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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Packungsdichtung von Rohrleitungen und insbesondere eine aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung.
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Stand der Technik
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Packungsdichtungen sind auch als Stopfbuchspackungen (gland packings) bekannt, die allgemein als Packungen bekannt sind. Im Folgenden wird der Mechanismus der Packungsdichtung beschrieben: Nachdem eine Dichtungspackung in die Packungskammer gefüllt wurde, wird sie durch die Stopfbuchse axial zusammengedrückt. Bei einer Relativbewegung zwischen der Welle und der Dichtungspackung entsteht bei der Dichtungspackung aufgrund ihrer Plastizität eine Radialkraft und liegt diese eng an der Welle an. Gleichzeitig wird der in der Dichtungspackung imprägnierte Schmierstoff herausgepresst und bildet sich ein Ölfilm zwischen den Kontaktflächen. Da der Kontaktzustand nicht besonders gleichmäßig ist, tritt eine „Grenzschmierung“ am Kontaktteil auf, die als „Lagerwirkung“ bezeichnet wird. Die nicht in Kontakt kommende Vertiefung bildet eine kleine Ölnut mit einem dicken Ölfilm. Der Kontaktteil und der Nichtkontaktteil bilden ein unregelmäßiges Labyrinth, durch das das Austreten des Mediums verhindert werden kann, was als „Labyrinth-Effekt“ bezeichnet wird.
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Bestehende Hülsenkompensatoren und Rotationskompensatoren erfordern Packungsdichtungen. Zur Kompensation der Verschiebung der Rohrleitungen führt der Hülsenkompensator eine teleskopische Verschiebung des gleitbaren Kernrohrs aus. Die Abdichtung zwischen dem gleitbaren Kernrohr und der Dichtungspackung kann nicht über einen langen Zeitraum in gutem Zustand gehalten werden. Nach längerem Gebrauch können Undichtigkeiten auftreten. Zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr des Rotationskompensators ist eine Dichtungskammer vorgesehen, in die die Dichtungspackung eingesetzt wird. Die Abdichtung erfolgt dadurch, dass die Stopfbuchse gegen die Dichtungspackung drückt. Das Passungsspiel zwischen den rotierenden Teilen des Rotationskompensators ist groß. Aufgrund des Schubs der Rohrleitung ist die relative Rotationsstabilität des inneren und des äußeren Rohrs schlecht. Es kann leicht passieren, dass es auf den unterschiedlichen Achsen zu einer exzentrischen Ablenkung kommt, was den Rotationswiderstand erhöht, sodass der Rotationskompensator sich beim Einsatz in Hochdruckleitungen leicht abnutzt oder zerdrückt wird. Nach längerem Gebrauch des Rotationskompensators kommt es zu einer Beeinträchtigung der Dichtungsleistung der Dichtungspackung, was zu Dichtungsversagen und Undichtigkeiten führt. Wenn dies nicht rechtzeitig erkannt wird und die Wartung nicht rechtzeitig erfolgt, kann dies sogar zu Unfällen bei der Produktion führen.
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Für bestehende Rohrleitungskompensatoren wird in der Regel eine Graphitpackung oder eine Asbestpackung als Dichtungspackung verwendet, um unter normalen Arbeitsbedingungen einen besseren Dichtungseffekt zu erreichen. Bei Rohrleitungen, die Hochtemperatur- und Hochdruckmedien transportieren, ist der Verlust an Packungsmaterial aufgrund des unvermeidlichen Montagespielraums beim Rohrleitungskompensator und der geringen Stärke der herkömmlichen Dichtungspackung sowie der Einfluss des Hochtemperatur- und Hochdruckmediums während der Auslenkung und Verschiebung des Kompensators hoch. Nach einer gewissen Einsatzzeit funktioniert der „Labyrinth-Effekt“, der das Austreten des Mediums verhindert, nicht mehr, was zum Versagen der Abdichtung des Kompensators und somit zur Leckage führt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung bereitzustellen, die/das die Vorteile einer hohen Hochtemperaturbeständigkeit, einer hohen Hochdruckbeständigkeit, einer besseren Dichtleistung, einer hohen Druckfestigkeit, einer langen Lebensdauer und einer bequemen Montage aufweist.
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Die Aufgabe wird durch die folgenden technischen Lösungen gelöst:
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Die aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung umfasst eine Dichtungskammer und eine Dichtungspackung, wobei die Dichtungspackung in der Dichtungskammer angeordnet ist, die Packungsdichtungs-Verbundvorrichtung Metallringe und nichtmetallische Dichtungspackungen umfasst, eine jeweilige nichtmetallische Dichtungspackung eine Graphitpackung, eine Faserpackung oder eine PTFE-Packung ist, ein jeweiliger Metallring ein geschlossener Metallring oder ein C-förmiger Metallring mit einer offenen Seite ist, der jeweilige Metallring durch Biegen eines hohlen Metallrohrs oder durch Biegen eines Metallblechs mit halbkreisförmigem, bogenförmigem oder V-förmigem Querschnitt gebildet wird, der jeweilige Metallring durch äußere Kraft zusammengedrückt wird, um den jeweiligen Metallring abzuflachen und in radialer Richtung aufzuweiten und zu verformen, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des jeweiligen Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen und gleichzeitig die Metallringe fest mit den nichtmetallischen Dichtungspackungen verbunden sind, um den Effekt der Verstärkung der Dichtung zu erreichen.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung umfasst die Packungsdichtungs-Verbundvorrichtung mindestens zwei Metallringe und zwei nichtmetallische Dichtungspackungen, wobei der erste Metallring am Boden der Dichtungskammer, die erste nichtmetallische Dichtungspackung auf dem ersten Metallring und der zweite Metallring zwischen der ersten nichtmetallischen Dichtungspackung und der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung angeordnet ist.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung wird der erste Metallring durch Biegen eines hohlen Metallrohrs und der zweite Metallring durch Biegen eines V-förmigen Metallblechs gebildet.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung ist der erste Metallring ein geschlossener Metallring mit verschweißten Enden und der zweite Metallring ein C-förmiger Metallring mit einer offenen Seite.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung sind die Metallringe Kupferringe oder Aluminiumlegierungsringe und die nichtmetallischen Dichtungspackungen Graphitpackungen oder Asbestpackungen.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung besteht die Dichtungskammer aus einem inneren Kernrohr, einer äußeren Hülse und einer Stopfbuchse, wobei das innere Kernrohr in der äußeren Hülse angeordnet ist, die Innenwand der äußeren Hülse mit einem inneren vorstehenden Ring versehen ist, ein Ende des inneren Kernrohrs mit einem auf den inneren vorstehenden Ring abgestimmten abgestuften Außenflansch versehen ist und sich der zwischen dem Außenflansch und dem inneren vorstehenden Ring vorgesehene Montagespielraum in der Mitte des Bodens der Dichtungskammer befindet.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung sind vier Metallringe und drei nichtmetallische Dichtungspackungen in der Dichtungskammer angeordnet.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung ist die Stopfbuchse über die Metallringe eng mit den nichtmetallischen Dichtungspackungen verbunden.
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Die aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung ist durch folgende Schritte herstellbar:
- (1) Bearbeiten des inneren Kernrohrs, der äußeren Hülse und der Stopfbuchse jeweils gemäß den Zeichnungen, um mit dem inneren Kernrohr, der äußeren Hülse und der Stopfbuchse eine Dichtungskammer zu bilden;
- (2) Bearbeiten der mehreren Metallringe jeweils gemäß den Zeichnungen, wobei die mehreren Metallringe einen durch Biegen eines hohlen Metallrohrs gebildeten ersten Metallring, einen durch Biegen eines im Querschnitt halbkreisförmigen oder bogenförmigen Metallblechs gebildeten zweiten Metallring und einen durch Biegen eines im Querschnitt V-förmigen Metallblechs gebildeten dritten Metallring umfassen;
- (3) Platzieren des ersten Metallrings am Boden der Dichtungskammer und Abflachen, Aufweiten und Verformen des ersten Metallrings mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des ersten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (4) Platzieren der ersten nichtmetallischen Dichtungspackung auf dem ersten Metallring von Schritt (3) und dann Platzieren des zweiten Metallrings und Abflachen, Aufweiten und Verformen dieses mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des zweiten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (5) Sequentielles Einsetzen der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung und des dritten Metallrings in die Dichtungskammer gemäß den Zeichnungen und Abflachen, Aufweiten und Verformen des dritten Metallrings mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des dritten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (6) Zusammendrücken des dritten Metallrings und der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung mittels der Stopfbuchse, um eine enge Verbindung zu schaffen und somit den Effekt der Verstärkung der Dichtung zu erreichen.
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Bei der bevorzugten technischen Lösung der vorliegenden Erfindung sind die Metallringe Kupferringe oder Aluminiumlegierungsringe und die nichtmetallischen Dichtungspackungen Graphitpackungen oder Asbestpackungen.
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Vorteilhafte Effekte der vorliegenden Erfindung: Im Vergleich zum Stand der Technik werden für die vorliegende Erfindung weiche und dehnbare Metallringe und nichtmetallische Dichtungspackungen verwendet, wobei die beiden durch eine äußere Kraft zusammengedrückt werden, um einen Verbundzustand zu schaffen. Gleichzeitig werden die Metallringe und die nichtmetallischen Dichtungspackungen in radialer Richtung aufgeweitet, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des jeweiligen Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen, um den Effekt der Verstärkung der Dichtung zu erreichen.
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Im Betrieb werden die Metallringe am Boden der Dichtungskammer platziert, wodurch ein direkter Kontakt zwischen dem Hochtemperatur- und Hochdruckmedium und den nichtmetallischen Dichtungspackungen unterbunden und der Verlust der nichtmetallischen Dichtungspackungen effektiv verringert und gleichzeitig die Lebensdauer der Dichtungspackungen verlängert und der Dichtungseffekt verbessert werden kann. Die Metallringe bilden unter Druck eine stirnseitige Abdichtung. Die Erfindung sorgt für eine geringe Reibungskraft und mit ihr wird ein guter Dichtungseffekt erreicht, was dem flexiblen Betrieb des Kompensators förderlich ist. Mit der Erfindung wird nicht nur eine Stirnflächendichtung gebildet, sondern ein Abfallschutz bereitgestellt und eine Reibungsreduzierung erreicht.
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Die vorliegende Erfindung hat die Vorteile einer hohen Hochtemperaturbeständigkeit, einer hohen Hochdruckbeständigkeit, einer besseren Dichtleistung, einer hohen Druckfestigkeit, einer langen Lebensdauer und einer bequemen Montage und ist besonders geeignet für Wärmerohrnetze, in denen Hochtemperatur und Hochdruck herrschen, und ist sicher und zuverlässig zu verwenden und vorteilhaft für die Energieeinsparung und den Umweltschutz.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine schematische vergrößerte Teilansicht von A gemäß 1;
- 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des Aufbaus der Dichtungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines geschlossenen Metallrings gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines C-förmigen Metallrings mit einer offenen Seite gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 6 zeigt eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines Metallrings mit V-förmigem Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 7 zeigt eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines Metallrings mit bogenförmigem Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 8 zeigt eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines Metallrings mit halbkreisförmigem Querschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 9 zeigt eine schematische Ansicht der allmählichen Änderung des Metallrings gemäß der vorliegenden Erfindung während des Pressvorgangs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- inneres Kernrohr;
- 2
- äußere Hülse;
- 3
- Stopfbuchse;
- 4
- Metallring;
- 5
- nichtmetallische Dichtungspackung;
- 6
- Montagespielraum;
- 11
- abgestufter Außenflansch;
- 21
- innerervorstehender Ring
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Zum vollständigen Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ein spezifisches Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben:
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Es wird auf die 1 bis 9 Bezug genommen. Die aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung umfasst eine Dichtungskammer und eine Dichtungspackung, wobei die Dichtungspackung in der Dichtungskammer angeordnet ist, die Packungsdichtungs-Verbundvorrichtung Metallringe 4 und nichtmetallische Dichtungspackungen 5 umfasst, eine jeweilige nichtmetallische Dichtungspackung 5 eine Graphitpackung, eine Faserpackung oder eine PTFE-Packung ist, ein jeweiliger Metallring 4 ein geschlossener Metallring oder ein C-förmiger Metallring mit einer offenen Seite ist, der jeweilige Metallring 4 durch Biegen eines hohlen Metallrohrs oder durch Biegen eines Metallblechs mit halbkreisförmigem, bogenförmigem oder V-förmigem Querschnitt gebildet wird, der jeweilige Metallring 4 durch äußere Kraft zusammengedrückt wird, um den jeweiligen Metallring 4 abzuflachen und in radialer Richtung aufzuweiten und zu verformen, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des jeweiligen Metallrings 4 sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen und gleichzeitig die Metallringe 4 fest mit den nichtmetallischen Dichtungspackungen 5 verbunden sind, um den Effekt der Verstärkung der Dichtung zu erreichen.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst die Packungsdichtungs-Verbundvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels vier Metallringe 4 und drei nichtmetallische Dichtungspackungen 5, wobei der erste Metallring am Boden der Dichtungskammer angeordnet ist, die erste nichtmetallische Dichtungspackung auf dem ersten Metallring angeordnet ist, der zweite Metallring zwischen der ersten nichtmetallischen Dichtungspackung und der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung angeordnet ist und der dritte Metallring, die dritte nichtmetallische Dichtungspackung und der vierte Metallring nacheinander auf der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung angeordnet sind.
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Der erste Metallring wird durch Biegen eines hohlen Metallrohrs und die zweiten bis vierten Metallringe durch Biegen eines V-förmigen Metallblechs gebildet. Der erste Metallring ist ein geschlossener Metallring mit verschweißten Enden und die zweiten bis vierten Metallringe sind C-förmige Metallringe mit einer offenen Seite. Je nach Anwendungsanforderungen können für die Metallringe flexible Hohlrohre oder Strukturen mit halbkreisförmigem, bogenförmigem und V-förmigem Querschnitt verwendet werden. Für die Metallringe kann auch eine geschlossene Struktur oder eine C-förmige Struktur mit einer offenen Seite verwendet werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind die Metallringe 4 Kupferringe oder Aluminiumlegierungsringe und die nichtmetallischen Dichtungspackungen 5 Graphitpackungen oder Asbestpackungen. Die Dichtungskammer besteht aus einem inneren Kernrohr 1, einer äußeren Hülse 2 und einer Stopfbuchse 3, wobei das innere Kernrohr 1 in der äußeren Hülse 2 angeordnet ist, die Innenwand der äußeren Hülse 2 mit einem inneren vorstehenden Ring 21 versehen ist, ein Ende des inneren Kernrohrs mit einem auf den inneren vorstehenden Ring 21 abgestimmten abgestuften Außenflansch 11 versehen ist und sich der zwischen dem Außenflansch 11 und dem inneren vorstehenden Ring 21 vorgesehene Montagespielraum 6 in der Mitte des Bodens der Dichtungskammer befindet. Die Stopfbuchse 3 ist über die Metallringe 4 mit den nichtmetallischen Dichtungspackungen 5 verbunden.
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Die aus Metalldruckring und Dichtungspackung bestehende Verbundvorrichtung ist durch folgende Schritte herstellbar:
- (1) Bearbeiten des inneren Kernrohrs, der äußeren Hülse und der Stopfbuchse jeweils gemäß den Zeichnungen, um mit dem inneren Kernrohr, der äußeren Hülse und der Stopfbuchse eine Dichtungskammer zu bilden;
- (2) Bearbeiten der mehreren Metallringe jeweils gemäß den Zeichnungen, wobei die mehreren Metallringe einen durch Biegen eines hohlen Metallrohrs gebildeten ersten Metallring, einen durch Biegen eines im Querschnitt halbkreisförmigen oder bogenförmigen Metallblechs gebildeten zweiten Metallring und einen durch Biegen eines im Querschnitt V-förmigen Metallblechs gebildeten dritten Metallring umfassen;
- (3) Platzieren des ersten Metallrings am Boden der Dichtungskammer und Abflachen, Aufweiten und Verformen des ersten Metallrings mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des ersten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (4) Platzieren der ersten nichtmetallischen Dichtungspackung auf dem ersten Metallring von Schritt (3) und dann Platzieren des zweiten Metallrings und Abflachen, Aufweiten und Verformen dieses mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des zweiten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (5) Sequentielles Einsetzen der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung und des dritten Metallrings in die Dichtungskammer gemäß den Zeichnungen und Abflachen, Aufweiten und Verformen des dritten Metallrings mittels eines speziellen Formwerkzeugs, sodass die Ränder der inneren und äußeren Seiten des dritten Metallrings sich eng an die Seitenwand der Dichtungskammer anschmiegen;
- (6) Zusammendrücken des dritten Metallrings und der zweiten nichtmetallischen Dichtungspackung mittels der Stopfbuchse, um eine enge Verbindung zu schaffen und somit den Effekt der Verstärkung der Dichtung zu erreichen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Metallringe Kupferringe oder Aluminiumlegierungsringe und die nichtmetallischen Dichtungspackungen Graphitpackungen oder Asbestpackungen.
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Das obige Ausführungsbeispiel dient lediglich zur Veranschaulichung des Konzepts und der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung und dazu, es einem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die technischen Lösungen und Implementierungen der Erfindung zu verstehen, und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Modifikationen und äquivalenten Änderungen, die entsprechend dem technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
