DE19514003A1 - PTFE-Dichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen PTFE-Dichtring bestehend aus einer rundgedrehten PTFE-Hülle mit Einlage zum Einsatz an einer axialen Flanschstoßfläche bzw. zwischen den gegenein­ ander zu legenden Flanschstoßflächen in Flanschverbindungen von emaillierten Rohrleitungen. Die Abkürzung PTFE bezeich­ net im engeren Sinne Polytetrafluorethylen, im vorliegenden Zusammenhang aber auch andere ähnlich chemisch und physika­ lisch resistente Materialien wie Polytetrafluorethylen.

In der chemischen Industrie werden für bestimmte Prozesse und Transportwege emaillierte Rohrleitungen oder -behälter vorgesehen. Diese emaillierten Systeme erfordern oft Flanschverbindungen, die insgesamt ähnlich chemisch und me­ chanisch resistent sein sollen, wie die emaillierten Flä­ chen. Geeignete Dichtungen bzw. Dichtringe bestehen häufig aus einem Metallwellring, einer beidseitigen Weichstoffauf­ lage und einer PTFE-Hülle, die, um mechanisch stabil und diffusionsdicht zu sein, aus Vollmaterial rund gedreht wird. Wenn die Übergänge zwischen gegeneinander zu legenden Flanschflächen und der angrenzenden Rohrinnenfläche - schon wegen der Beschädigungsgefahr - niemals exakt kantig ausge­ bildet werden, und wenn die dem Rohrinnern bzw. der Flansch­ achse zugewendete radiale Innenfläche der Dichtung ebenfalls nicht exakt kantig ausgebildet wird, können sich in der Keh­ le zwischen Dichtring und Flanschstoßfläche oder gegebenen­ falls in den Kehlen beiderseits (oberhalb und unterhalb) des Dichtrings an der Rohr- bzw. Flansch-Innenfläche zwei radial nach außen zugespitzte ringförmig umlaufende Toträume erge­ ben, die dazu neigen, sich bei Betrieb mit dem transportier­ ten Material vollzusetzen. Bei der Bearbeitung und Herstel­ lung von Lebens- und Arzneimitteln sind solche Toträume, wenn die Bestimmungen der Food & Drug Administration, USA (FDA) gelten, nicht zulässig; (Food & Drug Administration Center for Food Safety & Applied Nutrition, 200 C Street, SW, Washington, DC 20204, USA).

Ein Dichtungsring eingangs genannter Art für emaillierte Flanschverbindungen wird in DD 2 87 177 A7 beschrieben; die­ ser Dichtring besitzt jedoch die Toträume, die bei der Bear­ beitung und Herstellung von Lebens- und Arzneimitteln ver­ mieden werden sollen. Ein ähnlicher, mit Toträumen behafte­ ter Dichtring kann aus GB 22 36 560 A entnommen werden.

Ein elastomerer Dichtring, der für eine Rohrkupplung vorge­ sehen ist, wird in DE 40 28 449 C1 beschrieben. Dieser Dichtring besitzt an seinem radial inneren Rand auf beiden Ringflächen axial vorstehende Dichtlippen, die an den zuge­ hörigen, in diesem Bereich gekrümmten Flanschen anliegen. Ähnlich sind FR 11 61 791 C und US 37 02 199 C zu beurtei­ len. In diesen Druckschriften wird allerdings kein PTFE- Dichtring mit einer rundgedrehten PTFE-Hülle, sondern entwe­ der ein Stahlwellring ohne Dichtlippen oder ein elastomerer Dichtring, der auf der radialen Innenkante axial vorsprin­ gende Dichtlippen besitzt, offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine totraumarme PTFE-Dichtung zum Einsatz in Flanschverbindungen an email­ lierten Rohrleitungen zu schaffen, der auch den strengen FDA- Vorschriften gerecht werden kann. Die erfindungsgemäße Lö­ sung besteht für den eingangs genannten Dichtring darin, daß an die Hülle ein in Richtung auf die Flanschstoßfläche vor­ springender Ring mit zu der Flanschverbindung koaxialer, im wesentlichen zylindrischer Innenfläche angeformt ist, daß die in Richtung der Flansch- bzw. Rohrachse gemessene Stärke des Rings groß gegen diejenige der PTFE-Hülle ist und daß die radiale Außenfläche des Rings - das ist die etwa radial nach außen gerichtete Ringfläche - geometrisch an den dorti­ gen Radius am Übergang von axialer Flanschstoßfläche und Rohrinnenfläche angepaßt ist.

Im Kern besteht die Erfindung also darin, daß radial innen an die Dichtung ein Ring angeformt wird, dessen Innenfläche im wesentlichen zylindrisch den angrenzenden Rohrinnenflä­ chen folgt und dessen Außenfläche sich schulterartig dem Ra­ dius am Übergang von Flanschstoßfläche und Rohrinnenfläche folgend an das emaillierte Material anlegt. Dadurch kann ein auf der Rohrinnenfläche glatter Übergang über die Flansch­ verbindung hinweg geschaffen werden, an dem praktisch keine Toträume verbleiben, in denen sich das transportierte Mate­ rial festsetzen könnte.

Der erfindungsgemäße Dichtring kann zum Einlegen zwischen einer glatten, kantigen, z. B. geschliffenen Flanschstoßflä­ che und einer eine in der beschriebenen Weise gerundete Kan­ te aufweisenden Flanschstoßfläche ausgebildet werden. Der an die Hülle angeformte Ring steht dann - mit der Hohlkehle - nur einseitig radial über die Hülle über. Alternativ kann der Dichtring für die Zwischenlage von zwei gleichartig emaillierten und an der genannten Innenkante abgerundeten Flanschstoßflächen ausgebildet werden. Gegebenenfalls be­ steht die weitere Erfindung für einen PTFE-Dichtring zum Einsatz zwischen den gegeneinander zu legenden Flanschstoß­ flächen darin, daß an die Hülle ein der Flansch- bzw. Rohr­ achse zugewandter Ring mit zu der Flanschverbindung koaxia­ ler, im wesentlichen zylindrischer Innenfläche angeformt ist, daß die in Achsrichtung gemessene Stärke des Ring groß gegen diejenige der PTFE-Hülle ist und daß die radiale Au­ ßenfläche des Rings - das ist die etwa radial nach außen ge­ richtete Ringfläche - beiderseits des Dichtrings an die dor­ tigen Radien am Übergang von axialer Flanschstoßfläche und Rohrinnenfläche angepaßt ist.

Anhand der schematischen Darstellung eines axialen Schnitts durch eine Flanschverbindung mit PTFE-Dichtung werden Ein­ zelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Dichtring zwischen zwei gleichartig ge­ rundeten Flanschen; und

Fig. 2 einen Dichtring zwischen einer planen und ei­ ner gerundeten Flanschstoßfläche.

Eine insgesamt als Dichtring 1 ausgebildete PTFE-Dichtung liegt im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwischen zwei Flan­ schen 2 und 3, von Rohren 4 und 5. Auf den Flanschstoßflä­ chen 6 und 7 und auf den Rohrinnenflächen 8, 9 befinden sich Emailleschichten 10 und 11. Der Dichtring 1 besteht aus ei­ ner rundgedrehten Hülle 12 mit einer mehrschichtigen Einlage 13. Die Hülle 12 besitzt zwei kreisringförmige Lappen 14 und 15, die beiderseits der ringförmigen Einlage 13, wie aus der Zeichnung ersichtlich, an den Flanschen 2 und 3 bzw. deren Emailleauflagen 10 bzw. 11 anliegen.

Die Flansche 2, 3 nach Fig. 1 besitzen am Übergang von Flanschstoßfläche 6, 7 und Rohrinnenfläche 8, 9 einen Radius R, der aus technischen Gründen eine gewisse Mindestgröße nicht unterschreiten kann oder soll. Erfindungsgemäß befin­ det sich an der radialen Innenkante des Dichtrings 1 ein insgesamt mit 16 bezeichneter, angedrehter Ring, der eine im wesentlichen zur Flanschverbindung bzw. zur Achse 17 koaxia­ le, (bei zylindrischer Rohrfläche ebenfalls) zylindrische Innenfläche 18 besitzt, wobei die in Richtung der Rohr- bzw. Flanschachse 17 gemessene Stärke H des Rings 16 groß gegen die in der gleichen Richtung gemessene Stärke h der Hülle, also auch groß gegen den gegenseitigen Abstand der Flansch­ stoßflächen 6, 7 bei montierter Verbindung ist.

Bevorzugt im Rahmen der Erfindung wird es, wenn der Ring 16 nach Fig. 1 auf seiner Außenfläche umlaufende Schultern 19 besitzt, die als Hohlkehle entsprechend dem Radius R so ge­ formt sind, daß sie sich im wesentlichen glatt an die Radien R anlegen, wenn die Dichtung montiert wird.

Die totraumarme Dichtung nach Fig. 2 ist im wesentlichen identisch mit derjenigen nach Fig. 1. Ein Unterschied be­ steht jedoch darin, daß der Dichtring 1′ nach Fig. 2 nur auf einer seiner axialen Flächen eine umlaufende Schulter 19 mit Hohlkehle des Radius R und axialer Stärke H′ besitzt. Auf der anderen axialen Fläche bzw. Flanschstoßfläche 6 ist der Dichtungsring in der Ebene 20 plan. An die Flanschstoßfläche 6 wird ein Ring oder Flansch 21 angelegt, der, durch Schlei­ fen ganz und gar, bis heran an die radiale Innenkante 22 plan ist. Die radialen Innenkanten 22 des Flansches 21 und die angrenzende radiale Innenkante 23 des Dichtrings 1′ wer­ den im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 so exakt gekantet ausgebildet, daß an der Stoßfläche zwischen Dichtring 1′ und Flansch 21, also in der Ebene 20, kein Totraum zwischen Dichtring 1′ und Flansch 21 entsteht. Das läßt sich bei­ spielsweise erreichen, wenn der Flansch 21 an seiner an den Dichtring 21 stoßenden Fläche geschliffen wird.

Ein weiterer Unterschied zwischen der Ausführung nach Fig. 1 und 2 liegt in der unterschiedlichen Ausführung der Einlage 13 der Hülle 12. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Einlage 13 aus drei gleichartigen Weichstoffeinlagen, während im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zwei Weichstoff­ einlagen 24 mit dazwischen liegendem Stahlwellring 25 vor­ gesehen sind. Die Ausbildung der Einlage 13 ist unabhängig von der Außenform des Dichtrings 1 bzw. 1′, so daß die Ein­ lagen von Fig. 1 und 2 auch getauscht werden können.

Eine PTFE-Dichtung bestehend aus einer rundgedrehten Hülle mit Einlage zum Einsatz zwischen den gegeneinander zu legen­ den Flanschstoßflächen in Flanschverbindungen von emaillier­ ten Rohrleitungen läßt sich totraumarm herstellen, wenn er­ findungsgemäß radial innen an die Hülle ein Ring angeformt wird, der eine zur Flanschverbindung koaxiale, im wesentli­ chen zylindrische Innenfläche besitzt. Die axiale Länge der Innenfläche soll groß gegen die axiale Stärke der Hülle sein. Die radiale Außenfläche des Rings soll, insbesondere beiderseits des Dichtrings, an die dortigen Flansch-Radien am Übergang von Flanschstoßfläche zur Rohrinnenfläche hohl­ kehlenförmig angepaßt sein.

Bezugszeichenliste

1, 1′ PTFE-Dichtung
2, 3 Flansch
4, 5 Rohre
6, 7 Stoßflächen
8, 9 Innenflächen
10, 11 Emailleschichten
12 Hülle
13 Einlage
14, 15 Lappen (6)
16 Ring
17 Achse
18 Zylindrische Innenfläche (16)
19 Schulter
20 Ebene
21 Flansch
22 radiale Innenkante (21)
23 radiale Innenkante (1′)
24 Weichstoffeinlage
25 Stahlwellring
R Radius
H, H′ Axiale Ringstärke (1, 1′)
h Axiale Stärke der Hülle 6.

Claims (4)

1. PTFE-Dichtring (1) bestehend aus einer rundgedrehten PTFE-Hülle (12) mit Einlage (13) zum Einsatz an einer axialen Flanschstoßfläche (6) in Flanschverbindungen von emaillierten Rohrleitungen (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß an die Hülle (12) ein in Richtung auf die Flanschstoß­ fläche (6) vorspringender Ring (16) mit zu der Flanschver­ bindung koaxialer, im wesentlichen zylindrischer Innenflä­ che (18) angeformt ist, daß die in der Richtung der Flansch- bzw. Rohrachse (17) gemessene Stärke (H, H′) des Rings (16) groß gegen diejenige (h) der PTFE-Hülle (12) ist und daß die radiale Außenfläche des Rings (16) - das ist die etwa radial nach außen gerichtete Ringfläche - geometrisch an den dortigen Radius (R) am Übergang von axialer Flanschstoßfläche (7) und Rohrinnenfläche (9) an­ gepaßt ist.

2. PTFE-Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Flanschachse (17) weg gerichtete Außenflä­ che des Rings (16) in Form einer Hohlkehle bzw. einer hohlgekehlten Schulter (19) an den angrenzenden Flansch- Radius (R) angepaßt ist.

3. PTFE-Dichtring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Hülle (12) ein der Flansch- bzw. Rohrachse (17) zugewandter Ring (16) mit zu der Flanschverbindung koaxia­ ler, im wesentlichen zylindrischer Innenfläche (18) ange­ formt ist, daß die in der Achsrichtung gemessene Stärke (H) des Rings (16) groß gegen diejenige (h) der PTFE-Hülle (12) ist und daß die radiale Außenfläche des Rings (16) - das ist die etwa radial nach außen gerichtete Ringfläche - beiderseits des Dichtrings (1) an die dortigen Radien (R) am Übergang von axialer Flanschstoßfläche (6, 7) und Roh­ rinnenfläche (8, 9) angepaßt ist (Fig. 1).

4. PTFE-Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Flanschachse (17) weg gerichtete Außenflä­ che des Rings (16) beiderseits axial zur Hülle (12) in Form einer Hohlkehle bzw. einer hohlgekehlten Schulter (19) geometrisch an die angrenzenden Flansch-Radien (R) angepaßt ist.