DE1831456U

DE1831456U - RING SPRING SEAL.

Info

Publication number: DE1831456U
Application number: DEO5867U
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Odendahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-03-03
Filing date: 1961-03-03
Publication date: 1961-05-18

Description

Gebrauchsmuster-Anmeldung.Utility model registration.

"Ringfederdichtung." Die Neuerung betrifft die Abdichtung von Druckräumen mit Hilfe ringfederförmiger Dichtungselemente, die durch'Axialkräfte radial verspannt werden. "Ring spring seal." The innovation concerns the sealing of pressure rooms with the help of annular spring-shaped sealing elements, which are braced radially by axial forces will.

Zur drucksicheren Abdichtung der Teilfugen von Druckgefäßen und Rohrleitungen verwendet man vielfach Flach-oder Profildichtungen, die durch Normalkräfte so stark zusammengepreßt werden, daß eine plastische Verformung eintritt, die Ungenauigkeiten der Makro-und Mikrogestalt der Dichtflächen ausgleicht. Unter Druck stehende Flüssigkeiten können bereits ohne plastische Verformung allein durch genaueste Ausführung der Makrogestalt zurückgehalten werden, die man durch Aufschleifen der Dichtflächen erzielt. Bei diesen Dichtungarten wird die Dichtpressung durch quer zur Teilfuge wirkende Kräfte, z. B. mittels Schrauben, hervorgerufen. Diesen Kräften wirkt bei innerem Überdruck eine daherrührende Kraft entgegen, so daß ansteigender Druck die Dichtpressung vermindert. Darüberhinaus werden durch zeitlich veränderliche Temperaturunterschiede innerhalb der Verbindung während der An-und Abfahrvorgänge die Schrauben meist so sehr überlastet, daß sie sich längen, wodurch die Dichtpressung ebenfalls stark vermindert wird. Bei höheren Druck-und Temperaturbeanspruchungen sind vorstehende Dichtungen nicht mehr ganz zuverlässig. For pressure-proof sealing of the butt joints of pressure vessels and pipelines one often uses flat or profile seals, which are so strong due to normal forces are pressed together that a plastic deformation occurs, the inaccuracies balances the macro and micro shape of the sealing surfaces. Liquids under pressure can already be achieved without plastic deformation simply through the most precise execution of the Macro shape can be retained, which can be achieved by grinding the sealing surfaces achieved. With these types of seals, the sealing pressure is transverse to the parting line acting forces, e.g. B. by means of screws. Contribute to these forces internal overpressure counteracts a resulting force, so that increasing pressure the Sealing pressure reduced. In addition, temperature differences that vary over time within the connection during the start-up and shut-down processes, the screws usually do so very overloaded that they elongate, whereby the sealing pressure is also strong is decreased. In the case of higher pressure and temperature loads, the above Seals no longer completely reliable.

Bekannt sind auch selbsttätige Dichtungen, bei denen die Dichtpressung durch den abzudichtenden Druck erzeugt wird. Diese bestehen meist aus einem leicht verformbaren Material, das höheren Temperaturen nicht gewachsen ist. Metallische Lippenring, die auch höhere Temperaturen aushalten, sind so teuer, daß sie nur in Sonderfällen verwendet werden. Also known are automatic seals in which the sealing pressure is generated by the pressure to be sealed. These usually consist of a light malleable material that cannot withstand higher temperatures. Metallic Lip rings, which can withstand higher temperatures, are so expensive that they are only available in Special cases are used.

Es sind auch ringfederörmige Dichtungselemente mit konischen Spannflächen bekannt, die die Schraübenkräfte in eine radiale Verspannung umsetzen, die umso größer ist, je kleiner die Neigung der Spannflächen ist. Wegen der schwierigen und teuren Herstellung werden sie jedoch nur in Sonderfällen verwendet. There are also annular spring-shaped sealing elements with conical clamping surfaces known, which convert the screw forces into a radial tension, which all the more is larger, the smaller the inclination of the clamping surfaces is. Because of the difficult and expensive production, however, they are only used in special cases.

Bei Höchstdruck-Dampfturbinen werden rohrförmige Dichtugerihge mit Preßsitz in radiale Paßflächen eingedrückt, um das bei den hohen Dampftemperaturen erforderliche Wärmedehnungsspiel zu haben.In the case of high-pressure steam turbines, tubular sealing devices are also used Press fit pressed into radial mating surfaces to avoid the high steam temperatures to have the required thermal expansion clearance.

Die Herstellung der Paßflächen ist schwierig und teuer. Eine ähnliche Dichtung durch Preßpassung wird aber auch mit Hilfe eines rohrförmigen Dichtungsringes, der durch einen geschlitzten, konischen Spannring verspannt wird, durchgeführt. Der dafür nötige Auf- # wand gestattet nur die Anwendung für Sonderfälle.The manufacture of the mating surfaces is difficult and expensive. A similar Sealing by press fit is also possible with the help of a tubular sealing ring, which is clamped by a slotted, conical clamping ring. The effort required for this only allows use for special cases.

Schließlich kennt man noch sogenannte Doppelkegelringe, die ebenfalls rohrförmig sind und gemeinsam mit'einem eingesteckten, abzudichtenden Rohr plastisch verformt werden, wobei die Verformung kräfte durch konische Spannflächen erzeugt werden. Diese Dichtungart wird nur bei Rohrverschraubungen angewendet.Finally, so-called double-cone rings are also known are tubular and, together with an inserted pipe to be sealed, are plastic be deformed, the deformation forces generated by conical clamping surfaces will. This type of seal is only used for pipe fittings.

Trotz der Vielzahl der bekannten Dichtungsarten fehlt immer noch eine Dichtung, die in allen Fällen zuverlässig wirkt und trotzdem einfach und billig ist. Das Optimum an Zuverlässigkeit läßt sich nur erzielen, wenn das Dichtungselement aus dem Werkstoff der zu verbindenden Teile besteht, denn nur dann stimmen Wärmeausdehnung, Elastizitätsmodul und elektrochemisches Potential immer überein.Despite the multitude of known types of seals, one is still missing Seal that works reliably in all cases and yet is simple and cheap is. The optimum in reliability can only be achieved if the sealing element consists of the material of the parts to be connected, because only then is thermal expansion correct, Modulus of elasticity and electrochemical potential always match.

Darüberhinaus müssen an den Dichtstellen die Flächen in Makro-und Mikrogestalt übereinstimmen und mit steigendem Innendruck stärker aufeinandergepreßt werden. Einfach und billig wird die Dichtung nur dann, wenn Paßflächen vermieden werden und an die Sauberkeit der Bearbeitungsflächen keine allzu hohen Anforderungen zu stellen sind. Wesentlich ist aber auch, daß das Dichtungselement aus gängigem Halbzeug, insbesondere nahtlosem Stahlrohr, leicht hergestellt wer- den kann. Eine weitere Voraussetzung ist die mehrmalige Verwendbar- keit des Dichtungselementes, die durch Aufrechterhaltung einer ausreichenden Elastizität gewährleistet werden kann.In addition, the macro and micro shape of the surfaces at the sealing points must match and be pressed more closely against one another as the internal pressure rises. The seal is only simple and cheap if mating surfaces are avoided and the cleanliness of the machining surfaces is not subject to particularly high requirements. But it is also essential that the sealing element is made of common Semi-finished products, in particular seamless steel tube, can be easily produced can. Another requirement is that it can be used several times. speed of the sealing element, which is achieved by maintaining a sufficient elasticity can be guaranteed.

Die neue Dichtung erfüllt alle vorstehenden Bedingungen. Sie beruht nicht auf irgendeiner neuen Erkenntnis, sondern auf einer konsequenten Beachtung der bisher bei Berührungsdichtungen gewonnenen Erfahrungen, die vor allem auch das Gebiet hoher Temperaturen bei sehr hohen Drücken mit umfassen. The new seal meets all of the above conditions. It is based not on any new knowledge, but on consistent observation the experience gained so far with contact seals, which above all also include the Include areas of high temperature at very high pressures.

Die Neuerung besteht im wesentlichen aus einem Rohrabschnitt, der in den Verbindungsflanschen eingekammert ist, und an seinen Enden durch konische Spannflächen gegen die Druckrichtung des abzudichtenden Mediums radial verspannt ist. The innovation consists essentially of a pipe section that is chambered in the connecting flanges, and at its ends by conical ones Clamping surfaces braced radially against the pressure direction of the medium to be sealed is.

Die Fig. 1 zeigt die neue Dichtung im ungespannten Zustandes Das aus einem kurzen Abschnitt eines nahtlosen Rohres bestehende Dichtungselement 1 steckt mit seinen Enden in den beiden Kammern 2 und 3 der Flanschen 4 und 5. Die Kammern 2 und 3 sind durch die zylindrischen Zentrierflächen 6 und'7 und die konischen Spannflächen 8 und 9 begrenzt. Fig. 1 shows the new seal in the untensioned state Das Sealing element 1 consisting of a short section of seamless tube sticks with its ends in the two chambers 2 and 3 of the flanges 4 and 5. The Chambers 2 and 3 are through the cylindrical centering surfaces 6 and'7 and the conical Clamping surfaces 8 and 9 limited.

Die Fig. 2 zeigt die neue Dichtung im gespannten Zustand. Durch die Schrauben 10 sind nun die Flanschen 4 und 5 zur Berührung gebracht worden. Die konischen Spannflächen 8 und 9 haben das Dichtungselement 1 derart verformt, daß es druckseitig konkav gekrümmt ist. Die Kanten 11 und 12 bilden mit den konischen Spannflächen 8 und 9 Berührungslinien mit extrem starker Dichtpressung. Da die Kanten 11 und 12 beim Anziehen der Schrauben 10 mit ansteigender Pressung über die konischen Spannflächen 8 und 9 gleiten, werden alle Ungenauigkeiten der Mikrogestalt durch Preßpolitur beseitigt. Den Ungenauigkeiten der Makrogestalt paßt sich das Dichtungselement 1 schon infolge seiner Ausbildung als relativ dünner Ring an. Im Bereich zwischen den Kanten 11 und 12 ist das Dichtungselement 1 auch noch durch den abzudichtenden Druck belastet, der mit wachsender Stärke eine Verkleinerung des Radius 13 bewirkt, so daß die Linienberührung mehr und mehr in einen Flächenkontakt mit hoher Kantenpressung bei 11 und 12 übergeht. Die vom Druck belastete Fläche wird dadurch immer kleiner ; gleichzeitig wird das Dichtungselement1steifer. Dieser Effekt ermöglicht es, für eine Nennweite von den niedrigsten bis zu den höchsten Drücken das gleiche Dichtungselement 1 zu verwenden, wenn nur die Flanschen 4 und 5 ausreichend stark ausgeführt sind. Dieser Umstand wirkt sich äußerst günstig auf die Herstell-und Lagerhaltungskosten aus. Fig. 2 shows the new seal in the tensioned state. Through the Screws 10 have now been brought into contact with the flanges 4 and 5. The conical Clamping surfaces 8 and 9 have deformed the sealing element 1 in such a way that it is on the pressure side is concave. The edges 11 and 12 form with the conical clamping surfaces 8 and 9 contact lines with extremely strong sealing pressure. Since the edges 11 and 12 when tightening the screws 10 with increasing pressure over the conical clamping surfaces 8 and 9 slide, any inaccuracies of the micro shape are press polish eliminated. The sealing element 1 adapts to the inaccuracies of the macro shape due to its formation as a relatively thin ring. In the area between the edges 11 and 12, the sealing element 1 is also still through the to be sealed Loaded pressure, which causes a reduction of the radius 13 with increasing strength, so that the line contact more and more into a surface contact with high edge pressure at 11 and 12 passes. As a result, the area loaded by the pressure becomes smaller and smaller ; at the same time the sealing element 1 becomes stiffer. This effect allows for a nominal width from the lowest to the highest pressures the same sealing element 1 to be used if only the flanges 4 and 5 are sufficiently strong. This fact has an extremely favorable effect on the manufacturing and storage costs the end.

Die Fig. 3 zeigt ein ballig verformtes Dichtungselement 1, das eine einfachere Gestaltung der Kammern 2 und 3 gestattet, indem auf die zylindrischen Zentrierflächen 6 und 7 verzichtet werden kann, und dadurch die Kammern 2 und 3 lediglich durch die konischen Spannflächen 8 und 9 begrenzt werden. Auch das Dichtungselement nach Fig. 4 mit den beiden Fasen 14 und 15, die mindestens die Neigung der konischen Spannflächen 8 und 9 haben sollen, läßt sich ohne Zentrierflächen 6 und 7 einbauen. Die Abdichtung erfolgt dann bei den Kanten 16 und 17. Fig. 3 shows a convex deformed sealing element 1, the one Simpler design of the chambers 2 and 3 allowed by clicking on the cylindrical Centering surfaces 6 and 7 can be dispensed with, and thus chambers 2 and 3 can only be limited by the conical clamping surfaces 8 and 9. Also the sealing element 4 with the two bevels 14 and 15, which have at least the inclination of the conical Clamping surfaces 8 and 9 can be installed without centering surfaces 6 and 7. The edges 16 and 17 are then sealed.

Claims

Protection claims: 1.) Seal with annular spring-shaped sealing element, This is due to the conical clamping surfaces of the sealing flanges when the connection is drawn together is tensioned radially in the direction against the pressure to be sealed, with im tensioned but pressureless state between the two ends of the sealing element and the conical clamping surfaces line contact takes place, characterized by the use a section of seamless pipe as a sealing element (1).

2.) Seal according to claim 1, characterized by cylindrical centerings (6.7).

3.) Seal according to claim 1, characterized by spherical preforming (Fig. 3) of the sealing element (1).

4.) Seal according to claim 1, characterized by chamfers (14, 15), whose inclination corresponds at least to that of the clamping surfaces (8, 9) and that on the low-pressure side are attached to the two ends of the sealing element (1).

5.) Seal according to one of claims 1 to 4, characterized by an inclination of the clamping surfaces (8,9) which lies within the angle of friction.

6.) Seal according to one of claims 1 to 5, characterized by such coordination of the axial tensioning path on the strength of the sealing element (1) that this is partially permanently deformed.