DE202009010326U1 - Arrangement for sealing pipes, fittings or aggregates - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur Abdichtung von Leitungen, Armaturen oder Aggregaten, die zur Führung eines mit einem gegenüber einem Vergleichsdruck (p2) erhöhten Druck (p1) beaufschlagten Fluids bestimmt sind, umfassend ein erstes Bauteil (1) und ein zweites Bauteil (2), zwischen denen ein abzudichtender Spalt (3) besteht, sowie mindestens eine elastisch deformierbare Umfangsdichtung (4), die in einer Nut (5) angeordnet ist, welche umfangsgemäß in einem der beiden Bauteile (1, 2) ausgebildet ist, und umfassend ein Stützelement (6, 6a, 6b) für die Umfangsdichtung (4), an dem die Umfangsdichtung (4) unter der Wirkung des erhöhten Drucks (p1) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (6, 6a, 6b) derart geometrisch und/oder werkstofftechnisch gestaltet ist, dass durch das Zusammenwirken des Stützelementes (6, 6a, 6b) mit der Umfangsdichtung (4) unter der Wirkung des erhöhten Druckes (p1) das Stützelement (6, 6a, 6b) zumindest teilweise radial nach außen bewegt wird und den Spalt (3) zwischen den Bauteilen (1, 2) verschließt.Arrangement for sealing of pipes, fittings or aggregates, which are for guiding a raised with respect to a comparison pressure (p 2) pressure (p 1) applied fluid determined, comprising a first component (1) and a second member (2), between a gap (3) to be sealed, and at least one elastically deformable circumferential seal (4), which is arranged in a groove (5), which is formed circumferentially in one of the two components (1, 2), and comprising a support element (6 , 6a, 6b) for the circumferential seal (4) on which the circumferential seal (4) comes to rest under the effect of the increased pressure (p 1 ), characterized in that the support element (6, 6a, 6b) is geometrically and / or or material-technically designed that, by the interaction of the support element (6, 6a, 6b) with the peripheral seal (4) under the action of the increased pressure (p 1 ), the support element (6, 6a, 6b) at least partially moves radially outward d and the gap (3) between the components (1, 2) closes.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung von Leitungen, Armaturen oder Aggregaten, die zur Führung eines mit einem gegenüber einem Vergleichsdruck erhöhten Druck beaufschlagten Fluids bestimmt sind, umfassend ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, zwischen denen ein abzudichtender Spalt besteht, sowie mindestens eine elastisch deformierbare Umfangsdichtung, die in einer Nut angeordnet ist, welche umfangsgemäß in einem der beiden Bauteile ausgebildet ist, und umfassend ein Stützelement für die Umfangsdichtung, an dem die Umfangsdichtung unter der Wirkung des erhöhten Drucks zur Anlage kommt.The The present invention relates to an arrangement for sealing Lines, fittings or aggregates used to guide one with one opposite one Increased comparative pressure Pressure applied fluid are determined, comprising a first Component and a second component, between which one to be sealed Gap exists and at least one elastically deformable circumferential seal, which is arranged in a groove, which circumferentially in a the two components is formed, and comprising a support element for the Circumferential seal on which the peripheral seal under the effect of increased pressure comes to the plant.
Anordnungen dieser Art sind bekannt, wobei die entsprechenden Stützelemente durch Stütz- oder Back-Ringe gebildet sind. Der Einsatz dieser Stützringe wird für Hochdruckanwendungen empfohlen, wenn der erhöhte Druck, mit dem das Fluid beaufschlagt wird, etwa 100 bar bzw. 10 MPa oder mehr erreicht. Durch die Stützringe soll dabei eine bei diesen hohen Drücken auf der druckabgewandten Seite der Umfangsdichtungen, insbesondere bei O-Ringen, auftretende Spaltextrusion vermieden werden.arrangements This type are known, with the corresponding support elements through support or back-rings are formed. The use of these support rings is for High pressure applications recommended when the increased pressure with which the fluid is applied, about 100 bar or 10 MPa or more achieved. Through the support rings should be one at these high pressures on the pressure-averted Side of the peripheral seals, especially in O-rings, occurring Column extrusion can be avoided.
Entsprechend dieser Funktion werden für die Stützringe extrusionsfeste Werkstoffe, wie z. B. gefülltes oder ungefülltes Polytetrafluorethylen (PTFE) oder auch Polyurethan (PUR), eingesetzt. Diese Werkstoffe zeigen aber keine ausreichende Elastizität, um sie in eine Umfangsnut mit einer für die Umfangsdichtung üblichen Größe einführen zu können. Daher werden die Stützringe in der Regel in ihrem Umfang geschlitzt. Diese Schlitzung ist einerseits teuer, da sie einen zusätzlichen Fertigungsschritt darstellt, und andererseits sind geschlitzte Ringe auch in aufwändigerer Weise zu montieren als ungeschlitzte. Des Weiteren stellt ein Schlitz nachteiligerweise grundsätzlich immer eine Schwachstelle im Dichtungssystem dar. Dies ist beispielsweise nachweisbar, indem Drehverschraubungen mit geschlitzten Ringen entsprechenden Dauerversuchen unterzogen werden.Corresponding this feature will work for the support rings extrusion-resistant materials, such. B. filled or unfilled polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyurethane (PUR) used. These materials but do not show sufficient elasticity to place them in a circumferential groove with a for the peripheral seal usual To introduce size can. Therefore become the support rings usually slotted in its scope. This slitting is expensive on the one hand, because they have an extra On the other hand, slotted rings are also in more elaborate Way to assemble as unslotted. Furthermore, a slot represents disadvantageously in principle always a weak point in the sealing system. This is for example detectable by turning with slotted rings corresponding Duration tests are subjected.
Es gibt zwar auch nicht geschlitzte Ausführungsformen von Stützringen, die jedoch nur für den Einsatz in sogenannten geteilten Umfangsnuten geeignet sind, welche durch Zusammensetzen zweier Bauteile gebildet werden. Eine Ausnahme bildet dabei der sogenannte Parbak®-Stützring, der aus Nitril-Butadien-Rubber (NBR) mit einer Shore-A-Härte von 90 – und so auch mit einer entsprechenden, für eine Montage geeigneten Elastizität – als ungeschlitzter Ring unter anderem für geschlossene Nuten angeboten wird. Dieser Ring lässt sich unter Aufweitung auch in eine ungeteilte Nut einführen, erfüllt aber aufgrund seiner Elastizität die Funktion, eine Spaltextrusion zu vermeiden, nur unbefriedigend.Although there are not slotted embodiments of support rings, but only for use in so-called split circumferential grooves are suitable, which are formed by assembling two components. An exception is the so-called Parbak ® support ring made of Nitrile Butadiene Rubber (NBR) with a Shore A hardness of 90 - and so with an appropriate, suitable for mounting elasticity - as unslotted ring, inter alia for closed grooves is offered. This ring can be introduced under expansion in an undivided groove, but satisfies due to its elasticity the function of avoiding a gap extrusion, only unsatisfactory.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs genannten zu Art schaffen, die bei technologisch und materialökonomisch günstiger Fertigung und Montage unter Einhaltung der geforderten Dichtheit eine Spaltextrusion der Umfangsdichtung wirksam verhindert.Of the The present invention is based on the object, an arrangement The above-mentioned to create kind of technological and material economically better Production and assembly in compliance with the required tightness effectively prevents a gap extrusion of the peripheral seal.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Stützelement derart geometrisch und/oder werkstofftechnisch gestaltet ist, dass durch das Zusammenwirken des Stützelementes mit der Umfangsdichtung unter der Wirkung des erhöhten Druckes das Stützelement zumindest teilweise radial nach außen bewegt wird und den Spalt zwischen den Bauteilen verschließt.According to the invention this Task solved by that the support element is geometrically and / or material technology designed that by the interaction of the support element with the peripheral seal under the effect of increased pressure the support element is at least partially moved radially outward and the gap closes between the components.
In bevorzugter Ausführung kann dabei vorgesehen sein, dass das Stützelement mindestens eine Schrägfläche aufweist, die in Richtung der Wirkung des erhöhten Druckes zur Längsachse hin in einem Winkel derart zuläuft, dass durch das Zusammenwirken des Stützelementes mit der Umfangsdichtung unter der Wirkung des erhöhten Druckes das Stützelement zumindest teilweise radial nach außen bewegt wird und den Spalt zwischen den Bauteilen verschließt.In preferred embodiment it can be provided that the support element has at least one inclined surface, in the direction of the effect of the increased pressure to the longitudinal axis towards such an angle, that by the interaction of the support element with the peripheral seal under the effect of increased Pressure the support element is at least partially moved radially outward and the gap closes between the components.
Die bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stützelementes führt dazu, dass an der Schrägfläche eine Keilwirkung eintritt. Diese besteht darin, dass die axial gerichtete Kraft, die durch die Druckbeaufschlagung auf die Umfangsdichtung auftritt und auf das Stützelement übertragen wird, an der Schrägfläche in eine axiale und eine radiale Komponente zerlegt wird. Durch das Zusammenwirken dieser Komponenten, insbesondere der auftretenden Radialkomponente der Kraft, wird das Stützelement dann zumindest teilweise radial nach außen bewegt.The preferred embodiment of the invention of the support element leads to, that on the inclined surface a Wedge effect occurs. This is that the axially directed Force caused by the pressurization of the peripheral seal occurs and transmitted to the support element is, at the oblique surface in one axial and a radial component is decomposed. Through the interaction these components, in particular the occurring radial component the force, then the support element at least partially moved radially outward.
Die Erfindung kann dabei – je nachdem, wie das Stützelement ausgebildet ist – zwei technische Lösungsansätze bzw. Grundvarianten umfassen.The Invention can - ever after how the support element is formed - two technical solutions or Basic variants include.
Gemäß der ersten Variante ist das Stützelement als separates Ringteil, also als Stützring, ausgebildet, der jedoch – im Vergleich zu den bekannten Stützringen – mit einer gegenüber der Nuttiefe reduzierten Ringbreite ausgeführt ist. Dies wird in vorteilhafter Weise aufgrund der durch die Schrägfläche auftretenden Keilwirkung möglich, die gewährleistet, dass der Stützring einerseits im drucklosen Zustand an der Umfangsdichtung gehalten wird und andererseits bei Druckbeaufschlagung durch ein Anpressen der Umfangsdichtung radial aufgeweitet wird. Er verschließt so den Spalt und verhindert eine Spaltextrusion der Umfangsdichtung. Die Nut für den Stützring und die Umfangsdichtung wird dabei an einer Nutflanke auf der druckbelasteten Seite in ihrer Höhe, vorzugsweise auf etwa die Hälfte der Maximalhöhe, reduziert, so dass der umfangsgemäß geschlossene Dichtring ohne Aufweitung montiert werden kann. Im Gegensatz zu einer vollständig offenen Nut wird dabei aber vorteilhafterweise die Umfangsdichtung in der Nut immer noch an der Nutflanke mit der reduzierten Höhe gegen eine axiale Bewegung fixiert und so insbesondere gegen ein Herausgleiten aus der Nut gesichert.According to the first variant, the support element is designed as a separate ring part, that is to say as a support ring, which, however-in comparison to the known support rings-is designed with a ring width reduced in relation to the groove depth. This is possible in an advantageous manner due to the wedge action occurring through the inclined surface, which ensures that the support ring is held on the peripheral seal on the one hand in the non-pressurized state and on the other hand radially expanded upon pressurization by pressing the peripheral seal. It thus closes the gap and prevents a gap extrusion of the peripheral seal. The groove for the support ring and the peripheral seal is thereby reduced at a groove flank on the pressure-loaded side in height, preferably to about half of the maximum height, so that the circumferentially closed Sealing ring can be mounted without widening. In contrast to a fully open groove, however, advantageously the circumferential seal in the groove is still fixed to the groove flank with the reduced height against axial movement and thus secured in particular against slipping out of the groove.
Gemäß dem zweiten Lösungsansatz ist das Stützelement mit dem Vorteil einer möglichen einstückigen Fertigung als Bestandteil eines der Bauteile ausgebildet. Auf einen Stützring wird also komplett verzichtet. Durch die erfindungsgemäße und eine gleichzeitig elastische Gestaltung der Wand der Umfangsnut, an der die Umfangsdichtung zur Anlage kommt – z. B. als dünner biegsamer Steg – wird der Spalt bei Druckbeaufschlagung durch ein Anpressen der Umfangsdichtung geschlossen und eine Spaltextrusion der Umfangsdichtung ist nicht mehr möglich.According to the second approach is the support element with the advantage of a possible one-piece Manufacturing formed as part of one of the components. On one support ring is therefore completely omitted. By the invention and one simultaneously elastic design of the wall of the circumferential groove on which the peripheral seal comes to the plant - z. B. as a thinner flexible bridge - will the gap when pressurized by pressing the peripheral seal closed and a gap extrusion of the peripheral seal is not more is possible.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous Ausgestaltungsmerkmale of the invention are in the dependent claims and the following description included.
Anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele soll im Folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:Based several preferred embodiments will be explained in more detail below the invention. Showing:
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures of the drawing are the same or each other always provide the same parts with the same reference numbers so they are usually described only once.
Wie
zunächst
aus den zeichnerischen Darstellungen in
Des
Weiteren weist die Anordnung mindestens eine elastisch deformierbare
Umfangsdichtung
Schließlich umfasst
die Anordnung ein Stützelement
In
der ersten bis dritten sowie in der sechsten bis achten Ausführung der
Erfindung, die in
In
der ersten bis fünften
Ausführung
ist gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass das Stützelement
Hierbei
ist für
eine hohe Funktionalität
der erfindungsgemäßen Anordnung
von Bedeutung, dass die Schrägfläche
Das
Material, aus dem das Stützelement
Die
in
Das
Stützelement
Das
Ringteil
Durch
das Vorhandensein der erfindungsgemäß vorgesehenen Schrägfläche
Die
Keilwirkung der Schrägfläche
Bei
der in
Die
in
Das
Ringteil
Die
Nut
Die
auf der Seite des Vergleichsdruckes p2 liegende
Nutflanke
Von
den beiden axial zueinander versetzten Flankenabschnitten
Dieser
Flankenabschnitt
Die
dritte Ausführung
einer erfindungsgemäßen Anordnung,
welche durch
Die
Geometrie von Nut
Die
Höhe Hs
der Stufe ist bei dieser Ausführung
größer als
die Höhe
Hmin der Nutflanke
Bei
den in
Die
dargestellten Beispiele zeigen jeweils in der Nut
Wie
auch aus den zeichnerischen Darstellungen in
Die vierte und die fünfte Ausführung der Erfindung unterscheiden sich im Detail durch die alternative Ausführung der Stege voneinander.The fourth and the fifth execution The invention differs in detail by the alternative execution the webs from each other.
Bei
der in
Bei
der fünften
Ausführung
in
Die
in
Bei
dieser Ausführung
der Erfindung kommt es durch das Zusammenwirken des Stützelementes
Die
bei dieser Ausführung
mit dem Bezugszeichen
Unter
diesem Gesichtspunkt ist auch zu konstatieren, dass in der dritten
Ausführung
der Erfindung (
Die
siebte und achte Ausführung
der Erfindung, welche in
Auch
bei der siebten und achten Ausführung der
Erfindung ist an der auf der Seite des Vergleichsdruckes p2 liegenden Nutflanke
Unter
der Wirkung des erhöhten
Druckes p1 wird dann – wie
Die
siebte und achte Ausführung
der Erfindung unterscheiden sich dabei voneinander durch die geometrischen
Verhältnisse
von Breite B des Ringteils
Die
Breite B des Ringteils
Gemäß der siebten
Ausführung
der Erfindung beträgt
die Höhe
Hmin der auf der Seite des erhöhten
Druckes p1 liegenden Nutflanke
Wie
bereits aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die
Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst
auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
So veranschaulichen die exemplarisch dargestellten Ausführungen,
dass insbesondere die unterschiedlichsten Ausführungen von Stützelementen
Des
Weiteren kann der Fachmann zusätzliche
vorteilhafte technische Maßnahmen
vorsehen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So
wurde beispielsweise vorstehend noch nicht erwähnt, dass auch die Dimensionierung
des – in
Im
Falle der ersten bis dritten Ausführung der Erfindung muss der
Winkel μ1
in erster Linie derart groß gewählt werden,
dass die an der Schrägfläche
Im
Falle der vierten und fünften
Ausführung der
Erfindung sollte der Winkel μ1
unter zusätzlicher Berücksichtigung
dessen gewählt
werden, dass der Spalt
Unter
diesem Aspekt sollte gelten:
Generell sind für den eingangs genannten Druckbereich und die vorstehend genannten Werkstoffe Winkel μ1 im Bereich zwischen 15° und 85°, vorzugsweise zwischen 30° und 80°, als optimal anzusehen.As a general rule are for the aforementioned pressure range and the above Materials angle μ1 in the range between 15 ° and 85 °, preferably between 30 ° and 80 °, as to look optimal.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Further the invention is not yet on the in claim 1 defined feature combination limited, but can also by any other combination of certain features of all be defined as a whole. This means, that basically handy each individual feature of claim 1 omitted or by at least replaced a single feature disclosed elsewhere in the application can be. In this respect, the claims are only as a first Formulation trial for to understand an invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Bauteilfirst component
- 22
- zweites Bauteilsecond component
- 33
- Spalt zwischen 1 und 2gap between 1 and 2
- 44
- Umfangsdichtungperipheral seal
- 55
- Umfangsnut in 2circumferential groove in 2
- 5a5a
- Nutgrund von 5groove base of 5
- 5b5b
- Nutflanke von 5 auf der Seite von p1flank from 5 on the side of p1
- 5c5c
- Nutflanke von 5 auf der Seite von p2flank from 5 on the side of p2
- 5c15c1
- erster Flankenabschnitt von 5cfirst Flank section of 5c
- 5c25c2
- zweiter Flankenabschnitt von 5csecond Flank section of 5c
- 5d5d
- Zwischenabschnitt zwischen 5c1 und 5c2intermediate section between 5c1 and 5c2
- 5e5e
- Verrundung zwischen 5c1 und 5d (5, 6)rounding between 5c1 and 5d (5, 6)
- 5f5f
- Nutkammer von 5 (7, 8)groove chamber from 5 (7, 8)
- 5g5g
- Kammerraum in 5 (9, 10)chamber space in 5 (9, 10)
- 66
- Stützelement (allgemein)support element (generally)
- 6a6a
- 6 in Ausführung als Ringteil6 in execution as a ring part
- 6b6b
- 6 in Ausführung als Bestandteil von 26 in execution as part of 2
- 77
- Schrägfläche an 6 (1 bis 10)Bevel at 6 (1 to 10)
- 1717
- Fläche an 6, rechtwinklig zu X-X (11 bis 16)Area at 6, perpendicular to X-X (11 to 16)
- 2727
- Fläche an 6, rechtwinklig zu X-X, gegenüber zu 17 (13 bis 16)Area at 6, at right angles to X-X, opposite to 17 (13 to 16)
- 107107
- Schrägfläche an 6 (11 und 12)Sloping surface at 6 (11 and 12)
- BB
- Ringbreite von 6aring width from 6a
- HmaxHmax
- maximale Nuthöhe von 5maximum groove height of 5
- HminHmin
- reduzierte Höhe von 5b (1 bis 6)reduced Height of 5b (1 to 6)
- Hshs
- Stufenhöhe (5, 6)Step height (5, 6)
- p1p1
- erhöhter Druckincreased pressure
- p2p2
- Vergleichsdruckcomparison print
- RR
- Biegelänge von 6b (7)Bend length of 6b (7)
- RiRi
- Innenradius von 6ainner radius from 6a
- SBSB
- Stegbreite von 6bweb width from 6b
- SmaxSmax
- maximale Spaltweite von 3maximum Gap width of 3
- SminSmin
- minimale Spaltweite von 3minimum Gap width of 3
- X-XX X
- Längsachse von 1, 2longitudinal axis from 1, 2
- μ1μ1
- Winkel zwischen 7 und X-X (1, 7)angle between 7 and X-X (1, 7)
- μ2μ2
- Winkel zwischen 107 und X-X (11, 12)angle between 107 and X-X (11, 12)
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200920010326 DE202009010326U1 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Arrangement for sealing pipes, fittings or aggregates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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-
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