DE2041806A1 - Mehrteilige Flanschdichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD 204 1 DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREiSLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 21.8.1970 Pu/Ax

E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware 19898 (V.St.A.).

Mehrteilige Flanschdichtung

Bei der Konstruktion von Apparaturen für chemische Prozesse unter Verwendung von emaillierten Metallrohren werden die Rohre mit Hilfe von Planschen miteinander verbunden. Die Emailauskleidung ist durchgehend geschlossen vom Innern des Rohres bis zur Stirnfläche des Flansches. Der Eckpunkt, wo das Email aus der Strömungsrichtung im Rohr zur Stirnfläche des Flansches umgebogen ist, ist der Plansch abgerundet, Diese abgerundete Ecke bildet eine ringförmige Vertiefung am Innenumfang der Stirnfläche des Flansches. Eine elastische Dichtung, die gegenüber den Chemikalien, mit denen sie in Berührung kommt, beständig ist, wird zwischen die gegeneinanderstoßenden Flansche %

eingelegt und deformiert, um die Unregelmäßigkeit in der Stirnfläche des Flansches auszugleichen und eine einwandfreie Abdichtung zu bilden. Die Dichtung ist so ausgebildet, daß sie den gleichen Innendurchmesser wie das emaillierte Rohr hat. Jedoch halten nur die Teile der Flansche, die gegeneinanderstoßen, tatsächlich die Dichtung, so daß der innere ringförmige Teil der Dichtung, der in die ι ringförmige Vertiefung am Innenumfang der Stirnfläche ragt, nicht hinterlegt oder abgestützt ist.

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Es ist bekannt, daß für das Verbinden von emaillierten Rohren Flanschdichtungen hergestellt werden können, die einen äußeren Mantel aufweisen, der gegenüber den Materialien, mit denen die Dichtung in Berührung kommt, beständig ist. Einer der bekannten Typen von ummantelten Flanschdichtungen wird aus vorgeformten ineinandergreifenden Teilen wie folgt hergestellt: Ein zentraler Kern von ringförmiger Gestalt mit rechteckigem Querschnitt wird von einem Mantel umhüllt, der einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt hat und den Innenfang und die benachbarten Flächen des Kerns bedeckt. Me Flanschdichtung wird zusammengesetzt, indem der Außenmantel seitlich deformiert oder verbogen und eine der parallelen Seiten durch die zentrale Öffnung des Kerns gestoßen oder gezogen wird, worauf der deformierte Mantel seine ursprüngliche Gestalt annimmt und den Kern umhüllte

Bei dem Versuch, eine solche Flanschdichtung herzustellen, wurde gefunden, daß es in Fällen, in denen der Kern verhältnismäßig starr ist, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn er einen eingebetteten Metallring enthält, und in denen der Mantel aus einem verhältnismäßig steifen thermoplastischen Material wie Polytetrafluoräthylen besteht,notwendig ist, den Innendurchmesser des Kerns größer zu halten als den Innendurchmesser des Mantels, um genügend Raum zu schaffen, den Mantel zum Zusammensetzen der Dichtung durch den Kern zu ziehen, ohne daß der Mantel so stark deformiert werden muß, daß er beispielsweise durch Faltenbildung bleibend geschädigt wird. Wenn dies geschieht, entsteht ein immer größerer leerer Raum zwischen dem Innenumfang des Kerns und dem ringförmigen Teil des Innenumfangs des Mantels.

Daher enthält eine ummantelte Flanschdichtung, die nach üblichen Verfahren hergestellt worden ist, einen Raum im inneren ringförmigen Teil der Dichtung, wo der Kern den Mantel nicht vollständig ausfüllt. Wenn diese Flansch-

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dichtung zwischen den gegeneinanderstoßenden Flanschen von innen emaillierten Rohren eingelegt wird, ist der den Luftraum enthaltende innere ringförmige Teil der Dichtung vom Metallteil des Flansches nicht hinterlegt oder gestützt Im Betrieb kann ein hoher Innendruck im Rohr den Zusammenfall und das Zerreißen des nicht gestützten Teils der Dichtung verursachen, wobei eine Zerstörung der Dichtung die Folge ist.

Es besteht daher ein Bedürfnis für eine Flanschdichtung, die beim Verbinden von innen emaillierten Rohren verwendet werden kann und den zerstörenden Drücken und Druckänderungen, die bei der Förderung von Flüssigkeiten unter hohem Druck entstehen, widersteht.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine zum Verbinden von Rohren dienende mehrteilige Flanschdichtung, die im wesentlichen aus a) einem elastischen ringförmigen Kern und b) einem Mantel besteht, der den Innenumfang und die benachbarten Seiten des Kerns bedeckt und eng umschließt. Der Kern kann durch einen äußeren runden Ring und einen inneren runden Ring oder auch durch zwei gleiche Halbringe gebildet werden.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben, die eine typische Ausführungsform darstellen, wobei gleiche Teile in beiden Abbildungen mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

Fig.1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Flanschdichtung, wobei ein Teil des Mantels zur deutlichen Darstellung weggelassen ist. Die Flanschdichtung besteht aus einem mehrteiligen Kern und einem Mantel. Der Kern besteht aus einem Außenring 2 und einem Innenring 8. Die einzelnen Abschnitte des Außenringes 2 sind a) ein ringförmiger Metallabschnitt 4 mit ringförmigen Wellen, der zwischen b) zwei ringförmigen Asbestabschnitten 5 und 6 eingeschoben ist. Der Kern wird vom

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Mantel umhüllt, der U-förmig ist und enganliegend den Innenumfang und die angrenzenden Seiten des Kerns bedeckt. Der zwischen dem Innenumfang des Kerns und dem Mantel gebildete Ringraum 7 nimmt den Innenring 8 auf,

Der Außenring 2 des Kerns kann aus einem einzelnen elastischen Material oder als Verbundteil aus einem verstärkten elastischen Material ausgebildet sein. Als elastische Werkstoffe eignen sich beispielsweise Natur-Kautschuk, synthetische Elastomere, Kork und Asbest.

Verstärkte Kernringe können beispielsweise durch a) Einarbeiten von Metallwolle in ein elastisches Material, b) Einhüllen eines metallischen Teils, z.B. eines Drahtnetzes, einer Metallplatte oder einer gewellten Metallplatte mit einem elastischen Material oder c) Einschieben des metallischen Teils zwischen elastisches Material hergestellt werden.

Der Mantel kann aus einem Kunststoff hergestellt werden, der als Auflage für den Kern mit dem gewünschten U-förmigen Querschnitt geformt werden kann und den Verarbeitungstemperaturen widersteht. Weitere Voraussetzungen, die der zur Herstellung des Mantels verwendete Werkstoff erfüllen muß, hängen von dem jeweiligen Fall ab. Wenn beispielsweise die Dichtung zwischen Flanschen von zu verbindenden,innen emaillierten Rohren verwendet wird, die ein flüssiges Dienmonomeres führen, so hat sich gezeigt, daß der Werkstoff des Mantels nicht porös sein darf, weil sich flüssiges Monomeres in den Poren sammelt, polymerisiert und den Mantel zerreißt und seine Wirksamkeit aufhebt.

Als weitere Werkstoffe für die Herstellung des Mantels kommen beispielsweise fluorierte Äthylen-Propylen-Harze, Polytetrafluoräthylen, Fluorkohlenstoffharze, Polypropylen, Polyäthylen und Polyvinylchlorid in Frage. Bevorzugt als Werkstoff für korrodierende Medien, die bei hoher Temperatur gefördert werden, werden fluorierte

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Äthylen-Propylen-Harze, weil sie verhältnismäßig unporös sind.

Der Innenring 8, der zur Vereinfachung des Einbaues geteilt sein kann, kann aus elastischen Werkstoffen wie Asbest, Naturkautschuk, synthetischen Elastomeren, Kunststoffen usw. "bestehen. Dieser Ring wird vorzugsweise mit einem Querschnitt hergestellt, der dem Raum entspricht, in dem er verwendet wird, nämlich dem Ringraum, der zwischen dem Innenumfang des Kerns und dem Mantel gebildet wird. Dieser Raum hat die allgemeine Querschnittsform eines Halbkreises. Der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit halber kann jedoch der Ring einen runden Querschnitt haben, wie es bei der in den Abbildungen dargestellten typischen Ausführungsform der Pail ist. Bei dieser Ausführungsform füllt der Ring den Ringraum zwar nicht vollständig aus, jedoch gibt er der Planschdichtung genügend zusätzlichen Halt, um die Dichtung bei unerwarteten Drücken und für überraschend lange Zeit brauchbar zu machen,

Die Dichtung wird wie folgt zusammengesetzt: Der Innenring wird festanliegend gegen den Mantel gelegt. Der äußere ringförmige Kern wird in axialer Ausrichtung auf oder neben den Mantel gelegt. Die dem äußeren ringförmigen Kern benachbarte, nach unten hängende Seite des Mantels ' wird deformiert und durch die Öffnung im äußeren Kern gezwängt, worauf die deformierte Seite wieder ihre ursprüngliche Lage parallel zur anderen herabhängenden Seite des Mantels einnimmt, so daß der Kern auf drei Seiten, nämlich auf den Innenumfang und auf den beiden angrenzenden Seiten vollständig bedeckt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Kern aus zwei im wesentlichen gleichen Halbringen bestehen. Der Innenumfang des Kerns entspricht ungefähr dem Innenumfang des Mantela, so daß die Mitte des Kerns beim Einbau sich fest gegen den Mantel legt. Die Planschdichtung wird

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zusammengesetzt, indem die Ringe im Mantel gegeneinandergelegt werden.

Beispiel

Die in Fig.1 und 2 dargestellte Flanschdichtung wird gemäß der Erfindung hergestellt. Der Außenring ist mehrteilig und hat einen Außendurchmesser von 111,1 mm, einen Innendurchmesser von 60,3 mm und eine Dicke von 7»94 mm. Der mehrteilige Außenring besteht aus einem metallischen Teil mit ringförmigen Wellen. Er hat eine effektive Dicke von 1,6 mm und ist zwischen zwei Asbestabschnitte von je 3»2 mm Dicke eingeschoben. Der elastische Innenring hat einen Durchmesser von 7,94 mm und eine Länge von etwa 190,5 mm und besteht aus Asbest. Er ist im Innern des Mantels zwischen dem Innenumfang des Kerns und dem Innenumfang des Mantels eingelegt. Der Kern ist auf drei Seiten vom Mantel umgeben, der aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Harz besteht und einen Außendürchmesser von 111,1 mm und einen Innendurchmesser von 50,8 mm hat. Die Dicke einer herabhängenden Seite des Mantels beträgt 0,794 mm.

Zum Vergleich wird eine übliche Planschdichtung in der oben beschriebenen Weise hergestellt mit dem Unterschied, ■daß der Innenring nicht vorhanden ist, wodurch ein leerer Ringraum zwischen dem Innenumfang des Kerns und dem Mantel bleibt.

Beide Dichtungstypen werden in einer innen emaillierten Hochdruckleitung verwendet, die einen Innendurchmesser von 50,8 mm hat und ein Gemisch von Dienmonomeren mit einem Edelmetallkatalysator in Säure bei einer Temperatur von 7O⁰C führt. Die übliche Flanschdichtung hält etwa 1 Monat bei einem Druck von 21 atü, während die gemäß der Erfindung hergestellte Flanschdichtung wenigstens 10 Monate bei 31,6 atü hält und bei Drücken bis 148 atü verwendet werden kann. .

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Claims (4)

Patentansprüche

1) Mehrteilige Flanschdichtung, bestehend im wesentlichen aus einem elastischen Kern in Form eines Ringes und einem nahtlosen Kunststoffmantel.(3)» der enganliegend den Innenumfang und die angrenzenden Flächen des Kerns "bedeckt.

2) Mehrteilige Flanschdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus zwei Halbringen besteht.

3) Mehrteilige Flanschdichtung nach Anspruch 1, dadurch ™ gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Außenring (2) und einem geteilten Ring (8) besteht, der enganliegend zwischen dem Innenumfang des Außenringes (2) und dem Innenumfang des Mantels (3) angeordnet ist.

4) Mehrteilige Flanschdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Außenring (2) aus einem metallischen Teil (4) mit ringförmigen Wellen, der zwischen ringförmigen Asbestscheiben (5,6) eingeschoben ist, besteht, b) der geteilte Innenring (8) aus Asbest besteht und c) der Mantel (3) aus einem

fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymeren besteht. _

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