DE1945734A1 - Fluessigkeitsdruckdichte Verbindung - Google Patents

Description

Unser Zeichen: F 837

Flüssigkeitsdruckdichte Verbindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeit»druckdichte Verbindung-, bei der sswischen zwei hohlen feilen mit gegenüberliegenden, genuteten Flanschen und einer Vorrichtung, die eine Trennung der Flansche verhindert, ein ringförmiger Halteteil vorgesehen ist, dessen Umfangsflachen Dichtringe tragen, die sum Abdichten mit diesen Flächen und den Umfangsf lachen der Nuten zusammenpassen.

Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckverbindungen und Kupplungen und insbesondere auf solche Verbindungen, die dasu bestimmt sind, um gegen hohe, innere Drücke abzudichten und die ihre Dichtung trotz der Einflüsse der WärmeexpanBion und Kontraktion, die entweder auf den Durchmesser der Verbindung oder auf die Längen der verbundenen Bohrleitungen oder Teile oder auf beides wirken, aufrechtzuerhalten.

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•In der U.S.-Patentschrift Nr.2 687 229 ist eine flüssig- 1; keitsdruckdichte Verbindung für Rohrleitungsflansche beschrieben und beansprucht. Die in dieser Patentschrift beschriebene Druckabdichtung der Verbindung erfolgt durch einen Ringteil, der sich sowohl innen als auch außen verjüngt, und der den verjüngten, ringförmigen Zwischenraum zwischen den zwei Teilen ausfüllt und abdichtet, die gegeneinander gedrückt sind, so daß der Flüssigkeitsdruck bestrebt ist, den Zwischenraum zwischen diesen zu verringern und gleichzeitig den Hing in den Zwischenraum preßt. Sie Wirkung erfolgt in der Richtung, in der die Durchmesser der konvexen und umgebenden konkaven Flächen abnehmen. Somit sind die Beanspruchungen des Ringes alle Druckbeanspruchungen und sie wirken einander entgegen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Verbindung, in der ein Paar derartige Ringe verwendet werden, wie sie in der vorgenannten UeS₀-Patentschrift beschrieben sind. , ; '_

Ein grundsätzlicher Gegenstand der Erfindung ist ein Dichtringhalteteil, der im grundsätzlichen ringförmig ist und der auf seinen inneren Umfangsflachen ein Paar abdichtende Ringteile in der Weise trägt, daß die zwei abdichtenden Ringe und der Halteteil eine aus einem Stück be tehende Abdichteinheit bildet, wenn sie in einem entsprechenden Zwischenraum zwischen zwei Teilen eingebaut ist, die einem inneren Druck eines fließfähigen Mediums ausgesetzt sind. Die Einheit ist beispielsweise in einer Standard RTJ Ringverbindung sowie auch in anderen Verbindungen verwendbar, um eine höchst wirksame durch den Flüssigkeitsdruck betätigte Dichtung herzustellen.

Andere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüiirungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser sind:

Fig*1 ein Schnitt durch eine vollständig zusammengebaute Verbindung gemäß der Erfindung«

Fig.2 ein vergrößerter Schnitt durch den ringförmigen Dichtringhalteteil, der zwischen die zwei in Fig.1 gezeigten Flanschabschnitte geklemmt ist,

Fig.3 ein Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der in den Fig.1 und 2 gezeigten Anordnung und

Fig.4 ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Allgemein gesprochen erfolgt die Lösung der Aufgabe der Erfindung durch die Verwendung eines ringförmigen DichtringhalteteilB, der auf seiner inneren Fläche ein einem Druck unterliegendes Paar durch Druck abdichtende Ringteile trägt. Eine so zusammengefügte dreiteilige Einheit ist beispielsweise in eine Flanschkupplung oder Verbindung einsetzbar, um eine höchst wirksame einem Druck unterliegende Abdichtung zu erzeugen. Während sich die Zeichnung und Beschreibung hier in erster Linie auf eine Standard RTJ Flanschkupplung bezieht, sei bemerkt, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Sie hat ein weites Anwendungsgebiet in einer Vielzahl von Hochdruckeinrichtungen.

Fig.1 zeigt eine ringförmige Standardrohrflanschkupplung mit einem einander gleichen Flanschpaar 10 und 12, die auf ihren Flanschf lachen ringförmige Nuten 14 und 16 haben. Üblicherweise sind solch· Flansche miteinander durch einen Kranz von Schrauben befestigt, von denen in Fig.1 zwei gezeigt sind.

Bei geflanschten Rohrverbindungen wurden bisher verschieden· Arten von Packungen verwendet, die in den Nuten der Flanechf lachen angeordnet wurden. Diese Packungen wurden

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in eine Dichtverbindung nit den Flächen der ringförmigen Nuten durch den Hing -von Schrauben gedruckt, die festgeschraubt werden konnten, um das gewünschte Maß der Zusammenpreseung des Packungsmaterials zu bewirken. Dies ist auch der fall bei der Verbindung in der vorgenannten U.S.-Patentschrift Nr,2 687 229. Die Dichtung gemäß der Erfindung hängt nicht von der Größe der Kraft ab, die auf die Flanschteile durch den Kranz der Befestigungsschrauben auegeübt wird. Vielmehr hängt die Dichtung gemäß der Erfindung davon ab, daß die Verbindung einmal zu Anfang.nur durch den inneren Druck gesetzt wird, dem die Kupplung ausgesetzt ist. Weiterhin bewegt sich, das in der vorgenannten Patentschrift beschriebene Abdichtmittel tatsächlich in Abhängigkeit von den Veränderungen des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung zwischen den abdichtenden Flächen, zwischen denen es angeordnet 1st.

Fig.2 zeigt in eine» Teilsohnitt eine vergrößerte Einzelheit des ringförmigen Dichtringtragteiles 20. Der Teil 20 hat an seiner äußeren Umfangefläche ein Paar sich verjüngende Flächen 22 und 24« deren Verjüngung im wesentlichen der Verjüngung der äußeren Umfangefläche der ringförmigen Nuten in den Flächen der Flanschteile entspricht. Die innere Umfangsfläche des Teiles 20 hat Iin zweites Paar von sich verjüngenden Flächen 26 und 28 und diese Flächen sind im wesentlichen weniger geneigt als die Flächen 22 und 24. In ihrem Mittelabschnitt hat der Teil eine radial nach innen sich erstreckende Hülse 30, die gegenüber angeordnete Anschlagflächen 32 und 34- bildet» Auf den Flächen 26 und 28 ist ein Paar Abdiclitringe 36 und 38 angeordnet, die von der gleichen Art sind wie si« in der oben beschriebenen U.S.-Patentschrift Nr,2 68? 229 beschrieben sind* Die Anschlagflächen der Hüleentell« dienen dazu, um den Bewegungsbereich der Abdichtring eil·

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auf den sich, verjüngenden Flächen 26 und 28 zu begrenzen. An den äußersten Enden der inneren sich, verjüngenden Flächen befinden sich Lippenteile 40 und 42, um die Dichtringe auf ihren entsprechenden Flächen auf dem Halteteil 20 zurückzuhalten. Gemäß Fig.2 bilden die drei !Teile eine einstückige Dichtungseinheit, deren Teile sich, nicht voneinander trennen können. Diese ungeteilte Einheit kann somit zwischen ein Paar •Standardflanschkupplungen, wie sie in Fig.1 gezeigt sind, eingesetzt werden, und die Verbindung ist einmal ausreichend festzuziehen, um alle Teile in einem, wie in Fig.1 gezeigten, passenden Verhältnis festzuhalten. Eine höchst wirksame Flüssigkeitsdruckdichtung wird zwischen den Flächen 26 und 28 und den entsprechenden passenden Flächen der Dichtringe und zwischen der inneren ümfangefläche der Nut in der Flanschfläche und der entsprechenden Dichtfläche der Dichtringe erzeugt* Die Flüssigkeitsdruckdichtung ist durch diese Verbindung unabhängig von Temperaturwechseln, die eine Veränderung der physikalischen Abmessungen der Verbindung selbst oder der Rohrleitungen, in denen die Verbindung angeordnet ist, bewirkt. Bei einer Druckerhöhung in der Leitung werden die Dichtringe sich voneinander wegbewegen und somit die Dichtwirkung vergrößern. Umgekehrt ergibt «in Druckabfall in der Leitung in den Dichtringen eine leicht· Annäherung zueinander, wobei aber trotzdem die Flüssigkeitsdruckdichtung beibehalten wird.

Die in Fig.3 gezeigten Teile, die mit denen in Fig.1 gleich sind, tragen die gleichen Bezugsziffern. Der Trageteil 2OA gemäß Fig.3 unterscheidet sich von dem Trageteil 20 geaäß Fig.1 und 2 nur darin, daß seine äußeren statt seiner inneren Flächen die Diohtringe 36A und 38A tragen. Die grundsätzliche Betriebsweiße bleibt die gleiche, da die äußeren Umfangeflächen der Rillen 14 und 16 zusammen mit den äußeren Umfangeflächen des Trageteile 2OA einen

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Zwischenraum bilden, der sich nach außen in der Richtung, in der der Flüssigkeitsdruck wirkt, verengt. Somit werden die Ringe 36A und 38A, die in dem Zwischenraum angeordnet sind, bestrebt sein, sich in die Richtung zu bewegen, in der der Flüssigkeitsdruck wirkt, und dadurch eine flüssigkeitsdichte Sichtung in der gleichen Weise aufrechtzuerhalten, wie dies in Bezug auf Fig,1 beschrieben ist.

Gemäß Fig,4 bildet die hier gezeigte Dichtringkonstruktion eine flüssigkeit »dichte Abdichtung, die von der Richtung, in der der Flüssigkeitsdruck wirkt, unabhängig ist, d.h. bezogen auf die Verbindung eine Abdichtung nach innen oder nach außen. In diesem Fall trägt der Trageteil 2OB innere und äußere Dichtringe 36B und 3ΘΒ sowie 36C und 38C. Die inneren Umfangsdichtflachen des Trageteils 2OB bilden zusammen mit den inneren U«fangedichtflächen der Nuten 14 und 16 zwischen sich einen ringförmigen Zwischenraum. Dieser verengt sich von der "Verbindung nach außen in die Richtung, in der ein Flüssigkeitsdruck, der auf der Innenseite der Verbindung höher ist als auf der Außenseite,, wirken würde. Dadurch werden die inneren Dichtringe 36B und 38B in einen Dichteingriff mit ihren entsprechenden Dichtflächen gedrückt. Die äußeren Umfangsdichtflachen des Trageteils 2OB bilden zusammen mit den äußeren Jmfangsflachen der Rillen 14 und 16 zwischen sich einen ringförmigen Zwischenraum, der sich von der Verbindung nach innen hin verengt. Das bedeutet, daß sich dieser Zwischenraum in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Zwi- ■ eohenraumes zwischen den inneren Umfangsflachen verengt. Die äußeren Dichtringe 360 und 380, die in dieses, Zwischenraum angeordnet sind, werden zur Innenseite der Verbindung in Abhängigkeit von den Druokbedingungen gedrückt, um die der Druck in der Verbindung geringer ist als der auf der Außenseite der Verbindung· Auf diese Weise ist eine Verbindung geschaffen, die all« grundsätzlichen Betriebsbedingungen gemäß Fig.1 und 2 enthält, um eine Abdichtung

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aufrechtzuerhalten, unabhängig, ob die Hochdruckseitt sich innerhalb oder außerhalb der Verbindungsteile befindet.

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Claims (1)

1. P₁₁₁Jt ₁1. ,«,.„a, $ a^a J₁₁₁₁P T₁₁Ji 0 h β_ηι

   M^IPlüssigkeitsdruekdiehte Verbindung zwischen zwei fluchtenden !Teilen, die einem Druck eines fließ<fähigen Mediums ausgesetzt ist, der nach außen wirkt und bestrebt ist, die Verbindung zu trennen, gekennzeichnet durch

   a. zwei Verbindungsteile ait ^j © einer darauf angeordneten flamschf lache

   b. mit diesen feilen in Eingriff stehende Mittel, die eine !Trennung der Teile verhindern und die Verbindung zusammenhalten,

   c. eine ringförmige Nut in der Planschfläche ^eäee !Teiles, wobei die Nuten im zusammengefügten Zustand der Teile miteinander fluchten und einander zugerichtet sind,

   d· einen in den Nuten angeordneten ringförmigen Halteringteil, wobei wenigstens die inneren Umfangsflachen des {Heiles zusammen mit den inneren Umfangsflachen der Nuten ringförmige Zwischenräume bilden, die sich außerhalb der Verbindung in der Eichtung, in der der Druck des fließfähigen Mediums wirkt verengen, und wobei die inneren Umfangsflachen der Nuten und die inneren ümfiangsflachen des Halteringteiles zusammenwirkende _t kegelförmige Dichtflächen bilden, und wobei die inneren Umfangsf lachen des Halteringteiles konkav sind und den konvexen inneren umfangsf lachen der Nuten gegenüberstehen und sie umgeben, und wobei die Kegelspitzen jedes Paare» der kegelförmigen Flächen auf der gleichen Seite der Verbindungsebene liegen und der Winkel der Kagelspitze der inneren Flache dee Halteringteiles spitzer ist und

   @· wenigstens ein Paar Dichtringe aus im wesentlichen starrem Material, das von dem Halteringteil gehalten

   — Q _

   wird und in dem ringförmigen Zwischenraum auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindung angeordnet ist und diesen überbrückt, wobei die zvl den Kegelspitzen der ktgelförmigen Flächen hinweisende Fläche des Ringes voll dem Druck des fließfähigen Mediums in der Verbindung ausgesetzt ist, und wobei das Verhältnis zwischen den kegelförmigen Flächen derart ist, daß die konkave_t kegelförmige Fläche mit einer imaginären Fläch» übereinstimmt, die durch den Umfang des Ringefl gebildet wird, wenn der Ring, während er die konvexe, kegelförmige Fläche umgibt, zu seiner Grundfläche hin gedrückt wird»

   2. Flüssigkeitsdruckdichte Verbindung swiechen flüchtenden Teilen, die einem !Druck eines fließfähigen Mediums ausgesetzt ist, der nach außen wirkt und bestrebt ist, die Verbindung zu trennen, gekennzeichnet durch a« zwei Verbindungsteile mit je einer darauf angeordneten Flanschfläche, ·■.'...-- "·--■

   b· mit diesen !Teilen in Eingriff stehende. Mittel, die eine Trennung der Teile verhindern und die Verbindung zusammenhalten, .. .

   c. eine ringförmige Nut in der Planechflache jede« Teiles, wobei die Nuten im zusammengefügten Zustand der Teile miteinander fluchten und einander zugerichtet sind,

   d. einen in den Nuten angeordneten und mit deren äußeren Uafangsflachen in Eingriff stehenden ringförmigen Haltering, wobei die inneren Umfangeflächen des Teile· zusammen Bit den inneren Umfangeflächen der Nuttn ringförmig· Zwischenraum· bilden, die eich außerhalb der Verbindung in der Richtung, in der der Druck dee fließfähigen Mediums wirkt, verengen, und wobei die inneren Umfangsflachen der Nuten und die inneren Umfangsflachen des Halteringtalles zusammenwirkend·,

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   kegelförmige Dichtflächen bilden» und wobei die inneren Umfangaflachen des Halteringteiles konkav sind und den konvexen inneren Umfangsflachen der Nuten gegeniiberstehen und sie umgeben, und wobei die Kegelspitzen Jedes Paares der kegelförmigen flächen auf der gleichen Seite der Verbindung«- ebene liegen und der Winkel der Kegelspitze der inneren Fläche dem Halteriagteiles spitzer ist und e. ein Paar Dichtringe aus im wesentlichen starres Material, das von dem Halteringteil gehalten wird und in dem ringförmigen Zwischenraum auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindung angeordnet ist und diesen überbrückt, wobei die zu den Ke gelspiteea der kegelförmigen Fläohen hinweisenden Flächen der Bizige voll dem Druck des fließfähigen Medium« in der Verbindung ausgesetzt sind, und wobei das Verhältnis zwischen den kegelförmige» fliehen derart ist, daß die konkave, kegelförmige Fläche mit einer imaginären fläche übereinstimmt^ die durch den Umfang des Ringes gebildet wird, wenn der Ring» während er die konvexe, kegelförmige Fläch* umgibt, au «einer Grundfläche hin gedrückt wird. .■ - - -■-...■. -';' . -

   3* FlÜ3sigkeitadruckdichtt Verbindung zwischen .ei gegenüber liegenden, fluchtenden Rohrflanschen, die ein·« Druck eines fließfähigen Mediums ausgesetzt sind, der nach außen wirkt und bestrebt ist, die Verbindung zu trennen, gekennzeichnet durch

   a. zwei rohrförmig· Teile mit je einer darauf angeordneten Ilanaohf lache,

   b. mit dieien Teilen in Eingriff stehende Mittel, die eine Trennung der Teile verhindern und die Verbindung zusammenhalten,

   o. ein· ringförmig· Nut in der Finnechflache jedes Flansches, wobei die Nuten Im zusammengefügten Zu-

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   ¹ stand der Teile miteinander fluchten und einander zugerichtet sind,

   .d. einen in den Nuten angeordneten und mit deren äußeren Umfangeflächen in Eingriff stehenden ringförmigen Halteteil, wobei die inneren Umfangsflachen des Teiles zusammen mit den inneren Umfangsflächen der Nuten ringförmige Zwischenräume bilden, die sich außerhalb der Verbindung in der Richtung, in der der Brück-des fließfähigen Mediums wirkt, verengen, und wobei die inneren Umf&ngef lachen der Nuten und die inneren Umfangeflächen des Haltringteiles zusammenwirkende, kegelförmige Dichtflächen bilden, und wobei die inneren Umfangsflachen des Halteringteiles konkav sind und den konvexen inneren Umfangsflachen der Nuten gegenüberstehen und sie umgeben, und wobei die Kegelspitzen jedes Paares der kegelförmigen Flächen auf der gleichen Seite der Verbindungsebene liegen und der Winkel der Kegelspitze der inneren Fläche des Halteringteiles spitzer ist und

   e. ein Paar Dichtringe aus im wesentlichen starrem Material, das von dem Halteringteil gehalten wird und in dem ringförmigen Zwischenraum auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindung angeordnet ist und diesen überbrückt, wobei die zu den Kegelspitzen der kegelförmigen Flächen hinweisenden Flächen der Hinge voll den Drück des fließfähigen Mediums in der Verbindung ausgesetzt sindj und wobei das Verhältnis zwischen den kegelförmigen Flächen derart ist, daß die konkave, kegelförmige Fläche mit einer imaginären Fläche übereinstimmt, die durch den Umfang des Hinges gebildet wird, wenn der Ring, während er die konvexe, kegelförmig· Fläche umgibt, zu seiner Grundfläche hin gedrückt wird, wobei der Halteteil Anschlagmittel wenigsten· an dem äußeren Ende «einer inneren Umfangsfläohen hat, um su verhindern, daß die Hing· von dem Halteten eich löMzu

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   4. Flüssigkeitsdruckdicht« Verbindung--ziaolt Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zusammenwirkenden, kegelförmigen Dichtflächen ein echter kreisförmiger Kegel ist*

   5. Flüssigkeitsdruckdichte Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zusammenwirkenden, kegelförmigen Dichtflächen ein echter kreisförmiger Kegel ist.

   6. Flüssigkeitedruckdichte Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden, kegelförmigen Dichtflächen echte kreisförmige Kegel sind·· .-.-""

   7· Flüssigkeitsdrückdichte Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden, kegelförmigen Dichtflächen echte kreisförmige Kegel sind. .

   8. Flüssigkeitsdruckdichte Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Halteteil sowohl Innere als auch äußere Umfangsflachen hat, die zusammen mit den inneren und äußeren Flächen der Nuten innere und äußere ringförmige Zwischenräume bilden, wobei sich der innere Zwischenraum außerhalb der Verbindung verengt,und wobei sich der äußere Zwischenraum innerhalb der Verbindung verengt, wobei die Flächen kegelförmige, zusammenwirkend® Dichtflächen sind, wobei der Schnittwinkel der Flächen dee Halteteils spitzer ist als der Schnittwinkel der Nutenflächen, und daß die zwei Dichtringpaare aus im wesentlichen starrem Material von dem in den ringförmigen Zwischenräumen auf gegenüberliegenden Seiten dir Verbindung angeordneten Helteteil getragen sind und sie

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   die Zwischenräume überbrücken bzw. ausfüllen, und daß die zu den Kegelspitzen der kegelförmigen Flächen hinweisende innere Fläche der Hinge roll dem Druck des fließfähigen Mediums in der Verbin-* dung ausgesetzt ist,und daß die au der Grundfläche der kegelförmigen Flächen hinweisende Fläche des äußeren Hingpaares voll dem Druck des fließfähigen Mediums auf der Außenseite der Verbindung ausgesetzt ist, und daß das Verhältnis der angrenzenden, kegelförmigen Flächenpaare so ist, daß die konkave, kegelförmige Fläche jedes Paares mit einer imaginären Fläche übereinstimmt, die durch'den Ringumfang gebildet wird, wenn der Bing, während er die konvexe..'kegjilföj^-:.,-..-mige Fläche umgibt, zu deren Grundfläch· hin gepreßt ist. ·. · : .·· ■■ -

   Flüssigkeitsdruokdichte Verbindung zwisohen fluchtenden Teilen, die einem Druck eines fließfähigen Medium· ausgesetzt ist, der nach außen wirkt und bestrebt ist, die Verbindung zu trennen, gekennzeichnet durch,

   a. zwei Verbindung·teile alt je einer darauf angeordneten Flanschf lach·,

   b. mit diesen Seilen in Eingriff stehend« Mittel, die eine Trennung der Teile verhindern und die Verbindung zusammenhalten, · > ■ ·■■-■■■■

   c. eine ringförmige Nut in der Flanschfläche jede· Teiles, wobei die Nuten im zusammengefügten Zustand der Teile miteinander fluchten und einander zugerichtet sind,

   d. einen in den Nuten angeordneten und mit deren inneren Umfangeflächen in Eingriff stehenden ringförmigen Haltering, wobei die äußeren Umfangeflächen des Teiles zusammen mit den äußeren Umfangeflächen der Nuten ringförmige Zwischenräume bilden, die sich außerhalb der Verbindung in der Richtung, in der der Druck des fließfähigen Mediums wirkt, verengen, und wobei die

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   ^; BAD ORIGINAL

   äußeren Umfang«!lachen der Nuten und die äußeren Umfangsflachen des Halteringteil»a zusammenwirkende, kegelförmige Dichtflachen bilden, und wobei di· äußeren tfutJTlächen konkav sind und den konkaven, äußeren Umfangeflächen de« Teile« gegen·' überstehen und sie umgeben, und wobei die Segelspitzen jede« Paare« der kegelförmigen flächen auf der gleichen Seite der Verbindungsebene liegen und der Winkel der Kegel»j?itz«n der äußeren Flachen der Nut spitzer ist und ein Paa? Dichtringe aus Im wesentlichen starrem Material, das von dem Balteringteil gehalten wird und in dem ringförmigen Zwischenraum auf gegenüberliegenden Seiten der Verbindung angeordnet ist und diesen überbrückt, wobei die au den Kegelspitzen der kegelförmigen flächen hinweisenden Flächen der linge Toll dem Druck des fließfähigen Medium* in der Verbindung ausgesetzt sind, und wobei da« Verhältnis zwischen άο,η kegelförmigen Flächen derart ist, daß die konkaven, kegelförmigen Flächen mit einer imaginären Fläche übereinstimmen, die durch \; den Umfang de« Ring»« gebildet wird, wenn der Ring, während er die konvexe, kegelförmige Fläche umgibt, Γ zu «einer Grundfläche hin gedrückt wird. '

   009821/0912 J(AE) original

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