DE2355035A1

DE2355035A1 - Dichtungs-verfahren und -anordnung

Info

Publication number: DE2355035A1
Application number: DE19732355035
Authority: DE
Inventors: Jack Brothers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1973-11-03
Publication date: 1974-06-12
Also published as: JPS4988117A; US3782587A; GB1440105A

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN 2355G35

DIPU-PHYS. DIPLi-ING. 8 MÖNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. IO ^; —

Jack Brothers . . my-bp-12

2. 11. 1973

Dichtungs-Verfahren und -Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsverfahren und -anordnungen und betrifft insbesondere Verfahren und Anordnungen, bei denen während eines Abdichtungs- oder Verschließvorgangs ein Hauptdichtungselement derart- in eine andere Form gebracht wird, daß es sich der unbestimmten Gestalt derjenigen Bauteile anpaßt, die einander zugewandt sind und eine gegen das Hindurchtreten von Fluden abgedichtete Verbindungsstelle bilden.

Zwar sind bereits Dichtungsverfahren und -anordnungen bekannt, bei denen zwischen einander zugewandten Bauteilen von unbestimmter Gestalt Dichtungselemente von dazu passender Form angeordnet werden, doch ist es fertigungs-" technisch unbequem und kostspielig, die Dichtungselemente der unbestimmten Gestalt der abzudichtenden Bauteile anzupassen. Es würde weniger kostspielig und gleichzeitig zweckmäßiger sein, wenn man in der Lage wäre, eine Verbindungsstelle zwischen einander zugewandten Bauteilen von

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unbestimmter Gestalt dadurch, abzudichten, daß durch einen Schneidvorgang ein dazu passendes Dichtungselement während des Vorgangs des Verbindens der Bauteile in die er-. forderliche Form gebracht wird.

Ferner ist es bekannt, eine Verbindungsstelle zwischen, benachbarten Bauteilen mit Hilfe elastischer oder anpassungsfähiger Dichtungselemente abzudichten. Eei den bis jetzt bekannten Anordnungen führt jedoch gerade die Elastizität eines solchen Dichtungselements dazu, daß es gegenüber dem auf es wirkenden Flu'&druck nachgibt, so daß eine Undichtigkeit entsteht. Wird in diesem letzteren Fall z.B. ein Dichtungselement aus einem duktilen Werkstoff verwendet, wird es so zusammengedrückt, daß es seine optimale Form annimmt, bei der es dem Fluddruck standhält, doch behält es im zusammengedrückten Zustand seine Form bei, d.h.. es weist keine dynamischen Eigenschaften auf, so daß dann, wenn das Dichtungselement Temperaturänderun— gen ausgesetzt ist, eine Undichtugkeit auftreten und das Flud entweichen kann. Daher wäre es erwünscht, zweckmäßigere Dichtungsverfahren und -anordnungen zur Verfügung zu haben, bei denen sowohl die Elastizität einer Dichtung bei Temperaturänderungen als auch die Eigenschaften einer dynamischen Dichtung ausgenutzt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Vergleich zu den bekannten Dichtungsverfahren und -anordnungen verbesserte Dichtungsverfahreη und -anordnungen zu schaffen.

Demgemäß ist ein Gegenstand der Erfindung das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist die in Anspruch 3 angegebene Anordnung.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Verbindungsstelle zwischen einander zugewandten Bauteilen von unbestimmter Gestalt im Bereich der Verbindungsstelle, wo die Bauteile an den einander zugewandten Flächen Aus-

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sparungen aufweisen, dadurch, abgedichtet wird, daß ein Hilfsdiehtungselement aus duktilem Werkstoff zu der erwähnten unbestimmten Gestalt passend geformt wird. Diefies ' Hilfsdiehtungselement wird aus dem duktilen Werkstoff durch, einen Schneidvorgang erzeugt und so geformt, daß es mit den einander zugewandten Flächen der abzudichtenden -Bauteile und elastischen Dichtungen so zusammenarbeitet,· daß mehrere anpassungsfähige und elastische Dichtungsflächen vorhanden sinde

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht eines Druckgefäßes, bei dem sich eine -Dichtungsanordnung nach der Erfindung anwenden läßt; ■

Fig. 2- einen Teilsehnitt durch das Druckgefäß nach Fig. 1 längs der Linie 2-2 in Fig* 1, in dem eine Ausführungsform einer Dichtungsanordnung dargestellt ist;

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 und 2, der weitere Einzelheiten einer ersten Ausführungs-, form einer Dichtungsanordnung erkennen läßt;

Fig. 4 die Teile der Dichtungsanordnung nach Fig. vor ihrer "Vereinigung; . ' -

5 und 6 in einem auseinandergezogenen Schnitt ■ bzw. im zusammengebauten Zustand eine weitere Ausführungsform einer Dichtungsanordnung; und

Fig.' 7 eine perspektivische Darstellung eines Druckgefäßes von unrundem Querschnitt als Beispiel für die Anwendbarkeit einer Dichtungsanordnung nach der Erfindung.

In Fig. 1 und 2,erkennt man ein nur teilweise dargestelltes Druckgefäß 10 mit einem stirnseitigen Verschluß 12,.*mehreren einen zusammenhängenden· Raum abgrenzenden zylindrischen Wandteilen 14 und sich längs der

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Außenseite der Wandteile erstreckenden durchgehenden Zugankern oder Schrauben 16, auf die Muttern 18 aufgeschraubt sind, um die Wandteile in Anlage an gemäß der Erfindung ausgebildeten Dirchtungsanordnungen 20 zu halten. Der stirnseitige Yersdhluß 12 weist einen Durchlaß 22 auf, über den ein Unterdruck oder ein Fludüberdruck zur Wirkung auf das Innere des Druckgefäßes gebracht werden kann.

Weitere Einzelheiten der Dichtungsanordnung 20 sind aus Fig. 3 *md 4 ersichtlich, wo zu erkennen ist, daß die Wandteile 14 mit Aussparungen 24- zum Aufnehmen elastischer Bichtungselemente 26 versehen sind. Gegebenenfalls und nur zum Erleichtern der Montage kann man gemäß Fig. 3 an den Stirnflächen 28 einen sich leicht zersetzenden Klebstoff oder Kitt verwenden, um die Dichtungselemente 26 in ihrer "Lage zu halten, bis die Wandteile 14 mit den Diehtungsanordnungen 20 vereinigt worden sind. TJm es den Dichtungselementen 26 zu ermöglichen, beim Zusammendrücken einen größeren Durchmesser anzunehmen, sind sie gemäß Fig. 4 so bemessen, daß beim Einbau der Dichtungselemente zunächst Singspalte 30 zwischen den Wänden der Aussparungen und den Umfangsflachen der Dichtungseiemente vorhanden sind.

Zwischen einander zugewandten Stirnflächen 34 von Oe zwei benachbarten Wandteilen 14 wird ein im Längsschnitt kreuzförmiges Element 32 aus duktilem Werkstoff angeordnet. Das Element 32 weist zwei voneinander abgewandte Ansätze 36 mit einer radialen Breite X auf, die so gewählt ist, daß sie zur radialen Breite T der Aussparungen 24- passen. Jedoch sind die Ansätze 36 an ihren freien Enden auf der Innen- und Außenseite Jeweils mit einer Schulter 38 versehen₃ und diese Schultern werden von den Ansätzen 36 abgeschert, wenn die abzudichtenden Wandteile einander genähert sind und ein axialer Druck auf die Wandteile aufgebracht wird. Damit Bäume vorhanden sind, welche die abgescherten Schultern 38 im zusammengedrückten Zustand aufnehmen können, ist das Element 32 aus duktilem Werkstoff mit Aussparungen 40 versehen und die beiden anderen

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Schenkel 42 weisen konische Flächen 41 auf.

Soll die Dichtungsanordnung eingebaut werden, ordnet man zuerst die Dichtungselemente 26 in den Aussparungen an. Hierauf wird das duktile Element 32 zwischen den Stirnflächen 34 der Wandteile 14 angeordnet. Durch Anziehen der Muttern 18 werden dann die Wandteile 14 einander unter Kraftaufwand -genähert, so daß die Schultern 38 von dem Element 32 abgeschert und in die Aussparungen 40 überführt werden, daß die Dichtungselemente 26 zusammengedrückt werden, und daß eine Zusammendrückung der verformbaren Schenkel 42 eintritt.

Die Wandteile 14 werden einfach gegen die Schenkel 42 bzw. in sie hinein gedrückt, und zwar mit einer Druckkraft, die gleich der Druckkraft ist oder die Druckkraft überschreitet, welche durch den Druck des von dem Druckgefäß 10 aufzunehmenden Fludes hervorgerufen wird oder auf den Unterdruck zurückzuführen ist, der in dem Druckgefäß aufrechterhalten werden soll.

Das duktile Element 32, das aus Blei, Kupfer, weichem Stahl oder dergleichen bestehen kann, gibt gegenüber dem aufgebrachten Druck nach und nimmt über seine ganze Umfangslänge und im. Bereich seines schmaleren Querschnitts eine optimale Gestalt an, bei der dem Fluddruck bzw. dem Unterdruck eine Abdichtungswirkung entgegengesetzt wird. Die Schenkel 42 werden zwischen den Stirnflächen 34 einem Quetschdruck ausgesetzt, und die abgescherten, in die Aussparungen 40 überführten Schultern 38 werden zusammengedrückt.

Fig. 5 und 6 zeigen eine insgesamt mit 20' bezeichnete weitere Ausführungsform einer Dichtungsanordnung nach der Erfindung, bei der Wandteile 14a mit mehreren duktilen Elementen.44 so zusammenarbeiten, daß wiederum^elastische Dichtungselemente 26 in zugehörigen Aussparungen 24 zusammengedrückt werden können. Jedoch wird bei der Ausführungsform 20' ein Schneidwerkzeug 46 verwendet, das dazu dient, aus den duktilen Elementen 44 Hilfsdichtuhgsele-

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mente auszustanzen, die ähnlich wie "bei der Ausführungsform naeh Fig. 3 und 4 dazu dienen, die elastischen Dichtungselemente 26 zusammenzudrücken. Außerdem ist jedoch das Schneid- oder Stanzwerkzeug 46 an zwei voneinander abgewandten Schenkeln mit Aussparungen 50 versehen, die jeweils einen Teil des Werkstoffs der duktilen Elemente 44 aufnehmen, aus denen die Hilfsdichtungselemente 48 ausgestanzt worden sind.

Um die Dichtungswirkung zu verstärken, weisen die Wandteile 14a an ihren benachbarten Stirnflächen mehrere Aussparungen 52 auf, die im Zusammenwirken mit den Aussparungen 50 Aes Schneidwerkzeugs 46 die Elemente 44 auf beiden Seiten so verformen, daß Teile 54 der Elemente in Eingriff mit den benachbarten Aussparungen kommen.

Gemäß Fig. 3 und 6 entstehen bei beiden Ausführungsformen erfindungsgemäßer Dichtungsanordnungen jeweils vier anpassungsfähige Dichtungsflächen A und zwei elastische Dichtungsflächen B zwischen der Innenseite und der Außenseite des Druckgefäßes.

Erfindungsgemäße Dichtungsanordnungen der beschriebenen Art lassen sich bei zylindrischen Druckgefäßen, geraden Wänden und nicht geradlinig verlaufenden Verschlußteilen anwenden. Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein duktiles Element, z.B. das Element 44, jeweils in die Form gebracht wird, die es zur Erzielung einer Dichtungswirkung erhalten muß.

Fig. 7 zeigt perspektivisch ein Druckgefäß 10' mit Wandteilen 14', zwischen denen eine Dichtungsanordnung 20 im zusammengedrückten Zustand angeordnet ist. In einem solchen Anwendungsfall braucht natürlich das duktile Element 32 der Dichtungsanordnung nur mit der Hand allgemein der welligen Umrißform der Wandteile 14' angepaßt zu werden. Beim Zusammendrücken der Wandteile 14' wird dann das Element 32 durch einen Schneidvorgang in die erforderliche Form gebrachte

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Bei den bis jetzt bekannten Dichtungsanordnungen ist es erforderlich, die Paßflächen der gegeneinander abzu-* dichtenden Bauteile, z.B. der Wandteile 14 oder'14a, so zu bearbeiten, daß sie die erforderliche Form erhalten· Danach ist es bis jetzt erforderlich, ein Verschlußelement mit der erforderlichen Gestalt herzustellen, das z.B. dem Element oder Werkzeug 46 nach Fig. $ entspricht. Schließlich muß ein weiteres, dem Element 44 nach Fig. 5 entsprechendes Dichtungselement durch eine Bearbeitung in die erforderliche Form gebracht werden. Bei der Dichtungsanordnung nach der Erfindung ist es völlig unnötig, ein dein Element 44 entsprechendes Element so herzustellen, daß es genau eine vorbestimmte Form erhalte Vielmehr braucht man nur ein duktiles Element von ausreichender Breite zwischen den einander zugewandten Flächen von Wandteilen 14a anzuordnen und/oder ein Element oder Werkzeug 46 vorzusehen₅ damit ein Dichtungselement mit der erforderlichen. Gestalt ausgeschnitten bzw. ausgestanzt wird«

Somit ist.es nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlich^ unter Aufwendung hoher Kosten und unter Einsatz wertvoller Arbeitszeit von Fachkräften bei Diehtuagsanordnungen für eine Verbindungsstelle einer gewissen unbestimmten Gestalt alle Elemente der Dichtungsanordnung vor dem Einbau in die erforderliche Form zu'bringen. Gemäß der Erfindung ist es dagegen nicht mehr erforderlich, das duktile Element vor seiner Verwendung maschinell zu bearbeiten und/oder vorzuformen. Genauer gesägt wird gemäß der Erfindung das duktile Element während des Montierens und Zusammendrückens der Dichtungsanordnung passend so zugeschnitten, daß es'seine Aufgabe als Dichtungselement erfüllte Schließlich werden bei einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung nicht weniger als vier anpassungsfähige Dichtungsflächen und mindestens zwei elastische Dichtungsflächen zwischen zwei gegeneinander abzudichtenden Zonen, z.B₀' der Innenseite und der Außenseite, eines Druckgefäßes oder dergleichen angeordnet. '

Ansprüche ;· 4098 2 4/0690

Claims

• ANSPRÜCHE

Verfahren zum Abdichten einer Verbindungsstelle gegen das entweichen eine's Fludes, bei der die Verbindungsstelle durch einander zugewandte Bauteile gebildet wird, die längs der Verbindungsstelle eine unbestimmte Gestalt haben, und bei der die Bauteile an ihren einander zugewandten Flächen mit Aussparungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß in den Aussparungen elastische Elemente angeordnet werden, daß zwischen den einander zugewandten Flöchen der Bauteile ein duktiles Element angeordnet wird, daß aus dem duktilen Element ein Hilfsdichtuiigselemeht ausgeschnitten wird, dessen Gestalt der genannten unbestimmten Gestalt entspricht, und daß zu dem Schneidvorgang Maßnahmen gehören, um die einander zugewandten Flächen der Bauteile unter Kraftaufwand zur Anlage an dem duktilen Element zu bringen, damit das Hilfsdichtungselement aus dem duktilen Element ausgeschnitten wird, und um das bzw. jedes ausgeschnittene Hilfsdichtungselement in Druckberühxung mit dem zugehörigen elastischen Element zu bringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den einander zugewandten Flachen der gegeneinander abzudichtenden Bauteile mehrere duktile Elemente angeordnet werden, daß zwischen den duktilen Elementen ein Schneidwerkzeug angeordnet wird, und daß die einander zugewandten Stirnflächen der Bauteile unter Kraftaufwand zur Anlage an den duktilen Elementen und dem Schneidwerkzeug gebracht werden, um aus den duktilen Elementen mehrere Hilfsdichtungselemente auszuschneiden und die zugeschnittenen Hilfsdichtungselemente zur Anlage an den zugehörigen elastischen Elementen zu bringen.

3. '" Dichtungsanordnung für eine gegen das Entweichen eines Eludes abzudichtende Verbindungsstelle, bei der die

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Verbindungsstelle durch, einander zugewandte Bauteile gebildet wird, die längs der Verbindungsstelle eine unbestimmte Gestalt haben und an ihren einander zugewandten Flächen, mit Aussparungen versehen sind, dadurch g e _ k e η η ze i c h η e t , daß in den Aussparungen (24) elastische Dichtungselemente (26) angeordnet sind, daß ein duktiles Element (52; 44) zwischen den einander zugewandten Flächen (34) der Bauteile zusammengedrückt ist, daß das duktile Element Flachen aufweist, welche die elastischen Dichtungselemente' in den Aussparungen im zusammengedrückten Zustand halten, daß die gegeneinander abzudichtenden Bauteile (14) und das duktile Element so zusammenarbeiten, daß sie eine erste Druckzone μηά.·. eine zweite Druckzone gegeneinander abgrenzen, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Verbindungsstelle befinden, und daß die einander zugewandten Stirnflächen,- das duktile Element und die elastischen Elemente so zusammenv/irken, daß zwischen der ersten und der zweiten Druckzone mindestens vier anpassungsfähige Diehtungsflachen (A) und mindestens zwei elastische Dichtungsflächen (B) vorhanden sind.,

4c Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch■·g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das duktile Element (32) im Querschnitt kreuzförmig ist, daß voneinander abgewandte Schenkel. (36) des duktilen Elements Querschnittsabmessungen OO haben, die zur Breite (Y) der Aussparungen (24) passen, daß die genannten Schenkel an ihren voneinander abgewandten Enden je eine Schulter (3&) aufweisen, deren Breite, größer ist als die Breite der Aussparungen, und daß 'das duktile Element mit dem kreuzförmigen Querschnitt an anderen Sehenkeln (42) mit Aussparungen (4C) versehen ist, die dazu dienen, die genannten Schultern im zusammengedrückten Zustand aufzunehmen.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, 'dadurch g e -> kenn ζ ei c h η e t , daß das.duktile Element (32) im !Querschnitt kreuzförmig ist,.daß das duktile Element, an voneinander abgewandten Schenkeln (42)-mit Aussparungen (40) versehen ist, und daß die einander zugewandten Flächen

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(34) der gegeneinander abzudichtenden Bauteile (14) Flächenabschnitte aufweisen, durch welche von dem duktilen Element abgescherte Mlfsdichtungselemente (38) in den Aussparungen des duktilen Elements in ihrer Lage gehalten werden.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere duktile Elemente (44) zwischen den einander zugewandten Flächen ($4) im zu- ■ sammengedrückten Zustand angeordnet sind, und daß zwischen den duktilen Elementen ein Schneidwerkzeug (46) angeordnet ist-

7· Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, d&ß mindestens sechs duktile Elemente (44, 48) vorhanden sind.

δ. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge-, kennzeichnet, daß mindestens vier duktile Elemente Abschnitte (54) aufweisen, die in die Aussparungen (52) der Stirnflächen (34) der Bauteile bzw. in die Aus-" sparungen (50) des Schneidwerkzeugs (46) eingeschlossen sind, und daß mindestens zwei duktile Elemente (48) nur von zugehörigen Aussparungen (26) der einander zugewandten Bauteile vollständig umschlossen sind.

9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch g e kennze ichnet", daß die genannten vier duktilen Elemente jeweils mehrere Abschnitte (54) aufweisen, die in die Aussparungen (52) der einander zugewandten Bauteile (14a) eingeschlossen sind»

'!C. Dichtungsanordnung nach Anspi*uch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Schneidwerkzeug (46) ßine vortestimmte 5'orm hat, die der genannten unbestimmten Gestalt angepaßt ist, und daß jedes der duktilen Elemente der unbestimmten Gestalt erst dann angepaßt werden, wenn sie zwischen aeri einander zugewandten Flächen der bauteile ('14a) zusammengedrückt werden.

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Leerserte