit den Diffusionsrohren in Kontakt gebracht wird, Mitteln zum Ableiten des diffundierten Wasserstoffgases, und Mitteln zum Ableiten des nicht diffundierten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das dünne Diffusionsrohr bzw. die dünnen Diffusionsrohre an der Endwand mit Hilfe der Dichtung nach Anspruch 4 befestigt ist bzw«, sind.
    ο Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
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    dünne Diffus ions rohr bzw., die dünnen Diffus ions rohre im wesentlichen aus Palladium oder aus einer Palladiumlegierung zusammengesetzt ist bzw« sindo
    00985i6/"0819
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