DE3002140C2 - Kunststoffdichtring - Google Patents

Description

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Kunststoffdichtring für den Spalt zwischen einer Rohrhalteplatte und einem darin gelagerten Rohr eines Wärmetauschers, bestehend aus einem Halteteil mit einem winkelförmigen Profil, mit einem axialen und einem auf der Rohrhalteplatte aufliegenden, radialen Schenkel am einen Ende und einem einstückig mit dem Halteteil verbundenen umlaufenden Wulst am anderen, auf der dem abgedichteten Medium zugewandten Seite liegenden Ende, der auf der -Rohrhalteplatte und auf dem Rohr unter einer Vorspannung aufliegt, wobei der axiale Schenkel des Halteteils mit dem Wulst verbunden ist und der Abstand zwischen der Mittellinie des Wulstes und der ihm zugewandten Stirnfläche des radialen Schenkels 1,1- bis Ißmal so groß ist wie die Dicke der zugehörigen Rohrhalteplatte.

Ein Dichtring dieser Art ist aus FR-PS 15 95 096 bekannt. Dieser besteht aus Polytetrafluoräthylen und damit aus einem Werkstoff, der nur eine begrenzte Anschmiegsamkeit an unebene Oberflächen hat und sowie eine nur sehr geringe Elastizität. Die parallel auf der Oberfläche der abgedichteten Rohrhalteplatte aufliegenden stirnseitigen Flanschen vermögen sich deshalb nicht in der Weise daran anzuschmiegen, wie es erforderlich ist in bezug auf eine gute Abdichtung. Die Montage ist außerdem schwierig, und in vielen Fällen kommt es bereits beim Einsetzen des Dichtringes in die Rohrhalteplatte zu einer nicht tolerierbaren Beschädigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoffdichtring für das angesprochene Einsatzgebiet zu entwickeln, der einfach zu montieren und zu demontieren ist und der eine ausgezeichnete Dichtheit auch beim Auftreten von Relatrvbewegungen gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kunststoffdichtring der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Wulst ein kreisförmiges Profil aufweist mit einer radialen Erstreckung, die 1,1- bis l,6mal so groß ist wie die radiale Weite des zugehörigen Spaltes.

Die Oberflächen des sich in axialer Richtung erstreckenden Schenkels des Halteteils haben in jedem Falle einen Abstand von den sich parallel dazu erstreckenden Oberflächen der zugeordneten Bohrung bzw. des aufgenommenen Rohres. Der Halteteil weist dadurch eine gewisse relative Beweglichkeit sowohl in bezug auf das Rohr als auch in bezug auf die Halteplatte auf. Es ist bevorzugt die Dicke beider Schenkel des Profils des Halteteiles vergleichbar zu dimensionieren, und zwar auf einen Wert, der etwa der halben Breite des abgedichteten Spaltes entspricht

Der Wulst hat eine glatt ausgebildete Oberfläche, und er legt sich damit nach dem Einschlagen des Kunststoffdichtringes in die zugeordnete Bohrung mit auf dem ganzen Umfang gleichmäßiger Flächenpressung an die Kante zwischen der Bohrung und der dem abgedichteten Medium zugewandten Oberfläche der Rohrhalteplatte an. Die erzielte Flächenpressung erhöht sich nochmals nach dem Einsetzen des abgedichteten Rohres, und sie kann ohne weiteres Werte erreichen, bei denen es in geringem Maße zu einer plastischen Deformierung des Werkstoffes des Wulstes kommen kann. Eine solche Deformierung ist jedoch nicht nachteilig, sondern es werden dadurch Unregelmäßigkeiten der Rohrhalteplatte ausgeglichen mit dem Ergebnis eines guten Abdichtungseffektes.

Der Wulst wird auf der Innenseite mit einer aus der maßlichen Abstimmung resultierenden Kraft gegen das abgedichtete Rohr angepreßt Die Abdichtungszone befindet sich dabei in einem Abstand vor der Vorderseite der Rohrhalteplatte, was dazu führt, daß die Anpreßkraft zusätzlich durch den anstehenden statischen Druck des abgedichteten Mediums überlagert wird. Diese gegenseitige Überlagerung zweier Kräfte führt offenbar dazu, daß auch im Bereich des abgedichteten Rohres ein guter Abdichtungseffekt erzielt wird.

Um beim Einbau der Rohre eine Beschädigung des Wulstes zu verhindern, wird es bevorzugt. Rohre mit einer glattwandigen Oberfläche zu verwenden. Eine ausreichende Oberflächengüte ist bei den häufig in Wärmetauschern verwendeten Kupfer- bzw. Edelstahlbzw. Glasrohren ohnehin gegeben. Sofern derartige Rohre zur Anwendung kommen erübrigt sich die Anwendung von Gleitmitteln. Eine ausreichende Kompensierung der aus Temperaturwechseln resultierenden Längenänderungen ist in diesen Fällen ohne weiteres gewährleistet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Wulst eine in axialer Richtung zum Medium hin geöffnete, in Verlängerung des axialen Schenkels angeordnete, umlaufende Nut aufweist und daß der Abstand des Nutgrundes von der dem Wulst zugewandten Stirnfläche des radi?Ien Schenkels kleiner ist als die Dicke der zugehörigen Rohrhalteplatte. Durch diese Maßnahme wird einerseits die Elastizität des Wulstes in bezug auf die abgedichteten Flächen

verbessert. Andererseits werden die hydraulisch wirksamen Oberflächen vergrößert. Ober die das abgedichtete Medium die Anpreßkraft des Wulstes an die abgedichteten Flächen zu erhöhen vermag. Zweckmäßigerweise ist der Nutgrund abgerundet. Insbesondere einer denkbaren Beschädigung des Wulstes unter dem Einfluß von Kerbwirkungen wird hierdurch erfolgreich begegnet. Die Breite der Nut soll vorzugsweise das 0,4- bis 0,5fache der radialen Erstreckung des Wulstes betragen. Es wurde gefanden, daß sich insbesondere mit Kunststoffdichtringen einer entsprechenden Dimensionierung eine ausgezeichnete Abdichtwirkung erzielen läßt

Die Zeichnung nimmt Bezug auf eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Kunststoffdichtringes. Dieser ist in längsgeschnittener Darstellung wiedergegeben, und zwar in eiaer Einbausituation, in der der Spalt zwischen der Bohrung in einer Rohrhaltepiatte 1 und einem darin gelagerten Glasrohr 5 abzudichten ist Die Seite höheren Druckes ist in der Darstellung mit 7 bezeichnet, die Seite niederen Druckes mit S.

Der rotationssymmetrisch ausgebildete Iiunststoffdichtring 6 besteht aus Polytetrafluorethylen, d. h. aus einem Kunststoff, der nur sehr geringe elastische Eigenschaften hat Er liegt auf der rechten Seite mit einem umlaufenden Flansch 2 auf der Stirnseite der Rohrhalteplatte 1 auf, und er hat auf dieser Seite keinerlei Berührung mit der Außenwandung des Glasrohres 5.

Auf der linken Seite ist das Profil des Wulstes kreisförmig ausgebildet, und es liegt einerseits auf dem Außenumfang des Glasrohres auf, andererseits auf der umlaufenden Kante, die durch die gegenseitige Durchbrechung der Bohrung und der Stirnfläche der J5 Rohrhalteplatte 1 gebildet wird.

Der Wulst weist eine in axialer Richtung geöffnete, umlaufende, U-förmige Nut 4 auf, deren Nutgrund gerundet ist. Der Abstand zwischen dem Nutgrund und der ihm zugewandten Stirnfläche des umlaufenden Flansches 2 isi kleiner als die Dicke der Rohrhalteplatte 1. Neben einer Verbesserung der elastischen Nachgiebigkeit des Wulstes 3 in bezug auf die abgedichteten Flächen wird hierdurch erreicht, daß die Anpreßung des Wulstes 3 gegen diese Flächen in Abhängigkeit von dem anstehenden hydraulischen oder pneumatischen Druck gleichförmig erhöht wird. Es wird dadurch auch bei hohen Drücken ein gutes Abdichtungsergebnis erzielt.

Der Wulst liegt im Bereich des Innendurchmessers mit einer Rundung auf dem Außenmantel des ~>n Glasrohres auf, die in axiaier Richtung beiderseits gleich ausgebildet ist Das Glasrohr kann deshalb in beiden Richtungen gleichgut bewegt werden, was insbesondere in bezug auf eine vereinfachte Montage von Bedeutung ist. Auch der Ausgleich unterschiedlicher Wärmeaus- y> dehnung wird durch dieses Merkmal in besonderer Weise begünstigt.

Die Montage wird in der folgenden Schrittfolge vorgenommen:

Zunächst wird in die Bohrung der Robrhalteplatte 1 der Kunststoffdichtring 6 von der Seite niederen Druckes ausgehend eingesetzt Dabei muß gewährleistet sein, daß die dem Wulst zugewandte Stirnfläche des sich in radialer Richtung erstreckenden Schenkels des Profils des Halteteils auf der Außenseite der Rohrhalteplatte 1 aufliegt Nur in diesem Falle ist gewährleistet, daß der Wulst 3 der Kante 9 der Rohrhalteplatte in der optimalen Position zugeordnet ist

Im nächsten Schritt wird das abgedichtete Rohr 5 in die Öffnung des Kunststofdichtringes eingeschoben, wodurch der Wulst 3 mit einer Vorspannkraft gegen die Kante 9 und gegen die Oberfläche des Rohres angepreßt wird. Die Richtung, in der das Rohr eingeschoben wird, ist dabei wegen der kreisförmigen Ausbildung des Profils des Wulstes beliebig, und sie kann von rechts oder von links erfolgen. Insbesondere in bezug auf eine Verwendung des Kunststoffdichtringes in Wärmetauschern ist dieses Merkmal von großer Bedeutung, weil dadurch Verkanttilgen und daraus resultierende Undichtigkeiten des KuMfrtoffdichtringes vermieden werden. Das Profil des Kunststoffdichtringes weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden Schenkel auf mit einer radialen Breite, die etwa 0,45mal so breit ist wie die Weite des abgedichteten Spaltes. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen haben jeweils einen Abstand voneinander, wodurch gewährleistet ist, daß der die eigentliche Abdichtung bewirkende Wulst sich in optimaler Weise an die abzudichtenden Kanten anschmiegt

Der Wulst weist eine in axialer Richtung gegenüber dem abzudichtenden Raum geöffnete Nut auf, die in der gemeinsamen Symmetrieachse des Wulstes und des sich in axialer Richtung erstreckenden Schenkels des Halteteiles angeordnet ist Das Profil des Nutgrundes ist abgerundet, und es weist eine Oberfläche auf, die sich im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Wulstes erstreckt Der axiale Abstand zwischen dem N'.Hgrund und der ihm zugewandten Stirnfläche der Flansches des Halteteiles ist kleiner als die Breite der Halteplatte. Hie:durch wird die Anpressung des Wulstes an die abgedichteten Flächen zusätzlich erhöht

Die Verwendung des erfindungsgemäßer; Kunststoffdichtringes gewährleistet neben einer einfachen Montierbarkeit eine besonders gute Abdichtwirkung, wobei es ein hervorzuhebender Vorteil ist, daß hinsichtlich der Maßhaltigkeit der abgedichteten Teile keine höheren Anforderungen gestellt werden als bisher üblich. Sie behindert nicht die Anwendung zusätzlicher Korrosionsschutzmittel, beispielsweise die Anordnung einer Folie aus PTFE auf der dem abgedichteten Medium zugewandten Stirnfläche der Rohrhalteplatte. Der Kuns'sioffdichtring kann aus beliebigen Werkstoffen bestehen. Bevorzugt werden jedoch Werkstoffe, die in gewisser Hinsicht plastische Eigenschaften haben, beispielsweise Polypropylen oder Polyteirafluoräthylen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kunststoffdichtring für den Spalt zwischen einer Rohrhalteplatte und einem darin gelagerten Rohr eines Wärmetauschers, bestehend aus einem Halteteil mit einem winkelförmigen Profil mit einem axialen und einem auf der Rohrhalteplatte aufliegenden, radialen Schenkel am einen Ende und einem einstückig mit dem Halteteil verbundenen umlaufenden Wulst am anderen, auf der dem abgedichteten |₀ Medium zugewandten Seite liegenden Ende, der auf der Rohrhalteplatte und auf dem Rohr unter einer Vorspannung aufliegt, wobei der axiale Schenkel des Halteteils mit dem Wulst verbunden ist und der Abstand zwischen der Mittellinie des Wulstes und der ihm zugewandten Stirnfläche des radialen Schenkels 1,1- bis l,3mal so groß ist wie die Dicke der zugehörigen Rohrhalteplatte, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (3) ein kreisförmiges Profil aufweist mit einer radialen Erstreckung, die 1,1- bk l,6mal so groß ist wie die radiale Weite des zugehörigen Spaltes.

2. Kunststoffdichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (3) eine in axialer Richtung zum Medium hin geöffnete, in Verlangerung des axialen Schenkels angeordnete, umlaufende Nut (4) aufweist und da& der Abstand des Nutgrundes von der dem Wulst (3) zugewandten Stirnfläche des radialen Schenkels kleiner ist als die Dicke der zugehörigen Rohrhalteplatte (1).

3. Kunststoffdichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund abgerundet ist.

4. Kunststoffdichtrir.g nacl? den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (4) das 0,4- bis O^fache der radial· η Erstreckung des Wulstes (3) beträgt