DE2413426A1

DE2413426A1 - Biegsame dichtung aus metall

Info

Publication number: DE2413426A1
Application number: DE2413426A
Authority: DE
Inventors: Robert Forges; Jean Maurin; Robert Piednoir; Christian Rouaud; Raymond De Villepoix
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-03-27
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1974-10-10
Also published as: JPS49127057A; JPS5634741B2; BE812650R; IT1061703B; GB1437051A; ZA741782B; LU69696A1; FR2224029A6; DE2413426C2

Description

PATENTArJWALT 2^1 3426

DR. MAN'S ULRICH MAY

D 8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a

TELEQRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEFON CO811D 593682

CP 480/1264 München, 20. März 1974

'■■ .,..,..-. Dr. M. /es

BA 4821.3 PG

Commissariat ä 1«Energie Atomique in Paris, Frankreich

Biegsame Dichtung aus Metall (Zusatz zu P 22 41 273.3)

Die Hauptanmeldung P 22 41 273.3 betrifft eine biegsame Dichtung aus Metall,, die infolge von Stauch- und elastischen Verformungseigenschaften, die sich den entsprechenden Eigenschaften von ela« stomeren Werkstoffen nähern, eine vollkommene Abdichtung zwischen zwei Auflage- oder Dichtflächen gewährleisten kann. Diese Aufgabe erfüllt die aus der Hauptanmeldung bekannte Dichtung aus Metall, die eine Seele aus einer in sich geschlossenen Spiralfeder aus Metalldraht mit aneinanderstoßenden Spiralen und hoher axialer Kompressionsspannung, die im Ruheaustand eine Torusfcrrn hat_s und einen die Feder umgebenden Mantel aus hartem und elastischem Metall aufweist, der im Ruhezustand die Form einer Torusflache hat,, die von einem nicht vollständigen Kreis erzeugt ist, wobei ein unabhängiger Außenmantel aus duktilem Metall den ersten Mantel umgibt und ebenfalls im Ruhezustand die Form einer Torusflache hat» die von einem nicht vollen Kreis erzeugt ist.

Diese Dichtung kann einen geschlossenen kreis£örmigen Umriß auf-

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weisen oder einen solchen, der aus durch Kurvenabschnitte verbundenen geraden Abschnitten besteht.

Eine solche Dichtung hat vor allem den Vorteil, daß sie mit sehr großen Durchmessern (lichter Weite) hergestellt werden kann und eine Abdichtung zwischen den Auflageflächen von Flanschen oder dergleichen ermöglicht, deren Oberflächenzustand sehr üblich ist. Wenn jedoch die Abmessungen dieser Auflageflächen groß sind^st deren Bearbeitung selbst bei den in Betracht kommenden venig strengen Bedingungen verhältnismäßig aufwendig. Außerdem müssen diese zunächst an der Oberfläche geglätteten Auflageflächen in bestimmten Fällen zur Aufnahme einer äußeren Schutzschicht vorbereitet werden, welche Fehler der Unterlage stärker hervortreten läßt. Unter diesen Bedingungen ergeben sich trotz der ausgezeichneten Eigenschaften der betrachteten Dichtung gewisse Grenzen für die erhaltene Abdichtung, soweit man nicht die Andruckkräfte und damit die folgende Stauchung der Dichtung erheblich erhöht oder in den Auflageflächen besonders geformte Nuten, beispielsweise stufen- oder schneidenförmige Nuten zur Aufnahme der Dichtung herausarbeitet, was stets schwierige und kostspielige Bearbeitungsschritte sind.

Die Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung der im Hauptpatent beschriebenen biegsamen Dichtung, so daß sie im Gebrauch bessere Eigenschaften zeigt und mit Auflageflächen verwendet werden kann, die nur grob abgedreht, gefräst, mit Sandstrahl bearbeitet oder gegebenenfalls rohe Auflageflächen sind, wie sie beim Guß, Schmieden, Walzen, Sägen usw. entstehen. Die neue erfindungsgemäße Dichtung ermöglicht besonders eine Abdichtung von mindestens 10 lusec Helium, selbst wenn die Auflagefläche der Flansche oder derglei-

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chen örtlich erhebliche Dimensionsabweiehungen in der Größenordnung von 1/1O iron oder darüber aufweisen, bei annehmbaren Dichtungsdrücken, die sehr vergleichbar sind denjenigen^ die zur Begrenzung des Leckverlusts auf den gleichen Wert bei einer Metalldichtung erforderlich sind, die gegen sorgfältig abgedrehte Oberflächen mit einer Rauheit unter 1 _S6yttm erforderlich sind. Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Dichtung gemäß dieser Zusatzanmeldung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie an der Außenfläche des Außenmantels einen dritten Mantel von geringer Dicke aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten aufweist.

Vorzugsweise besteht der dritte Mantel aus einer Poly-tetrafluoräthylenbeschichtung. Statt dessen kann man diesen dritten Mantel aus Fluoräthylenpropylen, mit telomeren Harzen, Wachsen oder fluorierten Ölen oder aus jedem anderen Material mit vergleichbaren Schmiereigenschaften oder Benetzbarkeit herstellen.

Je nach dem Fall und dem gewählten Material kann der dritte Mantel am darunterliegenden zweiten oder Außenmantel haften oder im Gegenteil unabhängig von diesem sein, wobei das Aufbringen durch Abscheidung, Aufsprühen, überziehen oder durch jedes andere geeignete Verfahren erfolgen kann.

Weitere Eigenschaften einer Dichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und des Gebrauchs der betrachteten Dichtung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung. Hierin zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt mit Ansicht der Dichtung; die Fig. 2 und 3 Ausschnitte eines Längsschnitts in -wesentlich

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größerem Maßstab einer Dichtung gemäß der Hauptanmeldung (Fig.2) und gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung (Fig.3), wobei das Verhalten des zweiten oder äußersten Mantels gegenüber einer Dichtungsfläche beim Andrücken der Dichtung gezeigt ist.

Fig.1 zeigt besonders die im Hauptpatent beschriebene Dichtung, deren Einzelheiten daher nicht nochmals dargelegt sind. Diese Dichtung besteht,wie bereits angegeben, aus einer Seele aus einer in sich geschlossenen Spiralfeder 1 aus Metalldraht mit aneinanderstoßenden Spiralen und hoher axialer Steifheit. Diese Feder ist im Inneren eines ersten oder Innenmantels Z aus einem harten und wenig duktilen Material wie Flußstahl oder rostfreier Stahl angeordnet. Dieser Innenmantel weist die Form einer Torusfläche auf, die von einem nicht vollständigen Kreis erzeugt ist und eine seitliche Öffnung 2a bildet. Der Innenmantel 2. ist selbst von einem zweiten oder Zwischenmantel 3 umgeben (in der Hauptanmeldung als Außenmantel bezeichnet),, der wie der Innenmanrel die Form einer Torusflache hat, die von einem nicht vollständigen Kreis mit einer Lücke 2a erzeugt ist. Dieser zweite Mantel kann aus einem duktilen Material aus der Gruppe Aluminium, Blei, Kupfer, Nickel, Titan usw., bestehen.

Erfindungsgemäß ist der Zwischenmantel 3 an seiner Außenfläche selbst mit einem dritten oder Außenmantel 4 von sehr geringer Dicke, in der Größenordnung von /ti, beschichtet, der aus einem plastischen Material, wie Polytetrafluoräthylen oder jedem anderen entsprechenden Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten und vergleichbaren Schmiereigenschaften besteht. Der äußerste Mantel 4 kann am darunterliegenden Zwischenmantel 3 haften oder auch im Gegenteil nur wenig haften. Er kann auf jede geeig-

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nete physikalische oder chemische Weise, besonders durch Abscheidung, Aufspritzen oder Überziehen aufgebracht werden.

Fig. 2 zeigt die biegsame Metalldichtung entsprechend dem Hauptpatent gegen eine Auflagefläche 5 gedrückt, deren Oberflächenzustand einer Grobbearbeitung entspricht. Wie die Figui? zeigt, folgt der duktile Mantel 3 im wesentlichen der Form der Oberflächenunregelmäßigkeiten der Auflagefläche 5» ohne jedoch tief in diese Rauhigkeiten einzudringen, was die erhaltene Dichtung begrenzt· Tatsächlich wird das Kriechen des duktilen Materials dieses Zwischenmantels 3 sehr rasch durch die Druckerhöhung begrenzt, die erforderlich ist, um das Material in die größeren Narben oder Kratzer der Oberfläche eindringen zu lassen, da das Kriechen durch die Reibung der beiden aneinanderstoßenden Metalle begrenzt wird.

Dagegen zeigt Fig. 3 die der Zusatzanmeldung entsprechende Dichtung mit dem dritten oder äußersten Mantel 4 aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, was eine bessere Füllung der Streifen oder Kratzer der Auflagefläche 5 ermöglicht. Der Mantel 3 aus duktilem Metall kriecht leichter und ermöglicht, für eine gleiche Größe der Andruckkraft der Dichtung eine wesentlich bessere Abdichtung zu erreichen.

Die Anbringung eines äußeren dritten Mantels geringer Dicke aus einem Kunststoffmaterial auf dem zweiten duktilen Mantel der Dichtung erbringt also zahlreiche Vorteile. An erster Stelle verbessert sie die Abdichtung der Dichtung, die zwischen zwei Dichtflächen eingesetzt ist, die mit weiten Toleranzen bearbeitet sind, und verringert so wesentlich die Einspannkräfte, welche zum Erreichen des gewünschten Dichtheitsgrades notwendig sind. Die so ausgebildete Dichtung kann daher eine geringere Steifheit aufweisen und

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zu einem sehr wesentlichen Gewinn hinsichtlich der Einspannkraft führen, vobei der Zusammenbau der Dichtflächen und die Herstellung der Dichtheit insgesamt wirtschaftlicher erreicht werden. Ferner ermöglicht die Verwendung einer Dichtung aus Metall, die mit einem Kunststoffmantel überzogen ist, den Gebrauch von Dichtflächen mit sehr mittelmäßigem Oberfl ächenzus t and, wobei die Tiefe der auszufüllenden Rillen oder Kratzer bis 1/10 nun Tiefe erreichen kann, was jeden vorangehenden Arbeitsgang der Herstellung einer neuen Oberfläche vermeidet. Schließlich schützt der Außenmantel aus Kunststoffmaterial die Dichtung zusätzlich gegen Korosion oder äußere Verschmutzungen.

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Claims

Patentansprüche 1 ./'Biegsame Dichtung aus Metall, die eine Seele aus einer in sich geschlossenen Spiralfeder aus Metalldraht mit aneinanderstoßenden Spiralen und hoher axialer Kompressionsspannung, die im Ruhezustand eine Torusform hat,und einen die Feder umgebenden Innenmantel aus hartem und elastischem Material aufweist, der die Form einer Torusflache hat, die von einem nicht vollständigen Kreis erzeugt ist, und einen den Innenmantel außen umgebenden unabhängigen Mantel aus duktilem Metall aufweist, der ebenfalls im Ruhezustand die Form einer Torusf lache hat, die von einem nicht vollständigem Kreis erzeugt ist, gemäß Patentanmeldung P 22 41 273.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung auf der Außenfläche des zweiten Mantels (2) einen dritten Mantel (3) von geringer Dicke aus einem Material mit kleinem Reibungskoeffizienten aufweist,
2. Biegsame Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Mantel (3) aus einem Überzug aus Polytetrafluoräthylen besteht.
3. Biegsame Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Mantel (3) auf den zweiten Mantel (2) durch Abscheidung, Aufspritzen oder dünne Beschichtung aufgebracht ist.
4. Biegsame Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Mantel (3) eine Dicke in der Größenordnung von 1 Mikron (^tr\) aufweist.

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