DE1919873C3 - Flachdichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, bestehend aus einem ringförmigen Halter mit inneren und äußeren, einen radialen Abstand voneinander aufweisenden und durch einen gemeinsamen Steg verbundenen Wülsten, die die abzudichtenden Flächen berühren und zusammen mit dem Steg wenigstens eine Mulde begrenzen, in der ein elastisch verformbares, mit den abzudichtenden Flächen in Berührung bringbares Dichtungselement angeordnet ist.

Bei einer bekannten Flachdichtung dieser Art ist der Querschnitt der elastisch \ erformbaren Dichtungselemente so bemessen, daß die Dichtungselemente vor dem Zusammenpressen der abzudichtenden Flächen über den Rand der Mulden hinausragen und erst beim Zusammenpressen in die Mulden hineingepreßt und gleichzeitig an den abzudichtenden Flächen breitgedrückt werden. Dieses Zusammenpressen der abzudichtenden Flächen erfolgt so lange, bis die Flächen an den Wülsten fest anliegen. Dabei werden jedoch die Wülste nicht verformt, so daß das Volumen der von ihnen umgebenen Mulden unverändert bleibt, d. h. die Flachdichtung hat einen konstanten Muldenhohlraum, der einen verhältnismäßig großen Fertiglingsaufwand

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erfordert, weil das Hohlraumvolumen für die Aufnahme der Dichtungselemente genauestens an das Volumen des in diesen Hohlraum jeweils einzusetzenden Dichtungselementes angepaßt werden muß. Falls dann später bei der Montage aus irgendwelchen Gründen ein Dichtungselement geringeren Volumens, beispielsweise ein dünnerer O-Ring, verwendet wird, läßt sich beim nachfolgenden Zusammenpressen der abzudichtenden Flächen gewöhnlich keine brauchbare Abdichtung erzielen (CH-PS 52 155). Mögliche zu große Fertigungstoleranzen werden bei dieser bekannten Flachdichtung dadurch ausgeglichen, daß ein Teil der Dichiungselemente beim Zusammenpressen der abzudichtenden Flächen über die Wülste hinaus nach außen gequetscht wird, wodurch aber ein unerwünschtes KaItfüeßen der Dichtung bewirkt wird.

Bei einer anderen bekannten Flachdichtung wird ebenfalls ein elastisch verformbares Dichtungselement verwendet, dessen Volumen ursprünglich größer ist als da«* Hohlraumvolumen der Dichtungsmulde und das durch den Druck der zusammengepreßten, abzudichtenden Flächen in die Mulde hineingequetscht wird, ohne daß sich deren Volumen dadurch in irgendeiner Weise ändern läßt (US-PS 2 513 178). Dadurch sind aber auch hier die bereits genannten Nachteile nicht zu vermeiden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb dann, die Flachdichtung der oben genannten Art so auszubilden, daß bei ihrer Herstellung, beispielsweise durch Verzicht auf Einhaltung enger Maßtoleranzen, ein geringerer Fertigungsaufwand getrieben werden muß. ohne daß die Dichtungswirkung darunter leidet, wobei die Möglichkeit geschaffen werden soll, mit einfachen Mitteln eine Anpassung des Muldenvolumens an das Volumen des Dichtungselementes beim Abdichtungsvorg?ng zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vcrformungsvviderstand der Wülste größer ist als der des Dichtungselementes, dessen Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsiiäche der Mulde ist. das aber nach elastischer Verformung der Wülste und des Dichtungselementes durch die abzudichtenden Flächen den im Betriebszustand verkleinerten Muldenquerschnitt ausfüllt.

Dadurch wird bei einem Muldenvolumen, das zur Vereinfachung des Herstellungsvorgangs anfänglich größer ist als das Volumen des verwendeten Dichtungselementes, nach Einbau der Flachdichtung und im Betriebszustand erreicht, daß die von den abzudichtenden Mächen ausgehenden Druckkräfte eine Verkleinerung des Muldenvolumens und damit Anpassung an das Dichiungselementenvolumen bewirken, indem die das Dichtungselement umgebenden Wülste des ringförmigen Halters, die an sich einen größeren Verformungswiderstand haben als das Dichtungselement selbst, entsprechend verformt werden. Auf diese Weise wird also eine mit einfachen Mitteln durchführbare Anpassung des Muldenvolumens an die Größe des Dichtungselementes sichergestellt, so daß mit sehr viel größeren Fertigungstoleranzen als bisher gearbeitet werden kann, und auch die bisher erforderlichen Qualitätskontrollen zur Einhaltung der aufgestellten Maßtoleranzen weitgehend überflüssig werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags lassen sich die Wülste mit dem Steg zu einem einteiligen Ringkörper zusammenfassen, dessen Außen- und Innenränder zur Erzeugung der Wülste umgeschlagen sind. Es besteht aber auch die Möglich-

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keit, die Wülste als selbständige Rohrringelemente aus- Material soll nach Möglichkeit nicht korrodieren und

zubilden, die an dem Sieg befestigt sind. nicht verschmutzen und für gewisse Anwendungsfälle

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der auch in der Lage sein, hohen Temperaturen zu widerZeichnung dargestelUen'Ausführungsiseispiele näher stehen. Als Beispiele für derartige Materialien, die sich erläutert In der Zeichnung zeigt 5 als sehr zufriedenstellend erweisen können, und zwar in

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Flachdich- Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall, sind

tung, wobei zur Verdeutlichung ein Teil weggebrochen Plastikmaterialien anzusehen, bekannt als Vinylpolyme-

isu re. Copolymere, Urethane, Olefine und gewisse Epo-

F i g. 2 eine Schnittansicht des in F i g. 1 gezeigten xydharze sowie Gummisorten.

Teils in ekm vergrößerten Maßstab, ίο Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, besitzen die

F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche Schnittansicht, die Dichtungselemente ein ursprüngliches Volumen (Quer-

die Flachdichtung in zwischen gegenüberliegenden schnittsflächen), das kleiner ist als die Leerräume

Flanschen eingebauten Zustand zeigt, (Querschnittsflächen) ihrer entsprechenden Mulden.

Fig.4 eine Jer Fig.3 ähnliche Ansicht, wobei je- Auf Grund dieser Volumen-Leerraum-Beziehung wer-

doch die Flansche mit der vollen Schließkraft beauf- 15 den die Dichtungselemente in ihren Mulden gehalten,

schlagt sind, ein Zustand, der, wie noch erläutert werden wird, wäh-

F i g. 5 eine Schnittansicht einer anderen Ausfüh- rend des- Einbaus und der Benutzung der Dichtung

rungsform der Flachdichtung, ständig aufrechterhalten bleibt. Dieses wesentliche

F i g. 6 eine Schnittansicht einer weiteren anderen Merkmal der neuartigen Dichtung macht es möglich,

Ausiührungsform der Flachdichtung und ao Plastikmaterialien als Dichtungsmaterial zu verwenden,

F i g. 7 eine der F i g. 4 ähnliche Schnittansicht, die die keine wesentliche Rückstellkraft oder Elastizität

die Flachdichtung von F i g. 6 im Einbauzustand zeigt. aufweisen.

In den F i g. 1 und 2 bezeichnet 10 die Flachdichtung. Vom Kostenstandpunkt gesehen ist es vorteilhaft. Diese Dichtung kann einen ringförmigen metallenen daß die Elemente 14a und 146 als flache Bänder ausge-Halicr 12 und zwei verformbare Dichtungselemente »5 bildet sind, wie dies aus der Zeichnung hervorgeht. Ins-14a und 146 aufweisen, die auf dem Halter Rücken an besondere können sie dadurch aus flachem Bandmate-Rücken angebracht sind. rial in irgendeiner gewünschten Form, beispielsweise

Der Halter 12 ist einteilig und besteht aus einem ver- Kreisform, ausgestanzt werden. Die anfänglich für die formbaren Material wie z. B. Blech. Wie aus F i g. 2 er- Flachdichtung 10 verwendeten Dichtungselemente 14a sichtlich ist, besitzt der Halter 12 im Querschnitt einen 30 und 146 besitzen eine geringere Breite als die entsprezentralen Steg 16 mit federnd verformbaren und etwa chenden Mulden 22a und 226. Im eingebauten Zustand tropfenförmigen Wülsten 18 und 20, die sich an seinem jedoch, wie er in F i g. 4 gezeigt ist, erstrecken sich die Innen- und seinem Außenumfang befinden. Um es den Elemente über die ganze Breite ihrer Mulde und üben Wülsten zu ermöglichen, sich beim Einbau der Dich- deshalb über eine erhebliche Fläche einen Dichtungstung zu verformen oder flach auszubreiten, weisen sie 35 druck aus. Das hat zur Folge, daß die Dichtung 10 beeine Dicke auf, d. h. also eine Abmessung in Richtung sonders dazu geeignet ist, sich Oberflächenunregelmäsenkrecht zur Ebene des Stegs 16, die größer ist als die ßigkeiten auf den abzudichtenden Teilen anzupassen, Dicke des Stegs selbst. Die Wülste 18 und 20 bilden bzw. diese Unregelmäßigkeiten auszugleichen,
gemeinsam mit dem Steg 16 entgegengesetzt gerichte- Die Dichtung soll zwischen zwei aufeinanderpassente Mulden 22a und 226. Das Volumen jeder Mulde 22a 40 den Flanschen mit den abzudichtenden Flächen 36 und soll der Raum sein (Flächenquerschnitt), der sich über 38 angeordnet werden, die, wie aus den F i g. 3 und 4 und unter den Ebenen der entsprechenden Bezugslinien ersichtlich ist, eben sind. Solche Flansche lassen sich 24a und 246 in F i g. 2 befindet. beispielsweise in einem Rohrleitungssystem finden, und

Zur Erzielung einer optimalen Dichtungswirkung ihre Flächen können mit Hilfe von Schrauben 40 in

sollen die Wülste 18 und 20 eine gewisse Rückfede- 45 Dichtungsberührung gebracht werden,

rungseigenschaft aufweisen. Die Verwendung eines Wenn die abzudichtenden Flächen 36 und 38 mit der

federnden, flexiblen Materials wie Blech, für den Halter zwischen ihnen befindlichen Dichtung 10 zusammenge-

12 bietet diesen Vorteil. bracht werden, kommen die gegenüberliegenden

Da die Mulden 22a und 226 annähernd dieselbe Tiefe Tlanschflächen zunächst mit den durch Überwindung

aufweisen, besitzt jeder Wulst 18 und 20 einen ersten 50 des Verformungswiderstandes verformbaren Wülsten

Abschnitt 26. der von dem Steg etwas nach unten abge 18 und 20 in Berührung und schließen die Dichtungsele-

set/t ist. Dieser Abschnitt 26 wiederum steht seinerseits mente 14a und 146 in ihren Mulden 22a und 226 damit

aufeinanderfolgend mit einem abwärts geneigten Ab- ein. Wenn sich die einwirkende Kraft vergrößert, fla-

schnitt 28 und einem gebogenen Abschnitt 30 in Ver- chen sich die Wülste ab und ermöglichen es den Flä-

bindung, der zu dem Steg 16 zurückführt, sowie mit 55 chen 36, 38 mit ihren entsprechenden Dichtungsele-

einem abwärts geneigten Abschnitt 32 und schließlich menten in Berührung zu treten. In diesem Einbaustadi-

einem Endabschnitt 34. der auf dem Abschnitt 26 flach um ist die Flachdichtung 10 in F i g. 3 dargestellt,

aufliegt. Wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, wirkt sich das

Die Dichtungselemente 14a und 146 bestehen hier Abflachen der Wülste 18 und 20 dahingehend aus, daß

aus ununterbrochenen, flachen Bändern aus verformba- 60 die Volumina der Mulden 22a und 226 zunehmend klei-

rem Dichtungsmaterial, die in den Mulden 22a und 226 ner werden. Bei diesem Vorgang verformen sich die

liegen und zur Vereinfachung der Handhabung auf den Elemente 14a und 146 seitlich und beginnen die VoIu-

entgegengesetzten Seiten des Stegs 16 angebracht sind. mina der Mulden auszufüllen.

Der Verformungswiderstand der Dichlungselemente ist Diese fortschreitende Anpassung der Mulden 22a

geringer als der der Wülste. Die Elemente bestehen 85 und 226 an die Elemente 14a und 146 setzt sich fort,

vorzugsweise aus einem federnden, verformbaren Pia- sobald sich die auf die Flächen 36 und 38 einwirkende

stikmaterial oder einem Gummi, wie sie bekannterma- Kraft weiter verstärkt. Wenn die Mulden im wesentli-

ßen mit Erfolg bei Dichtungen Verwendung finden. Das chen ausgefüllt sind, wie dies Fig. 4 zeigt, steht der

weiteren Abflachung ein wesentlich größerer Widerstand entgegen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Dichtungselemente aus einem inkompressiblen Material bestehen. Dadurch, daß dieses Material in den Mulden eingeschlossen wird, wird ein Kaltfließen vermieden, obgleich die Dichtungselemente 14a, 14b einen Teil der auf die Flächen 36 und 38 einwirkenden Belastung tragen. Der Einbau ist dann abgeschlossen und eine Druckdichtung hergestellt.

Da sich die Mulden 22a, 226, die der Halter 12 bietet, ihrem Volumen nach während des Einbaus der Dichtung an die Dichtungselemente 14a, 14b anpassen, ergibt sich, daß für die Teile während der Herstellung keine engen Toleranzen eingehalten werden müssen. Im Gegenteil, das Volumen jeder Mulde braucht nur größer zu sein als das Volumen ihres entsprechenden Dichtungselementes. Während des Einbaus wird dann das Muldenvolumen zunehmend verkleinert, bis es im wesentlichen dem Volumen des Dichtungselementes entspricht. Dadurch wird ermöglicht, die Flachdichtung »0 als Massenprodukt mit geringen Kosten herzustellen und dennoch eine wirkungsvolle Abdichtung sogar für Hochdruckanwendungsfälle zu erreichen.

Angenommen die Wülste besitzen, wie dies gewünscht wird, ein gewisses Rückfederungsvermögen, as dann wird der Halter in Wirklichkeit gespannt. Die Wülste 18 und 20 sowie die Dichtungselemente 14a, 14b dehnen sich dann, wenn die abzudichtenden Flächen der Flansche auseinanderrücken, wobei sie die Dichtungselemente umschlossen und eine wirksame Abdichtung aufrechterhalten.

Während die hier beschriebene Flachdichtung 10 eine »zweiseitige«-Dichtung ist, die zwischen zwei aufeinanderpassenden Teilen verwendet wird, läßt sich die Dichtung selbstverständlich auch so bauen, daß sie nur eine einzige Oberfläche abdichtet. In einem solchen Fall ist der Halter so ausgebildet, daß er nur eine Mulde aufweist und ist einfach auf der der Mulde entgegengesetzten Seite an einem Deckel für einen Behälter od. dgl. angeschweißt oder auf andere Art befestigt. Hierfür ist dann ein einzelnes Dichtungselement vorgesehen.

Bei gewissen Anwendungsfällen kann es aus den verschiedensten Gründen erwünscht sein, für das Dichtungselement Materialien zu verwenden, die nicht nur einen besonders guten Widerstand gegen ätzende Chemikalien haben und hochtemperaturfest sind, sondern auch keine merkliche Elastizität besitzen. Bei einer solchen AusfUhrungsform kann das Rückstellvermögen des Dichiungsmaterials nicht zur Verstärkung der Dichtungswirkung herangezogen werden. Typisch für diese Art von Materialien sind die Fluorkohlensioffkunststoffe. Eine aus verformbaren Dichtungselcmcnten 52a, 52b gebildete Flachdichtung 50 aus einem solchen Material ist in F i g. 5 dargestellt. Die Elemente 52a, 52b erstrecken sich anfänglich über die ganze Breite ihrer Mulden 22a, 22b.

Der Einbau der Dichtung 50 von F i g. 5 findet in der gleichen Weise statt. In diesem Fall ist jedoch keine Berührung zwischen den Dichlungselementen 52a, 526 und den abzudichtenden Flächen 36 und 38 der Flansche bis unmittelbar vor Abschluß des Einbauvorganges gegeben. Mit anderen Worten, die Wülste 18 und 20 müssen ihre endgültige Abflachung erhalten, bevor eine solche Berührung stattfindet. Im eingebauten Zustand entspricht das Aussehen der Dichtung 50 dem in F i g. 4 gezeigten Aussehen der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Dichtung.

In Fig.6 ist eine weitere Flachdichtung 60 gezeigi und in Fi g. 7 in voll eingebautem Zustand dargestellt Die Dichtung 60 unterscheidet sich von der im voriger beschriebenen Dichtung 10 nur hinsichtlich der Konstruktion ihres Halters 62. Die Wülste 64 und 66 sine von dem Steg 68 getrennt hergestellt und als Rohrring elemente ausgebildet. Sie sind hier an den entgegenge setzten Flächen des Stegs befestigt. Jeder Wulst 64 unc 66 weist im Querschnitt zwei Abschnitte 70 auf, die der Steg berühren und durch einen C-förmigen Abschnit 72 zu einem Teil verbunden sind.

Die Wülste 64 und 66 flachen sich während des Ein baus ab, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. und wie bei der vorherigen Ausführungsformen verringern sich die Vo lumina der Mulden 22a, 22b zunehmend so lange, bis si< im wesentlichen gleich den Volumina der entsprechen den Dichtungselemente 14a, 14b sind. Auf diese Weisi werden die Dichtungselemente von den Wülsten 6' und 66 umschlossen und es entsteht eine Hochdruck dichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 3 Patentansprüche:

1. Flachdichtung, bestehend aus einem ringförmigen Halter mit inneren und äußeren, einen radialen Abstand voneinander aufweisenden und durch einen gemeinsamen Steg verbundenen Wulsten, die die abzudichtenden Flächen berühren und zusammen mit dem Steg wenigstens eine Mulde begrenzen, in der ein elastisch verformbares, mit den abzudichtenden Flächen in Berührung bringbares Dichtungselement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungswiderstand der Wülste (18. 20, 64, 66) größer ist als der des Dichtungselementes (14a, 146, 52a, 526), dessen Querschnittsfläche kleiner als die Querschniusfläche der Mulde (22a, 226) ist, das aber nach elastischer Verformung der Wülste und des Dichtungselementes durch die abzudichtenden Flächen (36, 38) den im Betriebszustand verkleinerten Mulden- ao querschnitt ausfüllt.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (18, 20) mit dem Steg (16) einen einteiligen Ringkörper bilden, dessen Außen- und Innenränder zur Erzeugung der Wülste »5 umgeschlagen sind.

3. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (64, 66) selbständige Rohrringelemente sind, die an dem Steg (68) befestigt sind.

4. Flachdichtung nnch einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Halter in an sich bekannter Weise mit zwei Mulden (22a, 226) versehen ist, die übereinanderliegend durch den horizontal verlaufenden Steg (16,68) voneinander getrennt sind und je ein Dichtungselement (14a, 146, 52a. 526) aufnehmen.

5. Flachdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mulden (22a, 226) in bekannter Weise etwa gleich große Volumina aufweisen.