DE202012101483U1

DE202012101483U1 - Seal for a flange connection

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Publication number: DE202012101483U1
Application number: DE202012101483U
Authority: DE
Original assignee: SIEKMANN ECONOSTO ARMATUREN und DICHTUNGSTECHNIK GmbH; Siekmann Econosto Armaturen- und Dichtungstechnik GmbH
Current assignee: ZELLNER, NORBERT, DE
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2022-04-21

Abstract

Dichtung (10, 10', 20) für eine Flanschverbindung, mit einem Körper, der eine erste Dichtfläche (11, 11', 21) und eine zweite Dichtfläche (12, 12', 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Dichtflächen (11, 11', 12, 12', 21, 22) eine sich radial nach außen erstreckende Nut (14, 24) in dem Körper ausgebildet ist.Seal (10, 10 ', 20) for a flange connection, with a body which has a first sealing surface (11, 11', 21) and a second sealing surface (12, 12 ', 22), characterized in that between the sealing surfaces (11, 11 ', 12, 12', 21, 22) a radially outwardly extending groove (14, 24) is formed in the body.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Flanschverbindung, mit einem Körper, der eine erste Dichtfläche und eine zweite Dichtfläche aufweist, sowie eine Flanschverbindung.The present invention relates to a gasket for a flange joint, comprising a body having a first sealing surface and a second sealing surface, and a flange connection.

In verfahrenstechnischen Anlagen werden an die Zuverlässigkeit von Dichtungen hohe Anforderungen gestellt. Dabei sind Flanschverbindungen unterschiedlichsten Drücken, Temperaturen und Medien ausgesetzt. In 5 ist eine Flanschverbindung nach dem Stand der Technik mit einem ersten Bauteil 1, einem zweiten Bauteil 2 und einer dazwischen angeordneten ringförmigen Dichtung 8 gezeigt, die einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt. Um eine Abdichtung zwischen den Bauteilen 1 und 2 herzustellen, werden diese gegeneinander verspannt, wobei an dem Bauteil 1 ein Flansch 3 mit einer Öffnung 4 und an dem Bauteil 2 ein Flansch 5 mit einer Öffnung 6 ausgebildet ist und eine Spannschraube durch die Öffnungen 4 und 6 gesteckt wird. Dadurch können die Bauteile 1 und 2 an den Flanschen 3 und 5 zueinander gezogen werden, wobei die Flansche sich beim Verspannen der Schrauben neigen. Dies führt dazu, dass auch im Bereich der ringförmigen Dichtung 8 die Flächenpressung unterschiedlich groß ist. Gerade beim Einsatz einer Kammprofildichtung werden die radial äußeren Bereiche der Dichtung 8 stärker zusammengedrückt als im inneren Bereich. Durch die sogenannte Flanschrotation kommt es zur Entlastung der zum Rohrraum gewandten Dichtungsflächen, was die Breite der Dichtungsfläche reduziert. Dies kann zu Undichtigkeiten führen.In process plants, high demands are placed on the reliability of seals. Flange connections are exposed to a wide variety of pressures, temperatures and media. In 5 is a flange connection according to the prior art with a first component 1 , a second component 2 and an annular seal disposed therebetween 8th shown, which has a substantially rectangular cross-section. To make a seal between the components 1 and 2 These are braced against each other, wherein on the component 1 a flange 3 with an opening 4 and on the component 2 a flange 5 with an opening 6 is formed and a clamping screw through the openings 4 and 6 is plugged. This allows the components 1 and 2 on the flanges 3 and 5 be pulled to each other, wherein the flanges tend when tightening the screws. This causes that also in the area of the annular seal 8th the surface pressure is different. Especially when using a Kammprofildichtung be the radially outer regions of the seal 8th more compressed than in the inner area. Due to the so-called flange rotation, the sealing surfaces facing the tube space are relieved, which reduces the width of the sealing surface. This can lead to leaks.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtung für eine Flanschverbindung zu schaffen, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a seal for a flanged joint, which allows a substantially uniform surface pressure.

Diese Aufgabe wird mit einer Dichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with a seal having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist zwischen den Dichtflächen eine sich radial nach außen erstreckende Nut in dem ringförmigen Körper der Dichtung ausgebildet. Dadurch können die Dichtflächen bei einer Belastung, beispielsweise beim Verspannen der Flansche, leicht zueinander geneigt werden, so dass eine gleichmäßigere Flächenpressung vorhanden ist. Selbst bei einer gewissen Flanschrotation können die Dichtflächen durch die Anordnung der Nut elastisch geneigt werden und die Dichtfläche wird nicht reduziert. Dies gewährleistet eine zuverlässige Abdichtung, gerade auch bei hohen Klemmpressungen.According to the invention, a radially outwardly extending groove is formed in the annular body of the seal between the sealing surfaces. As a result, the sealing surfaces can easily be inclined to one another during a load, for example when bracing the flanges, so that a more uniform surface pressure is present. Even with a certain flange rotation, the sealing surfaces can be elastically inclined by the arrangement of the groove and the sealing surface is not reduced. This ensures a reliable seal, especially at high clamping pressures.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Nut über mehr als 50% der Breite der Dichtflächen, insbesondere um mehr als 70%. Dadurch ist der Körper im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und kann eine gewisse Verformung der Dichtflächen durch Neigung zulassen. Die Breite der Nut in axiale Richtung kann in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 2 mm, insbesondere 0,5 mm und 1 mm, liegen. Die Breite der Nut kann zwischen 10% und 30% des Abstandes der Dichtflächen betragen.According to a preferred embodiment, the groove extends over more than 50% of the width of the sealing surfaces, in particular by more than 70%. As a result, the body is formed in a substantially U-shaped cross-section and can allow a certain deformation of the sealing surfaces by inclination. The width of the groove in the axial direction may be in a range between 0.2 mm and 2 mm, in particular 0.5 mm and 1 mm. The width of the groove can be between 10% and 30% of the distance of the sealing surfaces.

Die Dichtung besteht vorzugsweise aus einem ringförmigen Körper aus Metall, der einstückig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann. Der ringförmige Körper umgibt dann eine kreisförmige Leitung zwischen zwei Bauteilen. Statt eines ringförmigen Körpers kann auch ein rechteckförmiger, quadratischer, vieleckiger, ovaler oder leistenförmiger Körper als Dichtung vorgesehen werden, beispielsweise für rechteckförmige Wärmetauscher oder andere Einsatzzwecke, bei denen Flansche um eine Dichtung verspannt werden.The seal preferably consists of an annular body of metal, which may be integrally or composed of several parts. The annular body then surrounds a circular conduit between two components. Instead of an annular body and a rectangular, square, polygonal, oval or strip-shaped body can be provided as a seal, for example, for rectangular heat exchangers or other applications in which flanges are clamped around a seal.

Vorzugsweise sind die Dichtflächen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und werden dann beim Verspannen relativ zueinander geneigt. Als Material kann die Dichtung aus einem Weichmetall bestehen, aber auch Verbundmaterialien oder mehrschichtige Materialien können eingesetzt werden.Preferably, the sealing surfaces are aligned substantially parallel to one another and are then inclined relative to each other during clamping. As a material, the gasket may be made of a soft metal, but composite materials or multilayer materials may also be used.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtfläche als Flachdichtung eben ausgebildet. Alternativ kann die Dichtfläche auch profiliert ausgebildet sein, insbesondere mit einem Kammprofil, wobei ringförmige Rippen in axiale Richtung hervorstehen. Auch ein solches Kammprofil wird im Sinne der Anmeldung als ”Dichtfläche” bezeichnet. Zudem kann die Dichtfläche auch in axiale Richtung gewölbt ausgebildet sein, wodurch sich besonders hohe Anpressdrücke erreichen lassen.In a further embodiment of the invention, the sealing surface is flat as a flat gasket. Alternatively, the sealing surface can also be formed profiled, in particular with a comb profile, with annular ribs projecting in the axial direction. Such a comb profile is referred to as "sealing surface" in the meaning of the application. In addition, the sealing surface can also be arched in the axial direction, which makes it possible to achieve particularly high contact pressures.

Erfindungsgemäß wird auch eine Flanschverbindung mit zwei Bauteilen bereitgestellt, zwischen denen eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtflächen der Dichtung sind nach dem Verspannen vorzugsweise in einem Winkel zwischen 0,5° bis 4°, insbesondere 0,7° bis 2° zueinander geneigt.According to the invention, a flange connection is provided with two components, between which a seal is arranged. The sealing surfaces of the seal are preferably tilted after clamping at an angle between 0.5 ° to 4 °, in particular 0.7 ° to 2 °.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to several embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine geschnittene Ansicht durch eine erfindungsgemäße Flanschverbindung; 1 a sectional view through a flange according to the invention;

2 eine geschnittene Seitenansicht durch die Dichtung der Flanschverbindung der 1; 2 a sectional side view through the seal of the flange of the 1 ;

3 eine geschnittene Ansicht durch eine modifizierte Dichtung; 3 a sectional view through a modified seal;

4 eine geschnittene Ansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung, und 4 a sectional view through another embodiment of a seal, and

5 eine Flanschverbindung nach dem Stand der Technik. 5 a flange connection according to the prior art.

In 1 ist eine Flanschverbindung mit einem ersten Bauteil 1 und einem zweiten Bauteil 2 gezeigt, zwischen denen eine ringförmige Dichtung 10 angeordnet ist. Die Dichtung 10 besitzt eine erste Dichtfläche 11, die einer ebenen Fläche des Bauteils 1 zugewandt, ist, sowie eine zweite Dichtfläche 12, die einer ebenen Fläche des Bauteils 2 zugewandt ist. Die Dichtflächen 11 und 12 sind im Wesentlichen parallel angeordnet. An der Innenseite weist die Dichtung 10 eine Kante 13 auf, die mit den rohrförmigen Bauteilen 1 und 2 abschließen kann.In 1 is a flange connection with a first component 1 and a second component 2 shown between which an annular seal 10 is arranged. The seal 10 has a first sealing surface 11 that is a flat surface of the component 1 facing, as well as a second sealing surface 12 that is a flat surface of the component 2 is facing. The sealing surfaces 11 and 12 are arranged essentially in parallel. On the inside, the seal points 10 an edge 13 on that with the tubular components 1 and 2 can conclude.

Die Dichtung 10 besitzt eine Nut 14, die sich radial nach außen erstreckt und sich über mehr als 60% der Breite der Dichtung 10 in radiale Richtung erstreckt. Dadurch besitzt die Dichtung 10 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel 15 und einen zweiten Schenkel 16, die über einen Basisabschnitt 17 benachbart zu der Kante 13 miteinander verbunden sind.The seal 10 has a groove 14 which extends radially outward and extends over more than 60% of the width of the seal 10 extends in the radial direction. This has the seal 10 a substantially U-shaped cross section with a first leg 15 and a second leg 16 that have a base section 17 adjacent to the edge 13 connected to each other.

Wird die Flanschverbindung nun verspannt, indem ein Spannelement durch die Öffnungen 4 und 6 an den Flanschen 3 und 5 eingesteckt wird und zusammengezogen wird, beispielsweise durch Schrauben und Muttern, werden die Flansche 3 und 5 leicht zueinander geneigt, wie dies in 1 schematisch eingezeichnet ist. Die Flansche 3 und 5 sind dann in einem Winkel α zueinander angeordnet, der meist in einem Bereich zwischen 0,5° und 5° liegt, je nachdem, wie hoch die Spannkräfte sind und wie die Flansche 3 und 5 ausgestaltet sind. Damit eine solche Flanschrotation nicht die wirksame Breite der Dichtflächen 11 und 12 vermindert, führt die Neigung an den Flanschen 3 und 5 und den Bauteilen 1 und 2 dazu, dass die Schenkel 15 und 16 ebenfalls zueinander gedrückt werden, wobei die Nut 14 die notwendige Elastizität an der Dichtung 10 bereitstellt, damit die Dichtflächen 11 und 12 ebenfalls geneigt zueinander ausgerichtet werden können, beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,5° und 3°. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Flächenpressung im Bereich der Dichtflächen 11 und 12.If the flange is now braced by a clamping element through the openings 4 and 6 on the flanges 3 and 5 is plugged in and pulled together, for example by screws and nuts, the flanges 3 and 5 slightly inclined to each other, as in 1 is shown schematically. The flanges 3 and 5 are then arranged at an angle α to each other, which is usually in a range between 0.5 ° and 5 °, depending on how high the clamping forces and how the flanges 3 and 5 are designed. In order for such a flange rotation not the effective width of the sealing surfaces 11 and 12 diminished, the inclination leads to the flanges 3 and 5 and the components 1 and 2 to that the thighs 15 and 16 are also pressed to each other, wherein the groove 14 the necessary elasticity at the seal 10 provides so that the sealing surfaces 11 and 12 can also be aligned with each other inclined, for example in a range between 0.5 ° and 3 °. This leads to a more uniform surface pressure in the area of the sealing surfaces 11 and 12 ,

In 2 ist die Dichtung 10 der Flanschverbindung der 1 im Detail dargestellt. Der ringförmige Körper besitzt in axiale Richtung eine Breite B zwischen 2 mm und 10 mm, insbesondere 3 mm und 5 mm. Die Breite b der Nut 14 in axiale Richtung liegt in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1 mm, insbesondere 0,6 mm und 0,8 mm.In 2 is the seal 10 the flange connection of 1 shown in detail. The annular body has in the axial direction a width B between 2 mm and 10 mm, in particular 3 mm and 5 mm. The width b of the groove 14 in the axial direction is in a range between 0.5 mm and 1 mm, in particular 0.6 mm and 0.8 mm.

In radiale Richtung weist die Nut 14 eine Länge l von 5 mm bis 15 mm, insbesondere 8 mm bis 12 mm, auf, während die Länge L der Dichtungsflächen 11 und 12 etwa 10 mm bis 18 mm, insbesondere 11 mm bis 15 mm, beträgt. Die Länge l der Nut 14 beträgt etwa 50% bis 80% der Länge L der Dichtflächen 11 und 12. Die in 2 dargestellte Nut 14 weitet sich zum offenen Ende hin auf, beispielsweise in einem Winkel zwischen 5° und 25°. Es ist auch möglich, die Breite der Nut 14 zum offenen Ende hin konstant zu halten, damit die Bearbeitung der Nut 14 am offenen Ende entfällt.In the radial direction, the groove 14 a length l of 5 mm to 15 mm, in particular 8 mm to 12 mm, while the length L of the sealing surfaces 11 and 12 about 10 mm to 18 mm, in particular 11 mm to 15 mm. The length l of the groove 14 is about 50% to 80% of the length L of the sealing surfaces 11 and 12 , In the 2 illustrated groove 14 Expands towards the open end, for example, at an angle between 5 ° and 25 °. It is also possible to choose the width of the groove 14 to keep the open end constant so that the machining of the groove 14 deleted at the open end.

Die in 2 gezeigte Dichtung ist als Kammprofildichtung ausgebildet und besitzt Dichtflächen 11 und 12 mit ringförmigen Rippen, die in axiale Richtung geringfügig hervorstehen. Auch andere Arten von Profilierungen sind im Bereich der Dichtflächen 11 und 12 möglich und sollen im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Dichtfläche angesehen werden.In the 2 The seal shown is designed as Kammprofildichtung and has sealing surfaces 11 and 12 with annular ribs slightly protruding in the axial direction. Other types of profiles are in the field of sealing surfaces 11 and 12 possible and should be considered in the context of the present application as a sealing surface.

In 3 ist eine modifizierte Dichtung 10' gezeigt, die statt gewellten Dichtflächen 11 und 12 ebene Dichtflächen 11' und 12' aufweist. Im Übrigen ist die Dichtung 10' wie die Dichtung 10 in 2 ausgebildet.In 3 is a modified seal 10 ' shown the instead of corrugated sealing surfaces 11 and 12 flat sealing surfaces 11 ' and 12 ' having. Incidentally, the seal 10 ' like the seal 10 in 2 educated.

Die Nuten 14 bei den Dichtungen 10 und 10' können durch Fräsen, Lasern oder andere spanabhebende Verfahren hergestellt werden, wobei die Dichtungen 10 und 10' als einstückige Metallteile hergestellt sind.The grooves 14 at the seals 10 and 10 ' can be made by milling, lasers or other machining methods, the seals 10 and 10 ' are manufactured as one-piece metal parts.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtung 20 gezeigt, die eine obere gewölbte Dichtfläche 21 und eine untere gewölbte Dichtfläche 22 aufweist. Die Dichtung 20 besteht aus zwei Ringen, die in axiale Richtung gewölbt ausgebildet sind und an einer Innenkante 23 miteinander verbunden sind. Zwischen den Ringen 25 und 26 ist eine Nut 24 ausgebildet, die ebenfalls gewölbt ausgebildet ist, wobei die Ringe 25 und 26 im Bereich der Innenkante 23 an einer Anlagefläche 27 aneinander anliegen und dort miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben. Auf der zu der Innenkante 23 gegenüberliegenden Seite sind die Ringe 25 und 26 mit einem Spalt 28 zueinander angeordnet, der die nach außen offene Mündung der Nut 24 bildet. Der Spalt 28 kann eine Breite zwischen 0,1 mm und 2 mm, insbesondere 0,2 mm bis 0,8 mm, besitzen, damit die Ringe 25 und 26 in einem gewissen Maß elastisch zusammengedrückt werden können.In 4 is another embodiment of a seal 20 shown an upper arched sealing surface 21 and a lower domed sealing surface 22 having. The seal 20 consists of two rings, which are curved in the axial direction and on an inner edge 23 connected to each other. Between the rings 25 and 26 is a groove 24 formed, which is also curved, wherein the rings 25 and 26 in the area of the inner edge 23 on a contact surface 27 abut each other and are connected to each other, for example by welding or gluing. On the to the inside edge 23 opposite side are the rings 25 and 26 with a gap 28 arranged to each other, the outwardly open mouth of the groove 24 forms. The gap 28 may have a width between 0.1 mm and 2 mm, in particular 0.2 mm to 0.8 mm, so that the rings 25 and 26 can be elastically compressed to a certain extent.

Die Dichtung 20 besitzt Dichtflächen 21 und 22, die beim Einbau in eine Flanschverbindung nur in einem Teilbereich der möglichen Dichtfläche an dem benachbarten Bauteil anliegen. Als Dichtfläche 21 und 22 wird jedoch derjenige Bereich bezeichnet, der zur Abdichtung eingesetzt werden könnte, auch wenn bei Anlage an einem Bauteil nur ein kleinerer Bereich dieser Fläche an dem Körper anliegt.The seal 20 has sealing surfaces 21 and 22 , which rest when installed in a flange only in a portion of the possible sealing surface on the adjacent component. As a sealing surface 21 and 22 However, the area is referred to, which could be used for sealing, even if when applied to a component, only a smaller area of this surface is applied to the body.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dichtungen 10, 10' und 20 aus Metall hergestellt. Es ist natürlich auch möglich, andere Werkstoffe einzusetzen, beispielsweise Verbundwerkstoffe mit Metall, beschichtete Metallwerkstoffe oder Kunststoffe. Die Dichtflächen 11, 11', 12, 12' können beispielsweise mit PTFE oder Graphit als Weichstoff beschichtet sein.In the illustrated embodiments, the seals 10 . 10 ' and 20 made of metal. Of course, it is also possible to use other materials, such as composites with metal, coated metal materials or plastics. The sealing surfaces 11 . 11 ' . 12 . 12 ' For example, they can be coated with PTFE or graphite as a soft material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bauteilcomponent
22: Bauteilcomponent
33: Flanschflange
44: Öffnungopening
55: Flanschflange
66: Öffnungopening
10, 10'10, 10 ': Dichtungpoetry
11, 11'11, 11 ': Dichtflächesealing surface
12, 12'12, 12 ': Dichtflächesealing surface
1313: Kanteedge
1414: Nutgroove
1515: Schenkelleg
1616: Schenkelleg
1717: Basisabschnittbase section
2020: Dichtungpoetry
2121: Dichtflächesealing surface
2222: Dichtflächesealing surface
2323: Innenkanteinner edge
2424: Nutgroove
2525: Ringring
2626: Ringring
2727: Anlageflächecontact surface
2828: Spaltgap
αα: Winkelangle
BB: Breite des ringförmigen KörpersWidth of the annular body
bb: Breite der NutWidth of the groove
LL: Länge der DichtungsflächenLength of the sealing surfaces
ll: Länge der NutLength of the groove

Claims

Poetry ( 10 . 10 ' . 20 ) for a flange connection, with a body having a first sealing surface ( 11 . 11 ' . 21 ) and a second sealing surface ( 12 . 12 ' . 22 ), characterized in that between the sealing surfaces ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' . 21 . 22 ) a radially outwardly extending groove ( 14 . 24 ) is formed in the body.

Seal according to claim 1, characterized in that the groove ( 14 . 24 ) in the radial direction over more than 50% of the width of the sealing surfaces ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' . 21 . 22 ), preferably by more than 70%.

Seal according to claim 1 or 2, characterized in that the width (b) of the groove ( 14 . 24 ) between 10% to 30% of the distance (B) of the sealing surfaces ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) is.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the groove ( 14 . 24 ) has a width (b) between 0.2 mm and 2 mm, preferably between 0.5 mm and 1 mm.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the body is annular.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the body is U-shaped in cross-section.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the body is made of metal.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing surfaces ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) are aligned substantially parallel to each other and are tilted relative to each other during clamping.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the body is made in one piece.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing surfaces ( 11 ' . 12 ' ) are flat as flat gaskets.

Seal according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing surfaces ( 11 . 12 ) are formed as Kammprofildichtungen with annular or strip-shaped ribs.

Seal according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing surfaces ( 21 . 22 ) are curved in the axial direction.

Seal according to one of the preceding claims, characterized in that the seal ( 20 ) two rings ( 25 . 26 ), which are interconnected on their inner sides.

Flange connection with two components ( 1 . 2 ), between which a seal ( 10 . 10 ' . 20 ) is arranged according to one of the preceding claims.

Flanged connection according to claim 13, characterized in that the sealing surfaces ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) at an angle between 0.5 ° and 4 °, in particular 0.7 ° to 2 °, are inclined to each other.