DE2000921C2

DE2000921C2 - Dichtungsanordnung für Rohrverbindungen

Info

Publication number: DE2000921C2
Application number: DE2000921A
Authority: DE
Inventors: Arthur Kenilworth Downs; Frank Leach Coventry Grime
Original assignee: KEELAVITE HYDRAULICS Ltd ALLESLEY COVENTRY WARWICKSHIRE GB
Current assignee: KEELAVITE HYDRAULICS Ltd ALLESLEY COVENTRY WARWICKSHIRE GB
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1970-01-09
Publication date: 1982-07-01
Also published as: ZA70150B; GB1297161A; CH503225A; DK139487C; SE360916B; NL7000311A; NO134169B; ES375300A1; BE744277A; DE2000921A1; FR2028117A1; US3687465A; NO134169C; DK139487B

Description

Die Erfindung betrifft eine an einer Rohrverbindung vorzusehende Dichtungsanordnung in einem abzudichtenden zylindrischen Ringkanal zwischen einer Rohraußenwand und einer dazu konzentrischen Rohrmuffeninnenwand mit einer in den Querschnitt des Ringkanals eingebrachten und den Querschnitt verkleinernden radialen separaten Stützwand, ferner mit einem stromaufwärts von der Stützwand in dem Ringkanal angeordneten nichtmetallischen O-Ring und einem zwischen dem O-Ring und der Stützwand gelegenen, durch die Belastung des O-Rings verformbaren Stützring.

Eine solche, als Hochdruck- und Hochtemperaturdichtung konzipierte Dichtung ist aus der GB-PS 8 86 538 bekannt. Der im Querschnitt U- bzw. V-förmige Stützring ist aus Aluminium hergestellt, also aus einem Metall, daß sich nur einmal aber nicht wiederholbar der abzudichtenden Ringnut anpassen kann. Hochdruck- und Hochtemperaturdichtungen erfordern verhältnismäßig genau gearbeitete Stützflächen. Alle Bearbeitungstoleranzen sind vergleichsweise niedrig.

Bei einer bekannten, einen O-Ring aufweisenden Rohrdichtung wird dieser mittels eines eine ebene Stirnfläche aufweisenden Stützrings gegen die Stützwand des ihn aufnehmenden Ringkanals gedruckt. Es ergibt sich die Schwierigkeit, daß der auf die Seite des O-Rings wirkende Druck ihn gegen die Stützwand und in den engen Ringspalt zu drücken versucht, welcher zwischen der inneren und/oder äußeren Begrenzungswand und dem die Stützwand aufweisenden StützkörDer herrscht. Die Tendenz des Einquetschens des O-Rings hängt von der Breite der engen Ringspalte ab. Nur dann, wenn die den Ringspalt bildenden Oberflächen bearbeitet sind und nur enge Toleranzen haben, können die Ringspalte eng gemacht und die Gefahr der Beschädigung des O-Rings vermieden werden. Das ist aber nicht möglich, wenn die Oberflächen nicht bearbeitet sind, wie dies bei extrudierten oder gewalzten Rohren der Fall ist, für deren Außendurchmesser große Toleranzen zulässig

ίο sind. Nicht nur die Breite des oder jedes kingspalts sondern auch der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Abschnitts des Strömungskanals, an denen der O-Ring zur Abdichtung anliegen soll, werden hierdurch beeinflußt.

Gemäß einem bekannten Vorschlag, US-PS 24 56 356, soll ein Stützring aus demselben Material wie der O-Ring zwischen dem O-Ring und einer Stützwand vorgesehen werden, welche von einer Seite des den O-Ring aufnehmenden Ringkanals gebildet wird. Die Querschnittsformen verschiedener Stützringe sehen vor, daß die Stützfläche, mit der der Stützring an der Stützwand anliegt, eben ist. Dadurch kann sich nur ein kleiner Bereich des Stützrings unter Druckeinwirkung verformen. Die Einhaltung sehr enger Herstellungstoleranzen ist daher Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit.

Aus der US-PS 24 94 598 ist es bekannt, die Stützfläche im Querschnitt bogenförmig auszubilden und auf ihr einen im Querschnitt schalenförmigen Stützring aus Polytetrafluoräthylen für den O-Ring vorzusehen. Die vom äußeren Abschnitt des Stützrings gebildete Lippe steht unter Druck in Berührung mit der den Kolben, an dem diese Dichtung vorgesehen ist, umgebenden Zylinderwand. Da der Stützring praktisch keine freie Beweglichkeit hat, kann er kaum verformt werden. Es muß daher, um seine Funktion zu erfüllen, mit ebenso engen Herstellungstoleranzen gefertigt sein wie die Ringnut des Kolbens, auf dessen radialer Stützwand sich der O-Ring abstützt.

-to Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Rohrverbindung dahingehend zu verbessern, daß die O-Ringdichtung auch bei großen Herstellungstoleranzen des Rohraußendurchmessers und damit des Ringspalts nicht zerquetscht werden kann und daß die Dichtungsanordnung wiederholt montiert und demontiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe, ist bei der eingangs genannten Rohrverbindung vorgesehen, daß der aus einem elastisch verformbaren Kunststoff bestehende Stützring im Axialschnitt bogenförmig ist und mit einer konvexen Außenfläche sowohl im unbelasteten als auch im belasteten Zustand lediglich längs einer schmalen Ringzone zwischen seinem Innen- und Außenumfang an der Stützwand anliegt und daß die konkave Innenfläche im mittleren Bereich einen etwas kleineren Krümmungsradius hat als die Außenfläche des O-Rings.

Der Stützring ist nach Art zweier Kragträger ausgebildet, die im mittleren Bereich abgestützt sind, wobei sich jedoch die beiden äußeren Bereiche bzw. Lappen des Ringquerschnitts frei bewegen können. Durch die spezielle Dichtungsanordnung an Rohrverbindungen ist eine Verbesserung der Abdichtung mit einem O-Ring gefunden, bei der durch ein unter dem Dichtungsdruck freibewegliches Zusatzelement, nämlieh des speziellen Stützrings, jederzeit rückführbar dafür gesorgt ist, daß der Dichtungsspalt so ausreichend geschlossen wird, daß der O-Ring nicht in unerwünschter Weise verauetscht werden kann. Bei Druckbeauf-

schiagung verformt sich der O-Ring durch Verringerung seiner axialen und Vergrößerung seiner radialen Abmessung in üblicher Weise. Außerdem drückt er den Stützring gegen seine Stützwand, Der Druck des O-Rings auf die konkave Stirnfläche des Stützrings bewirkt eine Verringerung deren Krümmung und hebt so das Spiel zwischen dern Stützring und denjenigen Flächen auf, gegen die der O-Ring abdichtet. Dadurch wird das Einquetschen des O-Rings vermieden, weil der Stützring sich frei verformen kann.

Vorzugsweise ist der Krümmungsradius des mittleren Bereichs der konkaven Innenfläche des Stützrings zwischen 5 und 10% kleiner als derjenige des O-Rings. im unverformten Zustand berührt der O-Ring in zwei radial voneinander entfernten Bereichen.

Eine weitere Ausgestaltung der Dichtungsanordnung sieht vor, daß der Stützring mit dem O-Ring fest verbunden, z. B. verklebt ist, um ein zusammengesetztes Bauteii zu bilden, daß einfacher zu handhaben und zu montieren ist als zwei separate Ringe.

Da beträchtliche Toleranzen in den Abmessungen des Ringkanals aufgefangen werden können, läßt sich die Dichtungsanordnung auch dort mit groP*:m Vorteil anwenden, wo wenigstens eine der abzudichtenden Oberfläche unbearbeitet ist, wie dies bei Rohren, sofern es sich nicht um Präzisionsrohre handelt, der Fall ist. Dennoch ist eine Anwendung auch dann zweckmäßig, wenn alle beteiligten Oberflächen bearbeitet sind, weil in diesem Fall größere Toleranzen der bearbeiteten Teile zugelassen werden können. jo

Der Kunststoff des Stützrings und/oder dessen Abmessungen werden im Normalfall so gewählt, daß er selbst nicht als Dichtungsring wirkt. Vielmehr isi maßgebend, daß der Stützring bei belastetem O-Ring von letzterem so verformt wird, daß zwischen ihm und den gegenüberliegenden Dichtflächen entweder überhaupt kein Spiel herrscht oder daß ein derartiges Spiel so klein ist, daß der O-Ring unter der Wirkung des Fluddrucks nicht in den verbleibenden Ringspalt hineingequetscht werden kann.

Ein geeigneter Werkstoff für den Stützring ist Nylon, insbes. Nylon 11, oder ein anderer formbarer Kunststoff mit mindestens so großer Steifigkeit, daß der Stützring nicht selbst in den engen Ringspalt hineingequetscht werden kann. Nach Entlastung soll er seine ursprüngliehe unverformte Gestalt wieder annehmen, so daß eine Demontage der Rohrdichtung und anschließende erneute Montage ohne Auswechslung möglich ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben, in der zeigt

Fig. I einen Schnitt durch eine Rohrverbindung mit der Dichtungsanordnung jnd

F i g. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab gemäß Fig. 1, der den O-Ring und den Stützring in γ, unverformtem Zustand vor der Montage darstellt.

Die Rohrverbindung nach Anspruch I umfaßt eine Rohrmuffe 1 mit einem mit Außengewinde versehenen Endabschnitt 2 mit einem im Durchmesser erweiterten Abschnitt 3 zur Aufnahme eines abzudichtenden Rohrs mi 4. Die Rohrmuffe 1 hat ferner axial vor dem erweiterten Abschnitt 3 einen stärker erweiterten Abschnitt 5 zur Aufnahme eines O-Dichtungsrings 6. Zusammen mit dem eingeschobenen Rohr 4 bildet der erweiterte Abschnitt 5 einen Ringkanal 20. Zwischen den h-, erweiterten Abschnitten 3 und 5 ist eine radiale Stützwand 7 für die Anlage des O-Rings 6 ausgebildet, die den Grund des Ringkanals 20 bildet. Zur Stirnseite der Rohrmuffe 1 erweitert sich der erweiterte Abschnitt 5 in einem konischen Abschnitt 8.

Zur Verbindung mit dem Rohr 4 dient eine Oberwurfmutter 9 mit zylindrischem Gewinde 10 und konischer öffnung 11, in welche eine geschlitzte Klemmhülse 12 paßt, die auf ihrer Innenfläche 13 sägezahnartige Zacken aufweist, um das Rohr 4 zu fassen. In den Ringkanal 20 ragt ein Druckring 14 hinein, der einen zylindrischen Abschnitt 15 mit einer planen Stirnfläche 15a am einen Ende und einem Flansch 16 an der Klemmhülse 12 zugewandten anderen Ende hat. Dieser Druckring wird von der Klemmhülse 12 abgestützt Die innere Bohrung der Klemmhülse 12 umgreift das Rohr 2 mit verhältnismäßig geringem Spiel. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 15 des Druckrings 14 ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des erweiterten Abschnitts 5.

In dem Rohr unter Druck stehendes Flud tritt in den Ringkanal 20 über einen Ringspa-f 21 /wischen dem Rohr 4 und der Rohrmuffe 1 ein. Der O-Ring hindert das Flud am Entweichen aus dem Ringkanal 20 über Ringspalte 22 und 23, die zwischen dem Druckring 14 und der Rohrmuffe 1 bzw. dem Rohr 4 vorhanden sind.

Zwischen dem O-Ring und der Stirnfläche des Druckrings 14 befindet sich ein Stützring 17 aus Nylon oder einem ähnlichen Werkstoff, der in seinem unbelasteten Zustand im Axialschni't bogenförmig ist (F i g. 2). Der mittlere Bereich des Querschnitts ist durch Kreisbogen 24 und 25 begrenzt, während die äußeren Bereiche bzw. Flügel 26 und 27 mit geraden parallelen Seiten ausgebildet sind. Der O-Ring und der Stützring sind längs äußerer Berührungsbereiche 28 und 29 miteinander verklebt. In dem in Fig.2 dargestellten unbelasteten und unverformten Zustand hat der Stützring 17 einen Außen- und einen Innendurchmesser, welcher geringfügig kleiner bzw. größer als de"· Außen- und der Innendurchmesser des O-Rings ist. Infolgedessen liegt der Stützring 17 im Ringkanal 20 mit einem verhältnismäßig geringen Spiel zwischen seiner äußeren Umfangsfläche und der Innenwand des erweiterten Abschnitts 5 der Rohrmuffe I sowie mit einem geringen Spiel zwischen seiner inneren Umfangsfläche und der Außenwand des Rohrs 4. Wenn der StCtzring 17 und der O-Ring 6 bei der Montage mittels des Druckrings 14 in die richtige Lage im Ringkanal 20 gebracht werden, kann sich der Stützring 17 frei in diejenige Stellung bewegen, in welcher die schmale mittlere Ringzone 30 seiner konvex gekrümmten Außenfläche an der ebenen Stirnfläche 15a des Druckrings 14 anliegt. Wenn nach der Montage Innendruck in Pfeilrichtung auf den O-Ring wirkt, wird der Stützring 17 vom O-Ring 6 auf ihn ausgeübten Druckkraft verformt, so daß die äußeren Bereiche 26 und 27 nach hinten gedruckt werden, um mit ihren äußeren Enden in Berührung mit oder in die nächste Nähe der Innenwandung des erweiterten Abschnitts 5 bzw. der Rohraußenfläche gebracht zu werden. Die Rin jspalte 22 und 23, in welche der O-Ring sonst mindestens teilweise vom Innendruck hineingequetscht werden könnte, sind somit entweder verringert oder sogar aufgehoben, so daß ein Einquetschen nicht stattfinden kann.

Hierzu 1 Bla't Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. An einer Rohrverbindung vorzusehende Dichtungsanordnung in einem abzudichtenden zylindrischen Ringkanal zwischen einer Rohraußenwand und einer dazu konzentrischen Rohrmuffeninnenwand mit einer in den Querschnitt des Ringkanals eingebrachten und den Querschnitt verkleinernden radialen separaten Stützwand, ferner mit einem stromaufwärts von der Stützwand in dem Ringkanal angeordneten nichtmetallischen O-Ring und einem zwischen dem O-Ring und der Stützwand gelegenen, durch die Belastung des O-Rings verformbaren Stützring, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem elastisch verformbaren Kunststoff bestehende Stützring (17) im Axialschnitt bogenförmig ist und mit einer konvexen Außenfläche (24), sowohl im unbelasteten als auch im belasteten Zustand lediglich längs einer schmalen Ringzone (30) zwischen seinem Innen- und Außenumfang an der Stützband anliegt, und daß die konkave Innenfläche im mittleren Bereich (25) einen etwas kleineren Krümmungsradius hat als die Außenfläche des O-Rings (6).

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des mittleren Bereiches (25) der konkaven Innenfläche des Stülzrings (17) zwischen 5 und 10% kleiner als derjenige des O-Rings ist.

3. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (I⁷I mit dem O-Ring (6) fest verbunden ist (bei 28,29).