DE2320085A1

DE2320085A1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE2320085A1
Application number: DE2320085A
Authority: DE
Inventors: Walter Wolowodiuk
Original assignee: Foster Wheeler Inc
Current assignee: Foster Wheeler Inc
Priority date: 1972-05-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3870099A; GB1429211A; SU578908A3; JPS4941753A; CA964303A; FR2186111A5

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-PHYS. DF·.. MANIYZ LMPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. {3RÄMK0W

PATENTANWÄLTE Z 3 Z U O P O

SN/Kä - F 1093 ti. APR. 1973

Foster Wheeler Corporation 110 South Orange Ave. Livingston, New Jersey, USA

Dichtungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zum Einsetzen in den Ringspalt zwischen zwei koaxialen Seitenwänden.

Es gibt Fälle, in denen es notwendig ist, eine Ringdichtung zwischen zwei konzentrischen Seitenwänden vorzusehen, um zwei benachbarte koaxiale Räume zu schaffen, die nicht durch die Dichtung in Verbindung gelangen können. Ein Beispiel dafür ist bei Wärmetauschern gegeben, wo. ein Rohrbündel innerhalb einer Stromumhüllung in einer zylindriechen Hülse angeordnet wird. Der Raum zwischen" der Stromumhüllung und der Hülse wird oft als Ringleitung für Fluid oder als Ringraum zum Enthalten

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Dr. Manitz · Dr. Doufe! · Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Gramkow

8 München 22, Robert-Koch-StraBe 1 7-Stutigart-Bad Cannstatt, MarklstraBe 3

Telefon (0811) 293643, Telex 5-2205Q mbpa! Telefon (0711) 567261 Bank: Zentralfcaas« Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr.9S22 Pastscheck: München 95495

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einer Schicht stehenden Fluids benutzt. Es ist häufig notwendig, den Ringraum zwischen der Stromumhüllung und der Hülse zu teilen, so daß eine stehende Schicht von einem Raum separiert ist, der zum Strömen eines Fluids benutzt wird oder zum Abteilen von zwei Räumen, welche zum Strömen von zwei Fluids voneinander verwendet werden.

In derartigen Fällen ist die Zugänglichkeit zu der Dichtung beschränkt und daher ist es ziemlich schwierig, die Dichtungsanordnung zu reparieren oder zu warten. Ferner ist es zweckmässigj daß die Rohre des Bündels zwecks Wartung oder Reparatur leicht entfernbar sind und das Vorhandensein einer Dichtung zwischen der Umhüllung des

Rohrbündels und der Hülse verhindert das leichte Entfernen des Rohrbündels, es si[e denn, daß die Dichtung speziell konstruiert ist.

Im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Anforderungen muß eine derartige Dichtung derb sein.

Es ist ein Ziel der Erfindung, Probleme der oben angegebenen Art zu beseitigen. Demzufolge, ist eine Dichtung zwischen zwei konzentrischen Seitenwänden durch Vorsehen von Lippen an jeder der Seitenwände geschaffen, von denen eine der Lippen zur anderen Lippe hin vorsteht und mit einer Dichtungswand in Eingriff steht und die andere Lippe in dichtender Anordnung mit einer Sitzfläche verbunden ist, welche an einem Dichtungsring angreift, der seinerseits in dichtendem Eingriff mit der Dichtungswand steht und durch eine Feder zur Sitzfläche hin vorgespannt ist.

Die Erfindung schafft eine Ringdichtungsanordnung zwischen konzentrischen Seitenwänden, welche ein. axiales Bewegen der Seitenwände in Bezug zueinander nicht unterbindet. Di©

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Dichtungsanordnung ist durch zwei Lippen vorgesehen, je eine an jeder Seitenwand, und hat eine Dichtungswand, die mit einer der Lippen in Eingriff steht, einen Dichtungsring, der mit der Dichtungswand in Eingriff steht, wobei der Dichtungsring von der Lippe, auf der die Dichtungswand angebracht ist, und in-Richtung auf die andere Lippe weggedrückt wird, und eine Sitzfläche, welche mit der anderen Lippe verbunden und von den? Dichtungsring wegbewegbar ist, wenn die andere Lippe axial bewegt wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 einen Wärmetauscher der Art, bei der die erfindungsgemäße Dichtunjanordnung nutzvoll verwendet werden kann;

Pig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Dichtungsanordnung und der Umgebungsstruktur, teilweise geschnitten und in vergrößertem Maßstab;

Pig. 3 eine Ansicht einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung mit benachbarter Struktur und im wesentlichen im Schnitt im gleichen Maßstab wie Pig. 2; und

Pig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, nach der Linie 4-4 in Pig. 3.

In Pig. 1 ist ein Wärmetauscher 10 mit einer allgemein zylindrischen Seitenwand 12 gezeigt, deren Profil am Boden 14 eingezogen ist und an ihrem oberen Ende 16 in einen Kopfabschnitt 18 übergeht. Die Hülse 12 hat einen

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Primär-iTuideinlaß 20 an einer Seite nahe dem oberen Ende derselben und einen Primär-Fluidauslaß 22 in der Mitte des profilierten Bodens 14.

In der Hülse 12 befindet sich ein Innenkern 26, der eine obere Rohrplatte 28, eine untere Rohrplatte 30 und mehrere Rohre 32 aufweist, die sich zwischen diesen Rohrplatten erstrecken. Der Innenkern 26 hat eine zentrale Leitung 34» welche durch das obere Ende des Kopfabschnitts 18 abwärts durch die Rohrplatten 28 und 30 zu einer Stelle wenig unter der Rohrplatte 30 vorsteht. Der Boden der zentralen Leitung 34 ist tatsächlich in einer Eammer 36, welche durch die Rohrplatte 30 und eine scheibenförmige Platte 38 gebildet ist, die an ihren Kanten in die Rohrplatte 30 übergeht.

Sekundärfluid, welches die zentrale Leitung 34 herunter und in die Kammer 36 kommt, kehrt ihre Strömungsrichtung nach oben durch die Rohrplatte 30 und die Rohre 32 um, bis es durch die obere Rohrplatte 28 und in die obere Kammer 40, unmittelbar über der Rohrplatte 28 und unter dem Kopfabschnitt 18, gelangt. Das Fluid strömt dann nach aussen durch den Sekundär-iluidauslaß 42 in dem Kopfabschnitt 18.

Der Innenkern 26 hat eine zylindrische Stromumhüllung 50, die sieh von der unteren Rohrplatte 30 in eine Höhe wenig unter der oberen Rohrplatte 28 und wenig über dem Primäreinlaß 20 erstreckt. Die Umhüllung 50 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Rohrplatten 28 und 30 und umgibt die Rohre 32,die in dem Ringraum zwischen der Stromumhüllung 50 und der zentralen Leitung 34 verteilt sind. Die Rohre 32 sind im richtigen Abstandsverhältnis durch eine Serie von Ringstützen 52 getragen, die

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zu den Rohrplatten 28 und 30 parallel und zwischen diesen Rohrplatten mit Abständen angebracht sind und sich von der zentralen Leitung 34 zu der Stromumhüllung 50 erstrekken. Jede der Stützen 52 hat öffnungen 54» welche'dem Primärfluid ermöglichen, durch die Stützen 52 und parallel zu den Rohren 32 zu strömen.

Somit gelangt das an dem Einlaß 20 eintretende Primär* fluid in eine Ringkammer 56, welche die Stromumhüllung 50 über einem Ring 58 umgibt, der sich zwischen der Stromumhüllung 50 und der Hülse 12 in einer Höhe etwas unter dem Einlaß 20 erstreckt. Das Primärfluid strömt dann aufwärts über das obere Ende der Stromumhüllung 50 und innerhalb dieser abwärts durch die öffnungen 54 und die Platten 52, bis es durch öffnungen 60 in der Stromumhüllung 50 in einer Höhe im Bodenabschnitt des Innenkernes 26 auswärts fließt. Das Primärfluid strömt dann abwärts zwischen der Stromumhüllung 50 und der Hülse 12 und' zwischen der Platte 38 und dem Boden 14 der Hülse 12, um durch den Primär-Fluidausgang 22 auszutreten.

um das Primärfluid, das den Innenkern 26 durch die öffnungen 60 verläßt» von dem Fluid zu trennen, das bis dahin seine Wärme noch nicht auf die Rohre 34 übertragen hat, ist eine Ringdichtung 64 zwischen der Stromumhüllung 50 und der Hülse 12 an einer Stelle vorgesehen, die dicht über der öffnung 60 liegt. Es ist zu bemerken, daß beim Auftreten jeder Leckage durch den Ring 58 das Primärfluid, welches durch den Ring kommt, den Innenkern 26 wegen des Vorhandenseins des Dichtungsrings 64 nicht umströmt. Es kann tatsächlich vorteilhaft sein, etwas Verbindung durch den Ring 58 hindurch zu belassen, um einen stehenden Ringkörper von Natrium zwischen dem Ring 58 und

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der Dichtung 64 und der Stromumhüllung 50 und der Hülse 12 zu schaffen. Es ist jedoch erforderlich, den Baum über der Dichtungsanordnung 64 gegen den Raum darunter abzudichten, so daß Primärfluid, das nach seiner Wärme-" abgabe an das Sekundärfluid, das durch die Rohre 32 strömt, durch die öffnung 60 austritt, aus dem Wärmetauscher 10 herausgeführt wird, so daß es wieder erwärmt und als Wärmequelle wiederbenutzt werden kann.

Eine Dichtungsanordnung 64 ist in Fig. 2 gezeigt. Die Dichtungsanordnung 64 ist zwischen der Aussenhülse 12 wad der Stromumhüllung 50 angeordnet, wie es-bereits beschrieben worden ist. Eine Ringlippe 68 steht mit ihrem äusseren Ende mit der Innenfläche der Aussenhülse 12 in Eingriff. Die oberste Fläche der Lippe 68 ist zum Teil durch eine Dichtungsscheibe 70 abgedeckt, die ringförmig ist und eine Dichtungswand 72 stützt, welche einen Fußabschnitt 74 aufweist. Dieser erstreckt sich vom Boden der Dichtungswand 72 nach aussen und hat am Boden 76 desselben eine flache Fläche, so daß die Dichtungsscheibe 70 zwischen dem Ring 68 und dem Fußabschnitt 74 der Dichtungswand 72 als effektvolle Abdichtung wirkt. You dem Fußabschnitt 74 und im wesentlichen parallel mit der Hülse 12 steht eine Feder 78 vor, die an ihrem oberen Ende mit einem Dichtungsring 80 verbunden ist. Der Dichtungsring 80 hat an seiner Innenseite Ringnuten 82, von denen jede einen Druckring 84 hält, die mit der Aussen.-flache der Dichtungswand 72 in Eingriff stehen. Die Druckringe 84 wirken tatsächlich in einer gleichen Weise wie die Kolbenringe eines Automobils, das ist, sie widerstehen einem-großen Druckabfall, um Leckage zwischea dem Dichtungsring 80 und der Dichtungswand 72 zu verhindern.

Die obere Fläche 86 des Dichtungsrings 80 greift gegen

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die Dichtungsscheibe 88 am Boden oder der Sitzfläche 90 eines sich aufwärts erstreckenden zylindrischen Sitzelements 92 an. Die Feder 74 drückt den King 80 aufwärts und gegen das Element 90, welches durch eine Ringplatte 94 gegen Bewegung gesichert ist, die an ihrem äusseren Randabschnitt an dem Element 92 angeschraubt ist und die an ihrem inneren Randabschnitt durch eine Lippe 96 an der Stromumhüllung 50 gesichert ist. Die Lippe 96 ist ringförmig und steht nach aussen von der Stromumhüllung 50 vor. Zwischen der Lippe 96 und der Platte 94 ist eine ringförmige Dichtungsscheibe 98, welche eine Abdichtung zwischen der Platte 96 und der Lippe 96 schafft. Die Dichtungsanordnung 64 widersteht inherentem Druckanstieg vom ringförmigen Raum zwischen der Stromumhüllung 50 und der Hülse 12 unter der Dichtungsanordnung 64. Weil die Fläche der Dichtungswand 72, die zum Druckanstieg freiliegt, weit größer ist als die Fläche derselben, die dies nicht ist, tendiert die Dichtungswand zum Bewegen nach aussen und gegen den Dichtungsring 80. Der Druckanstieg sollte keine Wirkung auf die Kraft zwischen dem Sitzelement 92 und dem Dichtungsring 80 haben und der einzige Effekt den der Druckanstieg haben könnte, wäre, daß an der Abdeckung zwischen dem Element 94 und der Lippe 96 die Kraft erhöht würde, welche durch diese Elemente auf die Dichtungsscheibe 98 ausgeübt wird, das ist, ein Druckanstieg würde tatsächlich die Wirkung der Dichtung erhöhen.

Eine zweite Ausführung ist in Fig. 3 gezeigt. Dort ist die Dichtungsanordnung allgemein mit 65 bezeichnet und eine solche, die ein leichtes Entfernen des Innenkerns erlaubt, wie bei der Ausführung gem. Fig. 2, die jedoch auch eine Umleitung durch die Dichtungsanordnung 65 im Falle eines sich unten plötzlich aufbauenden Druckes er-

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laubt. Ein Druckaufbau in dem Ringraum unter der Dichtungsanordnung 65 kann auftreten, -wenn beispielsweise ein Rückschlagventil in der Leitung unterhalt des Primäri"luid aus gangs 22 ausgeschlämmt werden sollte. In solchem Falle und um Materialbruch zu verhindern, ist es häufig erwünscht, daß die Dichtungsanordnung 65 öffnet, um die Druckwellen aufzunehmen.

Bei der Ausführung gem. Fig. 3 ist die Dichtungsanordnung 65 darin gleich der Dichtungsanordnung 64, als die Elemente mit gleichen Bezugszahlen in beiden Figuren gleichen Aufbau und gleiche Funktion haben. Das Hingelement 94 ist bei der Ausführung gem. Fig. 3 fortgelassen und ein Element 100 ist an seiner Stelle vorhanden. Dieses Element ist beachtlich dicker an seinem Innenabschnitt, wobei die addierte Dicke zum Boden des Elements 100 addiert ist. Ein Ringschlitz 102, der sich vom äusseren Ende des verdickten Teils nach innen erstreckt, ist in Fig. 3 gezeigt- Wie in Fig. 4 gezeigt, sind sich einwärts erstreckende Schlitze 104 um die Peripherie des Elements 100 herum in Abständen angeordnet. Die Schlitze 104 erstrecken sich vollständig durch den Teil des Elements 100, der unmittelbar unter dem Schlitz 102 liegt. Die Schlitze 102 und 104 erlauben ein leichtes Einsetzen von Bolzen 106, deren Köpfe 108 durch den Schlitz 102 nach innen bewegt werden, so daß sich jeder Bolzen durch einen der Schlitze 104 erstrecken kann. Um die Bolzen 106 weiter aufzunehmen, ist die Lippe 110 an der Stromumhüllung 50 mit einwärts gerichteten Schlitzen 112 versehen, welche den Bolzen 106 erlauben, durch die Lippe 110 vorzustehen. Jeder der Bolzen 106 hat eine Mutter 1.14, die eine Federplatte 116 tragen, die ihrerseits mit dem Boden einer Feder 118 in Eingriff steht, welche aufwärts und gegen einen Feder-

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ring 120 gedrückt wird, der mit dem Boden der Lippe in Eingriff steht.

Eine ringförmige Dichtungsscheibe 122 ist zwischen dem Element 100 und der Lippe 110 angeordnet und die Dichtungsscheibe ist zusammengedrückt, weil die Feder 118 abwärts auf die Federplatte 116 und damit auf den Bolzen 106 drückt, so daß der Kopf 108 des Bolzens 106 an dem Element 100 nach unten zieht, um die Dichtungsscheibe zwischen der Lippe 110 und dem Element 100 zusammenzudrücken.

Ein ringförmiges Dichtungselement 92 ist an seinem oberen Ende an dem äusseren Randabschnitt des Elements 100 angeschraubt.

Im Betrieb wird die Druckfeder 118 so eingestellt, daß eine vorbestimmte Druckwelle, das gegen die Elemente und 92 aufwärts und auswärts drückende Primärfluid das Element 100 von der Lippe 110 und das Element 92 von dem Ring 80 wegdrückt. Sobald der Druck auf einen Punkt an oder unter einem vorbestimmten Druck abgefallen ist, ist der Druck in der Feder 118 ausreichend, um die Elemente und 92 in ihre Ausgangsstellung zurückzubringen, um abermals eine Dichtung zwischen den Räumen über und unter der Dichtungsanordnung 65 zu schaffen.

Die Ausführung gem. Fig. 3 bedarf einer Dichtungsanordnung, die sich automatisch abschaltet, wenn der Innenkern 26 axial bewegt wird. Wenn daher die Stromumhüllung 50, wie in Fig. 3 gezeigt, aufwärts bewegt wird, löst sich das Sitzelement 92 von dem Ring 80. Wenn der Innenkern entfernt ist, ist es eine einfache Sache, jede der Muttern 114 der Bolzen 106 zu lösen oder die Lippen 124i (von denen jede mit einem Endabschnitt der Feder 118 ver-

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bunden ist) zusammenzubewegen, um die Feder 118 zu komprimieren und dann die Bolzen 106 auswärts zu bewegen, um dadurch das Element 100 von der Lippe 100 freizumachen. Es wird klar, daß, wenn dies erst ausgeführt ist, es leicht ist, die Dichtungsanordnung 65 zu zerlegen, so daß jedes Element derselben inspiziert, repariert und ersetzt werden kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1.} Dichtungsanordnung zum Anordnen in einem Ringraum

V ' zwischen zwei koaxialen Seitenwänden, gekennzeichnet

durch

eine Ring-Dichtungswand, die mit einer der Seitenwände verbunden werden kann, um eine Abdichtung zwischen der Dichtungswand und der Seitenwand zu schaffen;

einenDichtungsring, der mit der Ring-Dichtungswand in Eingriff steht;

ein Sitzelement, das mit der anderen Seitänwand verbunden ist, um eine Abdichtung zwischen dem Sitzelement und der anderen Seitenwand zu schaffen, wobei das Sitzelement mit dem Ring in Eingriff steht, um eine Abdichtung zwischen dem Ring und dem Sitzelement zu schaffen; und

eine Feder, welche den Dichtungsring in Richtung auf das Sitzelement drückt.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringlippe an der einen Seitenwand und eine andere Ringlippe, welche sich an der anderen Seitenwand befindet, wobei beide Lippen in dem Ringraum zwischen den Seitenwänden vorstehen und in axialem Abstand voneinander angeordnet sind.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring einen Druckring hat, der mit der Dichtungswand über die ganze länge des Druckringes in Eingriff steht.

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4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungswand einen Fuß hat, der auf einer Lippe ruht, wobei sich die Feder zwischen dem Fuß und dem Dichtungsring erstreckt.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Fuß von dem Boden der Dichtungswand nach aussen erstreckt.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß die Feder eine von mehreren ist, die umfangsmässig in Abständen längs des Fußabschnitts der Dichtungswand vorhanden sind.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzelement durch eine Anschlagfläche mit der anderen Lippe verbunden ist, die gegen die Seite der anderen Lippe drückt, welche am weitesten von der einen Lipp.e entfernt ist und daß eine elastische Einrichtung vorhanden ist, die so eingestellt ist, daß, wenn der Fluiddruck zwischen den Lippen über einen vorbestimmten Wert steigt, sich die Anschlagfläche von der Lippe herunterbewegt, um dem Fluid den Ausgang zwischen der Anschlagfläche und der Lippe zu erlauben.

8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche mit der anderen Lippe durch Bolzen verbunden ist, die sich durch.die andere Lippe erstrecken, wobei jeder der Bolzen durch eine Feder in Richtung der anderen Lippe vorgespannt ist.

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