DE2616512A1

DE2616512A1 - Flanschdichtung

Info

Publication number: DE2616512A1
Application number: DE19762616512
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Tueckmantel
Original assignee: Kempchen and Co GmbH
Current assignee: Kempchen and Co GmbH
Priority date: 1976-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1977-10-20
Also published as: JPS52126524A; FR2348427B1; ATA214777A; AT354200B; JPS5535586B2; IT1085349B; DE2616512C3; GB1527577A; US4109923A; FR2348427A1; CA1050585A; DE2616512B2

Description

Patentanmeldung
Kempchen & Co. GmbH
4200 Oberhausen,.
Alleestraße 4

Flanschdichtung

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Flanschdichtung mit (im unverformten Zustand) parallelen Dichtungsflächen an den Flanschen und dazwischen angeordnetem, metallischem Dichtungseinbau, der aus einem Tragring aus Stahl besteht und oberseitig und unterseitig eine umlaufende Ringnut aufweist, in die ein Dichtring eingelegt ist.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Flanschdichtungen (US-PS 31 58 380) ist der metallische Tragring innenseitig mit einer tiefen, radialen Nut versehen, die am Tragring selbst

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gleichsam zwei federnde Flanschen bildet. Diese tragen oberseitig bzw. unterseitig die umlaufenden Ringnuten. In den Ringnuten liegen aus Gummi oder ähnlichen Werkstoffen gebildete Dichtungsringe, deren Oberfläche aus zwei Wellenbergen und einem Wellental besteht. Im Dichtzustand sind die Wellenberge plattgedrückt, so daß der verformte Dichtungswerkstoff das Wellental ausfällt und der Dichtring im ganzen eben an der Dichtfläche des zugeordneten Flansches anliegt. Die federnden Flansche des Tragringes sollen vom Druck in der abgedichteten Rohrleitung beaufschlagt uni dadurch mit den Dichtringen gegen die Dichtungsfläche an dem zugeordneten Flansch gedrückt werden. Das ist zumindest dann nicht praktikabel, wenn die Flanschdichtung insgesamt verhältnismäßig hohe Temperaturen aufzunehmen hat und folglich mit Gummi oder ähnlichen Dichtungswerkstoffen für die Dichtringe nicht gearbeitet werden kann. Ersetzt man bei der bekannten Ausführungsform die Dichtringe aus einem ganzmetallischen, wenn auch unter dem Einfluß der Dichtkräfte verformbaren Dichtungswerkstoff, z.B. Silber, Kupfer oder Blei, so wird eine befriedigende Dichtungsfunktion nicht erzielt. Die VerformungsVerhältnisse im Dichtzustand sind weder definiert noch reproduzierbar. Folglich arbeitet man in der Praxis, wenn es sich um die Aufnahme hoher Temperaturen und um die Aufnahme von über lange Zeiträume ohne entlastenden Innendruck wirkenden, hohen Verschraubungskräften handelt, mit anderen Dichtungseinbauten, nämlich mit sog. Kammprofi!dichtungen. Diese bestehen aus zwischen

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den Flanschen abzuordnenden, umlaufenden Ringen, deren Oberseite und Unterseite im Achsialschnitt sägezahnförmig profiliert ist, und aufgelegten Dichtungsringscheiben aus Silber, Kupfer, Blei oder ähnlichen, vergleichsweise weichen Metallen. Das ist aus mehreren Gründen der Kritik offen. Einerseits sind die Kammprofilringe notwendigerweise verhältnismäßig breit, so daß zur Erreichung einer befriedigenden Dichtwirkung verhältnismäßig große Kräfte auf den Dichtungseinbau und damit auf die Flansche ausgeübt werden müssen, was störende, wenn auch im allgemeinen nur elastische Verformungen zur Folge hat. Nichtsdestoweniger und gerade deshalb sind die Dichtkräfte und folglich auch die Dichtwirkung an den einzelnen Kämmen nicht definiert. Die im Ergebnis erreichte Dichtwirkung ist kaum reproduzierbar. Es müssen daher erhebliche Unsicherheiten in Kauf genommen werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flanschdichtung der eingangs beschriebenen Gattung so weiter auszubilden, daß sie bei Einsatz von Dichtringen aus einem metallischen Werkstoff reproduzierbar zu definierten DichtungsVerhältnissen führt, und zwar bei kleinen, wohlbestimmten Dichtkräften. Diese Dichtung soll gleichzeitig aber auch in der Lage sein, den gerade bei großen Durchmessern und Drücken auftretenden erheblichen Verschraubungskräften standzuhalten, und zwar auch langzeitlich sowie bei hohen Temperaturen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Tragring zumindest im außenseitigen Anschluß an die oberseitige bzw. unterseitige Ringnut angeschrägte Tragflächen aufweist, die die Tragringdicke nach außen hin reduzieren, und daß der aus Metall bestehende Dichtring als Stauchdichtung ausgeführt ist. Vorzugsweise werden spezielle Verhältnisse verwirklicht, und zwar so, daß die Dichtungsringe im unverformten Zustand eine axiale Dicke aufweisen, welche die Tiefe der zugeordneten Ringnut um etwa 20 % überragt, und daß das Volumen der Dichtringe um etwa 1 bis 5 %, vorzugsweise etwa 3 %, größer ist als das Volumen der zugeordneten Ringnut. - Stauchdichtung bezeichnet ein besonderes Dichtungsphänomen an den wechselwirkenden Flächen von Dichtring und Dichtfläche am zugeordneten Flansch: Verwandelt man ein Quadrat vorgegebenen Flächeninhaltes in einen Kreis gleichen Flächeninhaltes, so wird bekanntlich der Umfang kleiner. Hat ein Dichtring, z.B. entsprechend quadratischen Querschnitt und wird er im Dichtzustand zu einem Ring mit kreisförmigem Querschnitt verformt, der gleiches Volumen aufweist, so wird die Oberfläche entsprechend kleiner. Sie erfährt beim Einleiten des Dichtzustandes eine Stauchung. In der Wechselwirkung mit einer zugeordneten Dichtfläche dringt das gestauchte Material gleichsam in die Mikrostruktur der Dichtfläche am Flansch ein, so daß eine absolute ' Abdichtung erreicht wird. Es läßt sich also sagen, daß ein j Dichtring dann als Stauchdichtung ausgebildet ist, wenn er iml unverformten Zustand gegenüber der zugeordneten Dichtfläche ,

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eine Oberfläche aufweist, die größer ist als im Dichtzustand. Das ist ein erster Effekt der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Flanschdichtung. Hinzu kommt die beschriebene Abschrägung der Tragflächen. Tatsächlich erfahren die Flansche bei der Herstellung des Dichtzustandes stets eine mehr oder
weniger große Verformung. Sie werden durch die Verschraubungskräfte nach Art von Tellerfedern beansprucht und erfahren oft erhebliche Stülpmomente. Infolge der beschriebenen Anschrägung funktionieren die Dichtringe bei dieser Verformung gleichsam als Gelenkpunkte und jedenfalls so,
daß an den Dichtringen wohldefinierte Dichtkräfte angreifen. Abstützung an den Tragflächen tritt nicht auf.

Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren
Ausbildung und Gestaltung. So ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten trapezförmigen Querschnitt, die Dichtringe eine entsprechend trapezförmige Basis sowie eine Firstfläche aufweisen, die die Trapezform zu einem Fünfeck ergänzt. Besitzen die Dichtringe dazu einen regelmäßig fünfeckigen Querschnitt, dem die Ringnuten angepaßt sind, so lassen sich die Dichtringe auch besonders einfach montieren und wieder demontieren, - wenn sie beispielsweise aus einem Edelmetall bestehen und nach Demontage einer Rohrleitung oder Austausch eines Dichtungseinbaus zurückgewonnen werden sollen.

Die erreichten Vorteile resultieren aus der Tatsache, daß eine erfindungsgemäße Flanschdichtung sich durch hervor-

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ragende Dichtwirkung auszeichnet. Diese hervorragende Dichtwirkung resultiert aus den definierten Verformungsverhältnissen bei der Herstellung des Dichtzustandes und aus der Ausbildung der Dichtringe als Stauchdichtung in Kombination. Von besonderem Vorteil ist, daß die unterschiedlichen Funktionen, welche die erfindungsgemäße Flanschdichtung zu erfüllen hat, auch werkstoffmäßig sauber getrennt sind. So besteht bei Einsatz im Hochtemperaturgebiet der Tragring aus einem warmfesten oder hochwarmfesten Stahl und bestehen die Dichtringe z.B. aus einem hitzebeständigen Werkstoff hoher Temperaturstandfestigkeit und hoher Zeitstandfestigkeit, z.B. aus Silber, Weichnickel und dergl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Rohrleitung mit erfindungsgemäßer Flanschdichtung im unverformten Zustand,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 im Dichtzustand.

Die in den Figuren dargestellte Flanschdichtung besitzt im unverformten Zuwtand parallele Dichtungsflächen 1, 2 und einen dazwischen angeordneten, metallischen Dichtungseinbau. Die Figur zeigt nur die linke Seite einer entsprechenden Rohrleitung 3. Der Dichtungseinbau besteht aus einem Trag-

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ring 4 aus Stahl. Oberseitig und unterseitig ist eine umlaufende Ringnut 5 vorgesehen, in die Ringnuten 5 sind Dichtringe 6 eingelegt. Der Tragring 4 besitzt zumindest im außenseitigen Anschluß an die oberseitige bzw. untersei tige Ringnut 5 angeschrägte Tragflächen 7. Im Ausführungsbeispiel sind auch innenseitig die Tragflächen 7 angeschrägt, was sich aus fertigungstechnischen Gründen empfiehlt. Die Anschrägung der Tragflächen 7 ist stark übertrieben dargestellt. Sie beträgt in der Wirklichkeit nur ein oder wenige Grade. Jedenfalls ist die Anordnung so getroffen, daß die Tragringdicke D nach außen hin reduziert wird. Der aus Metall bestehende Dichtring 6 ist als Stauchdichtung ausgeführt. Die Funktion einer Stauchdichtung ist einleitend erläutert worden. Sie beruht darauf, daß die Dichtringe 6 im unverformten Zustand gegenüber der Dichtungsfläche am zugeordneten Flansch 8 bzw. 9 eine Oberfläche aufweisen, die größer ist als im Dichtzustand. Das Volumen jedes Dichtringes soll einige Prozent größer sein als das Nutvolumen. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzen die Ringnuten 5 trapezförmigen Querschnitt. Die Dichtringe 6 besitzen eine entsprechende trapezförmige Basis 10 und außerdem eine Firstfläche 11, die die Trapezform zum Fünfeck ergänzt. Dabei zeigen die Figuren Dichtringe 6, die regelmäßig fünfeckigen Querschnitt aufweisen. Die Ringnuten 5 sind angepaßt. Die Dichtringe 6 mögen aus Silber bestehen, sie können aber auch aus Kupfer, Blei oder dergl. aufgebaut sein. i

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Claims

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Patentansprüche :

Flanschdichtung mit im unverformten Zustand parallelen Dichtungsflächen und dazwischen angeordnetem, metallischem Dichtungseinbau, der aus einem Tragring aus Stahl besteht und oberseitig und unterseitig eine umlaufende Ringnut aufweist, in die ein Dichtring eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (4) zumindest im außenseitigen Anschluß an die oberseitige bzw. unterseitige Ringnut (5) angeschrägt Tragflächen (7) aufweist, welche die Tragringdicke (D) nach außen hin reduzieren, und daß der aus Metall bestehende Dichtring (6) als Stauchdichtung ausgeführt ist.
2. Flanschdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (6) im unverformten Zustand eine axiale Dicke aufweisen, welche die Tiefe der zugeordneten Ringnut

(5) um etwa 20 % überragt, und daß das Volumen der Dichtringe (6) um etwa 1 bis 5 %, vorzugsweise etwa 3 %, größer ist als das Volumen der zugeordneten Ringnut (5).
3. Flanschdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (5) trapezförmigen Querschnitt, die Dichtringe (6) eine entsprechend trapezförmige Basis (10) sowie eine Firstfläche (11) aufweisen,

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die die Trapezform zum Fünfeck ergänzt.
4. Flanschdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (6) regelmäßig fünfeckigen Querschnitt besitzen und die Ringnuten (5) angepaßt sind.

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