DE3149753C2

DE3149753C2 - Sealing ring for flange seals

Info

Publication number: DE3149753C2
Application number: DE19813149753
Authority: DE
Inventors: Uwe 5830 Schwelm Maurer; Johann Dipl.-Ing. 4200 Oberhausen Neumann
Original assignee: Kempchen & Co 4200 Oberhausen De GmbH; Schwelmer Eisenwerk Mueller & Co 5830 Schwelm De GmbH
Current assignee: Kempchen & Co 4200 Oberhausen De GmbH; Schwelmer Eisenwerk Mueller & Co 5830 Schwelm De GmbH
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE3149753A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtungsring für Flanschdichtungen, und zwar insbesondere für Flanschdichtungen mit emaillierten Dichtflächen. Der Dichtungsring besitzt einen aus einem federnden metallischen Band mit abgewinkeltem oder bogenförmigem Profil gewickelten Spiralring. Zumindest einige der Spiralwindungen weisen Zwischenlagen aus einem verformungsfähigen nichtmetallischen Werkstoff, wie Polytetrafluoräthylen und/oder Glaskeramik, auf. Auf den Spiralring sind dichtflächenseitig Ringscheiben aufgelegt, die aus einem Werkstoff mit hohem Koeffizienten der Oberflächenreibung bestehen. Das Aggregat aus Spiralring und Dichtscheibe ist dichtflächenseitig sowie zumindest zur Flanschinnenseite hin durch eine Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen abgedeckt. Die Ringscheiben bestehen aus IT-Material und/oder Sintermetall-Vlies.The invention relates to a sealing ring for flange seals, in particular for flange seals with enamelled sealing surfaces. The sealing ring has a spiral ring wound from a resilient metallic band with an angled or curved profile. At least some of the spiral windings have intermediate layers made of a deformable non-metallic material such as polytetrafluoroethylene and / or glass ceramic. Ring disks made of a material with a high coefficient of surface friction are placed on the sealing surface side of the spiral ring. The assembly of spiral ring and sealing washer is covered on the sealing surface side and at least on the inside of the flange by a cover made of polytetrafluoroethylene. The ring disks are made of IT material and / or sintered metal fleece.

Description

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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Dichtungsring für Flapschdichtungen, insbesondere für Flanschdichtungen mit emaillierten Dichtflächen — mit aus einem federnden metallischen Band mit abgewinkeltem oder bogenförmigem Profil gewickeltem Spiralring, der zur Flanschinnenseite hin durch eine Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen abgedeckt ist, wobei zumindest einige Spiralwindungen Zwischenlagen aus einem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff aufweisen. — Emaillierte Flansche und folglich emaillierte Dichtflächen sind insbesondere im Apparatebau der chemischen Verfahrenstechnik gebräuchlich, wo die mit den Reaktanten in Berührung kommenden Flächen emailliert sind. Das metallische Band solcher Dichtungsringe besteht aus Stahl, insbesondere austenitischem Stahl, Bronze oder üblichen Werkstoffen. Bei einem bekannten gattungsgemäßen Dichtungsring (US-PS 31 17 795 liegt die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen auch nicht flächenseitig auf dem Spiralring auf. Der Spiralring ist mit der Umhüllung unmittelbar zwischen den Dichtflächen angeordnet. Die verformungsfähige, nichtmetallische Zwischenlage besteht aus Asbeststreifen. Sie erfährt beim Verschrauben der Flansche zusammen mit dem metallischen Band eine Verformung nach Maßgabe der Dichtkraft und bewirkt durch Kontakt mit den Dichtflächen die Dichtung. Das alles hat sich an sich bewährt, ist jedoch unter speziellen Einsatz- und Betriebsverhältnissen verbesserungsbedürftig, nämlich dort, wo das inkompressible Polytetrafluoräthylen der Umhüllung unter dem Einfluß von Druck, Temperatur und hoher Dichtkraft zwischen den Dichtflächen von den Seitenkanten der Windungen des Spiralrings durchdrungen wird und daher im Laufe der Zeit die Dichtwirkung verlorengehtThe invention relates generically to a sealing ring for flap seals, in particular for Flange seals with enamelled sealing surfaces - made from a resilient metallic band with an angled or curved profile wound spiral ring, which is made of a casing towards the inside of the flange Polytetrafluoroethylene is covered, with at least some spiral turns intermediate layers of one Have deformable, non-metallic material. - Enamelled flanges and consequently enamelled Sealing surfaces are used especially in chemical process engineering, where the with surfaces that come into contact with the reactants are enameled. The metallic band of such sealing rings consists of steel, in particular austenitic steel, bronze or conventional materials. At a known generic sealing ring (US-PS 31 17 795 is the envelope made of polytetrafluoroethylene also not on the surface of the spiral ring. Of the Spiral ring is arranged with the envelope directly between the sealing surfaces. The deformable, non-metallic liner consists of asbestos strips. She learns when screwing the flanges together with the metallic band a deformation according to the sealing force and caused by Contact with the sealing surfaces the seal. All of this has proven itself in itself, but is under special Use and operating conditions in need of improvement, namely where the incompressible polytetrafluoroethylene the envelope under the influence of pressure, temperature and high sealing force between the Sealing surfaces is penetrated by the side edges of the turns of the spiral ring and therefore in the course of the Time the sealing effect is lost

Bei den bekannten Dichtungsringen ist daher unter speziellen Einsatz- und Betriebsverhältnissen die erreichte Dichtung nicht hinreichend langfristig und sicher. Das kann dort der Fall sein, wo die Dichtflächen ihrerseits sehr glatt sind sowie einen geringen Koeffizienten der Oberflächenreibung aufweisen. Insbesondere emaillierte Dichtflächen besitzen oft einen sehr geringen Koeffizienten der Oberflächenreibung. Sie sind darüber hinaus häufig durch unterschiedliche Emailledicke uneben.In the case of the known sealing rings, the achieved one is therefore under special use and operating conditions Seal not sufficiently long-term and secure. This can be the case where the sealing surfaces in turn are very smooth and have a low coefficient of surface friction. In particular Enamelled sealing surfaces often have a very low coefficient of surface friction. she are also often uneven due to different enamel thicknesses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Dichtungsring so weiter auszubilden, daß eine unter allen Einsatz- und Betriebsverhältnissen langfristig sichere Dichtwirkung erreicht wird.The invention is based on the object of developing a sealing ring of the generic type in such a way that that a long-term, safe sealing effect is achieved under all conditions of use and operation.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß auf den Spiralring dichtflächenseitig Ringscheiben aufgelegt sind, die aus einem Werkstoff mit hohem Koeffizienten der Oberflächenreibung bestehen, und daß die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen über die Ringscheiben geführt ist — Bei einem erfindungsgemäßen Dichtungsring wird die Abdichtung gleichsam durch die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen bewirkt Überraschenderweise verliert die Umhüllung des Aggregates aus Spiralring und Ringscheiben ihre Dichtungsfunktion durch Kriechen oder Fließen auch langfristig nicht mehr, weil nämlich der hohe Koeffizient der Oberflächenreibung dieses und die Zerstörung der Umhüllung durch das Eindringen der Randkanten der Spitalwindungen verhindert Es versteht sich von selbst daß die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen ihrerseits nicht zu dick sein darf. Das läßt sich von Fall zu Fall einfach experimentell ermitteln. Für die üblichen Anwendungsfälle besitzt die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen eine Dicke von etwa 0,5 mm im Dichtflächenbereich. Im Rahmen der beschriebenen Kombination erfüllt der Spiralring eine andere Funktion als bei der bekannten Ausführungsform. Die einzelnen Spiralwindungen des metallischen Bandes, welches ein abgewinkeltes oder bogenförmiges Profil aufweist, funktionieren gleichsam als ein System von umlaufenden, parallelgeschalteten Federn, die wegen der Zwischenlage aus dem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff in diesem Bereich hinreichend unabhängig voneinander in Richtung gegen die Dichtflächen wirken und sicherstellen, daß die Dichtkraft mit über die gesamte Breite des Dichtungsringes ausreichend homogener Flächenpressung wirkt, und zwar auch dann, wenn die Flansche selbst unter dem Einfluß der Dichtkräfte bzw. Verschraubungskräfte eine Verformung erfahren. Die Zwischenlage wirkt zwischen diesen Federn gleichsam als Gleitzwischenlage, erfüllt aber ihrerseits keine Dichtungsfunktion mehr. Besonders bewährt haben sich Zwischenlagen aus Polytetrafluoräthylen und/oder Glaskeramik. Die homogene Flächenpressung in Verbindung mit dem hohen Koeffizienten der Oberflächenreibung der Ringscheiben verhindern wirksam und langfristig jedes störende Kriechen oder Fließen des Werkstoffes der Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen. Bei emaillierten Dichtflächen werden auch emaillierungsbedingte Öberflächenungenauigkeiten in Form von Wellungen 0. dgl. infolge der Federwirkung der Spiralwindungen und der Anpassungsfähigkeit der Umhüllung ausgeglichen, ohne daß die homogene Flächenpressung beeinträchtigt wird.To solve this problem, the invention teaches that on the sealing surface side of the spiral ring washers are placed, which consist of a material with a high coefficient of surface friction, and that the casing made of polytetrafluoroethylene is passed over the annular disks - in an inventive Sealing ring, the seal is effected, as it were, by the polytetrafluoroethylene envelope Surprisingly, the sheathing of the unit consisting of the spiral ring and ring disks loses its Sealing function by creeping or flowing no longer even in the long term, because namely the high coefficient the surface friction of this and the destruction of the envelope by the penetration of the edge edges of the It goes without saying that the envelope made of polytetrafluoroethylene itself must not be too thick. That can be done on a case-by-case basis simply determine experimentally. For the usual applications, the envelope is made of polytetrafluoroethylene a thickness of about 0.5 mm in the sealing surface area. As part of the combination described the spiral ring fulfills a different function than in the known embodiment. The individual spiral turns the metallic band, which has an angled or curved profile, function as a system of revolving, parallel-connected springs, which because of the Intermediate layer made of the deformable, non-metallic material is sufficient in this area act independently of each other in the direction against the sealing surfaces and ensure that the sealing force acts with a sufficiently homogeneous surface pressure over the entire width of the sealing ring, and even if the flanges themselves under the influence of the sealing forces or screwing forces a Experience deformation. The intermediate layer acts between these springs, as it were, as a sliding intermediate layer, fulfilled but for their part no longer a sealing function. Intermediate layers made of polytetrafluoroethylene have proven particularly useful and / or glass ceramic. The homogeneous surface pressure in connection with the high Coefficients of surface friction of the ring disks effectively and in the long term prevent any disruptive Creep or flow of the material of the cover made of polytetrafluoroethylene. With enamelled sealing surfaces surface inaccuracies caused by enamelling in the form of corrugations, etc., as a result of the The spring action of the spiral windings and the adaptability of the envelope are balanced without the homogeneous surface pressure is impaired.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bestehen die Ringscheiben aus IT-Material (zum Werkstoff IT vgl. DIN 3754). Die Ringscheiben könnenAccording to a preferred embodiment of the invention, the ring disks are made of IT material (for Material IT see DIN 3754). The washers can

aber auch aus Sintermetall-Vlies bestehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Ringscheiben mit einer tinlage aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht zu versehen, die stabilisierend wirkt Die Umhüllung kann eine geschlossene Umhüllung sein.but also consist of sintered metal fleece. It is within the scope of the invention to provide the annular disks with a inlay made of wire mesh or wire mesh, which has a stabilizing effect be a closed envelope.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigt in schematischer DarstellungIn the following the invention is illustrated by means of a drawing which shows only one exemplary embodiment explained in more detail It shows in a schematic representation

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring,F i g. 1 shows an axial section through an inventive Sealing ring,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der F ig. 1.F i g. 2 shows another embodiment of the subject matter of FIG. 1.

Die in den Figuren dargestellten Dichtungsringe sind für Flanschdichtungen bestimmt Es mag sich dabei insbesondere um Flanschdichtungen mit emaillierten Dichtflächen handeln, wie sie im Apparatebau der chemischen Verfahrenstechnik gebräuchlich sind. Der Dichtungsring ist aus mehreren Bauteilen -mfgebaut Man erkennt zunächst einen aus federnden, metallischen Band 1 mit im Ausführungsbeispiel abgewinkeltem Profil gewickelten Spiralring 2. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Spiralwindungen im Bereich der Mitte Zwischenlagen 3 aus einem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff. Es mag sich dabei um Polytetrafluorethylen und/oder Glaskeramik handeln. Auf den Spiralring 2 sind dichtflächenseitig jeweils Ringscheiben 4 aufgelegt Diese bestehen aus einem Werkstoff mit hohem Koeffizienten der Oberflächenreibung. Das Aggregat aus Spiralring 2 mit ZwischenlagenThe sealing rings shown in the figures are intended for flange seals. It may be true especially flange seals with enamelled sealing surfaces, as used in apparatus engineering chemical engineering are common. The sealing ring is made up of several components -mf One recognizes first of all a resilient, metallic band 1 with angled in the exemplary embodiment Profile wound spiral ring 2. In the exemplary embodiment, the spiral windings have in the area of the middle Intermediate layers 3 made of a deformable, non-metallic material. It may be about Act polytetrafluoroethylene and / or glass ceramic. On the spiral ring 2 are each sealing surface side Ring disks 4 placed on top These consist of a material with a high coefficient of surface friction. The unit from spiral ring 2 with intermediate layers

ίο 3 und Ringscheiben 4 ist dichtflächenseitig sowie im Ausführungsbeispiel zur Flanschinnenseite hin durch eine Umhüllung 5 aus Polytetrafluorethylen abgedeckt. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 mögen die Ringscheiben 4 aus IT-Material bestehen. Bei der Ausführungsform nach Fig.2 mögen sie aus einem Sintermetall-Vlies bestehen, wobei in Fig.2 auch angedeutet wurde, daß die Ringscheiben 4 eine Einlage 6 aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht besitzen, die stabilisierend wirkt Die Umhüllung 5 besitzt im Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Querschnitt mit einem U-Steg 7, der wulstartig verdickt ist.ίο 3 and washers 4 is on the sealing surface side and in Embodiment covered on the inside of the flange by a casing 5 made of polytetrafluoroethylene. In the embodiment according to FIG. 1, the annular disks 4 may consist of IT material. In the Embodiment according to Figure 2 like them from one There are sintered metal fleece, it was also indicated in Figure 2 that the annular disks 4 are an insert Have 6 made of wire mesh or wire mesh, which has a stabilizing effect Embodiment a U-shaped cross section with a U-web 7, which is thickened like a bead.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Sealing ring for flange seals, in particular for flange seals with enamelled sealing surfaces,

- with a resilient metallic band with an angled or arched profile wound spiral ring, which is attached to the inside of the flange by a cover made of polytetrafluoroethylene is covered,

wherein at least some Spiralvvindungan intermediate layers having a deformation-compatible, non-metallic material, characterized labeled in 15 is characterized in that annular discs (4) are placed on the spiral ring (2) sealing surface side consisting ans a material having a high coefficient of surface friction, and in that the envelope ( 5) made of polytetrafluoroethylene is guided over the annular disks (4)

2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the annular discs (4) made of IT materia! exist.

3. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the annular disks (4) made of sintered metal fleece exist.

4. Sealing ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular discs (4) have an insert (6) made of wire mesh or wire mesh.