DE202006000726U1

DE202006000726U1 - Dichtungsanordnung

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Publication number: DE202006000726U1
Application number: DE200620000726
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2016-01-18
Also published as: DE102006005660A1

Abstract

Dichtungsanordnung insbesondere für flache Flanschverbindungen mit einem ringförmigen, metallischen Grundkörper (1) und beidseitig vorhandenen Weichstoffauflagen (2) vorzugsweise aus Graphit oder PTFE, wobei der Grundkörper innen und/oder außen radial umlaufende Ringzähne (3,4) aufweisen kann, die im eingebauten Zustand einen punktuellen, metallischen Kontakt ermöglichen und eine Federcharakteristik aufweisen, welche so gewählt ist, dass nach dem Ausbau der Dichtung aus den Flanschen die Zahnhöhen in den Zustand wie vor dem Einbau zurückentspannen können und damit nahezu die ursprüngliche Zahnhöhe zurückerlangt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Grundkörpers, der von den Weichstoffauflagen abgedeckt ist, winkelförmige Ringzähne (5) hat und eine Federcharakteristik aufweist, welche nach dem Ausbau aus den Flanschen mindestens zu 75% in den Ursprungszustand zurückfedert.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Dichtungsanordnung, insbesondere für flache Flanschverbindungen, bestehend aus einem ringförmigen, metallischen Grundkörper und beidseitig vorhandenen Weichstoffauflagen vorzugsweise aus Graphit oder PTFE oder sonstigen Weichstoffauflagen, wobei der Grundkörper innen und/oder außen radial umlaufende Ringzähne aufweisen kann, die im eingebauten Zustand einen punktuellen, metallischen Kontakt ermöglichen und eine Federcharakteristik aufweisen, welche so gewählt ist, dass nach dem Ausbau der Dichtung aus den Flanschen die Zahnhöhen in den Zustand wie vor dem Einbau zurückentspannen können und damit nahezu die ursprüngliche Zahnhöhe zurückerlangt wird.
Dichtungsanordnungen dieser Art sind beschrieben in der EP 1062442 und haben sich inzwischen in der Praxis gut bewährt.
Weiterhin sind seit vielen Jahren sogenannte Wellringdichtungen bekannt, bei denen sich auf beiden Seiten von wellenförmigen, metallischen Grundkörpern Weichstoffauflagen befinden, wobei diese Weichstoffauflagen beim Einbau in einen Flanschspalt zum Teil in die Wellen eingepresst werden. Durch den geforderten hohen Anpressdruck werden die Wellen des Grundkörpers irreversibel auseinander gespreizt und dabei weitgehend flachgedrückt. Wesentliche weitere Nachteile der Wellringdichtungen sind die schlechte Ausblassicherheit, die zunehmende Undichtigkeit der Flanschverbindungen bei Beanspruchungen durch Druck- und Temperaturschwankungen und die relativ hohe Einbaudicke von mehr als 2 mm vor dem Einbau. Diese hohe Einbaudicke erfordert beim Einbau große Flanschspalten und führt oftmals zu Beschädigungen der Weichstoffauflagen auch schon beim Einbau. Ein großer Nachteil der Wellringdichtungen ist aber insbesondere die irreversible, radiale Ausdehnung der Dichtung beim Anpressen, bei welcher der gewellte Grundkörper irreversibel flach gestreckt wird. Wellringdichtungen haben sich daher in der Praxis nicht bewährt insbesondere bei hohen Beanspruchungen und hohen Anforderungen an nachhaltige Dichtigkeit.
Bei den Dichtungsanordnungen gemäß EP 1062442 ist der mit der Weichstoffauflage abgedeckte Bereich flach ausgestaltet. Es findet somit keine irreversible Verformung des metallischen Grundkörpers in diesem Bereich statt. Die Weichstoffauflagen werden beim Anziehen der Flanschschrauben nahezu maximal verdichtet und sind so dimensioniert, dass die Spitzen der Ringzähne mit einer Federcharakteristik in metallischen Kontakt mit den Flanschoberflächen kommen. Der metallische Grundkörper und seine Ringzähne werden somit nicht irreversibel verformt. Diese Besonderheiten führen dazu, dass die Beanspruchungen durch Druck- und Temperaturschwankungen elastisch aufgefangen werden und dadurch die nachhaltige hohe Dichtigkeit entsteht.
Die vorliegende Erfindung hat sich zunächst die Aufgabe gestellt, die nachhaltige Dichtigkeit weiter zu verbessern. Weiterhin hat sie sich die Aufgabe gestellt, die Einbaudicke zu verringern und dadurch die mindestens erforderliche Breite der Flanschspalten beim Einbau zu verringern. Schließlich hat sie sich die Aufgabe gestellt, die Federcharakteristik der Dichtungsanordnung zu verstärken und damit die Eigenschaften der Dichtung bei hohen Anforderungen weiter zu verbessern.
Mindestens eine dieser Aufgaben werden gelöst durch eine gattungsgemäße Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, d.h. durch eine Dichtungsanordnung bei welcher der Bereich des Grundkörpers, der von den Weichstoffauflagen abgedeckt ist, winkelförmige Ringzähne hat und eine Federcharakteristik aufweist, welche nach dem Ausbau aus den Flanschen mindestens zu 75%, vorzugsweise mindestens zu 80% in den Ursprungszustand zurückfedert.
Es handelt sich somit erfindungsgemäß nicht mehr um die herkömmlichen Wellringdichtungen, sondern um eine neue Art der Dichtungsanordnung, die auch als Winkelringdichtung bezeichnet werden kann.
Vorzugsweise weist diese neue Dichtungsanordnung im ursprünglichen Zustand vor dem ersten Einbau nur eine Dicke von weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1,7 mm auf. Sie können somit auch bei geringen Breiten der Flanschspalten leicht und ohne Verletzung der Weichstoffauflagen eingebaut werden.
Die metallischen Grundkörper mit den Weichstoffauflagen haben vorzugsweise im abgedeckten Bereich über die Metallspitzen gemessen nur eine Dicke von weniger als 1,2 mm, vorzugsweise ca. 0,8 mm.
Selbstverständlich muss der Grundkörper aber noch so dick sein, dass er stabil genug ist, die zusammengepresste Weichstoffauflage aufzunehmen und eine Federcharakteristik aufzuweisen. Vorzugsweise bestehen die metallischen Grundkörper daher aus einem Blech, welches eine Stärke von mindestens 0,2 mm, aber weniger als 0,5 mm aufweist. Besonders bevorzugt sind Blechstärken von ca. 0,3 mm Die Herstellung der winkelförmigen Ringzähnen erfolgt somit vorzugsweise aus einem möglichst korrosionsfesten Edelstahl, der mit entsprechend ausgebildeten Werkzeugen so dauerhaft verformt wird, dass innen scharfe Ecken und außen schwach abgerundete Kanten entstehen.
Es ist dabei durchaus möglich winkelförmige Grundkörper herzustellen und erfindungsgemäß einzusetzen, die im mit der Weichstoffauflage abgedeckten Bereich über die Metallspitzen gemessen eine geringere Dicke aufweisen, als die gegebenenfalls vorhandenen freiliegenden Ringzähne. Ausführungsformen mit freiliegenden Ringzähnen ermöglichen im eingebauten Zustand den bereits aus der EP1062442 bekannten metallischen Kontakt mit Federcharakteristik. Auch bei diesen Ausführungsformen werden die Weichstoffauflagen nahezu maximal verdichtet und begrenzen den metallischen Kontakt im Bereich der freiliegenden Ringzähne.
Um die Dicke der bevorzugten Dichtungsanordnungen vor dem ersten Einbau in einen Flanschspalt unter 2 mm, vorzugsweise sogar unter 1,7 mm zu halten, werden vorzugsweise Weichstoffauflagen verwendet, die eine ursprüngliche Dicke von 0,25 bis 0,5 mm aufweisen. Dabei ist darauf zu achten, dass die Weichstoffauflagen im eingebauten Zustand ausreichen, den Zwischenraum zwischen den Ringzähnen auszufüllen und dabei sowohl über den Zahnspitzen als auch über den Tälern nahezu maximal verdichtet sind.
Diese erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Winkelringdichtungen führen zu einer verstärkten und verbesserten Abdichtung mit nachhaltiger Federcharakteristik und sind allen bisher bekannten Dichtungsanordnungen überlegen. Dieses Ergebnis war nicht zu erwarten, da diese Ausführungsformen zwar wie die Wellringdichtungen sich beim Anziehen der Flanschschrauben flacher strecken und sich somit in ihren Dimensionen insbesondere radial vergrößern. Die Veränderung der Dimensionen ist aber bei den erfindungsgemäßen Winkelringdichtungen reversibel. Die Federcharakteristik führt daher zu der nachhaltig besseren Abdichtung insbesondere bei stärkeren Druck- und Temperaturbelastungen. Die Veränderung der Dimensionen im abgedeckten Bereich sind erfindungsgemäß reversibel und können sogar von den vorzugsgemäß vorhandenen, freiliegenden Ringzähnen aufgefangen und in den abgedeckten Bereich zurückgegeben werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Winkelringdichtungen sind in den nachfolgenden schematischen Abbildungen näher erläutert.
In diesen Abbildungen bedeuten jeweils

1: den metallischen Grundkörper
2: Weichstoffauflagen
3: freiliegende Ringzähne
4: freiliegende Ringzähne
5: mit Weichstoffauflagen abgedeckte Ringzähne
6: Teile eines Flansches
7: Teile einer Flanschschraube
8: scharfe Ecken
9: runde Kanten

1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher einige Ringzähne (3,4) nach innen hin nicht von der Weichstoffauflage abgedeckt sind. Diese freiliegenden Ringzähne sind über die Zahnspitzen gemessen größer als die abgedeckten Ringzähne (5) und führen zu einer metallischen Abdichtung mit Federcharakteristik.
2 zeigt eine äquivalente Ausführungsform, bei der die freiliegenden größeren Ringzähne (3,4) nicht innen zum Medium hin, sondern im außen liegenden Bereich sind und an die Flanschschrauben (7) zur Anlage kommen können.
3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 2, wobei jedoch alle freien und abgedeckten Ringzähne (3,4,5) über die Zahnspitzen gemessen die gleiche Höhe haben.
4 zeigt einen Winkelringdichtung, bei der alle Ringzähne (5) gleiche Dicke aufweisen und komplett mit der Weichstoffauflage (2) abgedeckt sind.
5 zeigt eine Winkelringdichtung, bei der innen wie außen freiliegende Ringzähne (3,4) vorhanden sind und nur der mittlere Bereich mit der Weichstoffauflage (2) abgedeckt ist.
6 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 5, bei der jedoch die abgedeckten Ringzähne (5) über die Spitzen gemessen eine etwas geringere Dicke aufweisen wie die freiliegenden Ringzähne (3,4) im Innen- und Außenbereich.
7 zeigt eine Ausführungsform der Winkelringdichtung, bei der die Dicke der Ringzähne (5) über die Spitzen gemessen von außen nach innen konisch zunimmt.
8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des metallischen Grundkörpers (1) mit scharfen Winkeln und etwas abgerundeten Kanten.
9 zeigt eine bevorzugte Winkelringdichtung im eingebauten Zustand, bei der wie in 6 außen und innen dickere, nicht abgedeckte Ringzähne (3,4) vorhanden sind, welche eine metallische Dichtung mit Federcharakteristik bewirken und in der Mitte die mit der Weichstoffauflage (2) abgedeckten Ringzähne (5) etwas dünner sind, wobei die Weichstoffauflagen (2) sowohl über den Spitzen als auch in den dazwischen liegenden Tälern optimal verdichtet sind und dabei eine zusätzliche Federcharakteristik aufweisen.
10 zeigt im eingebauten Zustand eine Ausführungsform wie 4, bei der ursprünglich alle Ringzähne (5) über die Spitzen gemessen gleiche Dicke aufweisen und vollständig mit Weichstoffauflagen (2) abgedeckt sind. Durch die optimale Verdichtung der Weichstoffauflagen (2) sowohl über den Spitzen als auch in den dazwischen liegenden Tälern weisen diese Dichtungen eine Federcharakteristik auf.
In den Figuren sind die Ringzähne (3,4,5) mit relativ spitzen Winkeln dargestellt.
Die erfindungsgemäßen Winkelringdichtungen können aber auch Ringzähne mit stumpferen Winkeln aufweisen, insbesondere auch ungefähr rechte Winkel. Wichtig ist alleine, dass sie eine Federcharakteristik aufweisen.

Claims

Dichtungsanordnung insbesondere für flache Flanschverbindungen mit einem ringförmigen, metallischen Grundkörper (1) und beidseitig vorhandenen Weichstoffauflagen (2) vorzugsweise aus Graphit oder PTFE, wobei der Grundkörper innen und/oder außen radial umlaufende Ringzähne (3,4) aufweisen kann, die im eingebauten Zustand einen punktuellen, metallischen Kontakt ermöglichen und eine Federcharakteristik aufweisen, welche so gewählt ist, dass nach dem Ausbau der Dichtung aus den Flanschen die Zahnhöhen in den Zustand wie vor dem Einbau zurückentspannen können und damit nahezu die ursprüngliche Zahnhöhe zurückerlangt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Grundkörpers, der von den Weichstoffauflagen abgedeckt ist, winkelförmige Ringzähne (5) hat und eine Federcharakteristik aufweist, welche nach dem Ausbau aus den Flanschen mindestens zu 75% in den Ursprungszustand zurückfedert.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im ursprünglichen Zustand vor dem ersten Einbau nur eine Dicke von insgesamt weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1,7 mm aufweist.
Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper (1) mit Weichstoffauflagen im abgedeckten Bereich über die Metallspitzen gemessen eine Dicke von weniger als 1,2 mm, vorzugsweise ca. 0,8 mm aufweist.
Dichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzähne (5) mit Weichstoffauflagen im abgedeckten Bereich über die Metallspitzen gemessen eine geringere Dicke aufweisen als die gegebenenfalls vorhandenen freiliegenden Ringzähne (3,4).
Dichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper (1) aus einem Blech besteht, welches eine Stärke hat von mindestens 0,2 mm, aber weniger als 0,5 mm.
Dichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichstoffauflagen (2) im eingebauten Zustand nahezu maximal verdichtet sind.
Dichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichstoffauflagen (2) vor dem Einbau eine Dicke von 0,25 bis 0,5 mm aufweisen.
Dichtungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper (1) scharfe Winkel (8) und etwas abgerundete Kanten (9) aufweist.