DE3320665A1

DE3320665A1 - Dichtungsaufbau

Info

Publication number: DE3320665A1
Application number: DE19833320665
Authority: DE
Inventors: Cyril Xavier Georges Saint-Cloud Latty
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1984-12-13

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen zusammengesetzten Dichtungsaufbau, der insbesondere für die Verbindung von Rohren kleinen Durchmessers, die erhöhten Temperaturen unterworfen werden sollen, bestimmt ist.
Gegenwärtig werden in Dampfkreisen oder ähnlichem, d.h.
bei hohen Temperaturen ausgesetzten Installationen, wo Spannungen infolge thermischer Ausdehnungen unter Berücksichtigung von Montagen oder auch bei Stillsetzungen und Anläufen besonders wichtig sind, verschiedene Arten von Dichtungen und insbesondere mit Rillen versehene Metall- oder Metallplastikdichtungen oder Spiraidichtungen verwendet. Diese gewährleisten leider keine ausreichende Dichtung und insbesondere keine zuverlässige Dichtung, wenn sie erheblichen und plötzlichen Temperaturschwankungen unterworfen werden, wie sie bei solchen Installationen auftreten. Darüberhinaus haben die mit Rillen versehenen Dichtungen die Tendenz, die Sitzflächen zu markieren, was eine Ausbesserung dieser Sitzflächen bei jeder Demontage zwingend macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung dieser Nachteile einen Dichtungsaufbau zu schaffen, bei dem die Gefahr einer Markierung der Sitzflächen nicht besteht und der gleichzeitig eine zuverlässige Dichtung auch bei starken plötzlichen Temperaturänderungen gewährleistet.
Hierzu schlägt die Erfindung einen Dichtungsaufbau vor, welcher einen ringförmigen Metallkern, der auf seinen beiden gegenüberliegenden Seiten wenigstens eine von der zentralen Öffnung desselben im Abstand liegende, kreisförmige Ausnehmung bzw. Rinne aufweist, und eine Dichtungsgarnitur aus hochtemperaturbeständigem Material mit gutem Rückstellvermögen, etwa aus expandiertem Graphit, die in der Rinne angeordnet ist und über diese in einer von ihrer Elastizität abhängigem llohe vorsteht, dio beim Qu#Üschvorgang ein Zusammenpressen der Dichtungsgarnitur bis zu einem Fluchten mit dem Metallkern gestattet, umfaßt.
Bei einer solchen Dichtung kann der Metallkern eine einzige kreisförmige Rinne oder in Aufeinanderfolge koaxiale Rinnen aufweisen, in allen Fällen stellt jedoch das Rückstellvermögen des expandierten Graphits eine wirksame Dichtung auch bei starken und plötzlichen Temperaturänderungen sicher, während der Metallkern die Gefahr eines Fließens des Graphits maximal begrenzt und das Fluid vor einer Verunreinigung durch dieses Material schützt.
Wenn der Metallkern mehrere koaxiale Rinnen aufweist, wird vorzugsweise wenigstens die innerste Rinne freigelassen, womit sie einen Sammler zur Aufnahme von beim Quetschen verdrängtem Graphit bildet, was eine zusätzliche Sicherheitskomponente bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stehen die Rinnen der beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Kerns miteinander in Verbindung und nehmen einen Wickel eines Graphitbandes auf, #er so geformt ist, daß er sich exakt ihrer Form anpaßt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind Fig. 1 eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht eines Dichtungsaufbaus gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Durchmesserschnitt längs Linie 2-2 des Dichtungsaufbaus der Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Radialschnitt einer weiteren Ausführungsform des Dichtungsaufbaus gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine Teilansicht des Dichtungsaufbaus der Fig. 3 von oben, Fig. 5 eine der der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines zwischen zwei Flanschen eingequetschten Dichtungsaufbaus, Fig. 6 und 7 Durchmesserschnitte einer weiteren Ausführungsform des Dichtungsaufbaus vor bzw. nach Formung der Dichtungsgarnitur.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Dichtungsaufbau umfaßt einen ringförmigen Metallkern, der durch einen zentralen Kranz 2 , welcher mit einem radialen Flügel 4 versehen ist, gebildet ist. Jede der axialen gegenüberliegenden Seiten des Kerns 1 weist so eine Ausnehmung 6, 8 auf einer Seite des Flügels 4 auf.
In jeder dieser Ausnehmungen 6, 8 ist eine aus hochtemperaturbeständigem Material bestehende Dichtungsgarnitur mit gutem Rückstellv#ermögen, beispielsweise aus expandiertem Graphit, auf genommen. Zu Blättern geschnittene Graphitscheiben sind beispielsweise in jeder der Ausnehmungen 6, 8 so übereinander gelegt, daß diese Ausnehmung ausgefüllt ist und sie außerdem über dem inneren Kranz 2 nach außen hervorstehen.
Die Garnitur 10 ist, beispielsweise durch Kleben, am Kern 1 der Dichtung so befestigt, daß sie mit diesem einerseits fest verbunden ist, andererseits aber auch ihre gesamte Elastizität behält. Die Höhe h, mit der die Garnitur 10 über den Kranz 2 übersteht, hängt von den Materialeigenschaften der Garnitur sowie von der zu bewirkenden Quetschung ab.
Beim Quetschen der Dichtung, beispielsweise zwischen den Flanschen von zwei Rohren eines Dampfkreises, muß nämlich die Garnitur 10 so zusammengedrückt werden können, daß sie mit den Enden des Kranzes 2 bündig wird. Sie ist dann vor dem im Rohr strömenden Fluid durch diesen Kranz 2 geschützt, wodurch ein Kontakt zwischen diesen beiden Stoffen und folglich eine Verunreinigung des Fluids durch den Graphit oder dergleichen vermieden wird. Außerdem besteht zu keiner Zeit die Gefahr eines Verziehens des Graphits durch den Dampf und seine Quetschung wird durch die Berührung der Flansche mit dem Kranz 2 begrenzt.
Natürlich kann, je nach Art der Anwendunq, der expandierte Graphit durch ein anderes h<zchtelnperatur}cständicJes Material, beispielsweise ein Duroplast kombiniert mit Fasern aus "Monel", Aluminiumsiliziumoxid oder Polyamid, ersetzt werden.
Gemäß. einer in den Fig. 3 und 4 dargestellten weiteren Ausführungsform kann der Metallkern des Dichtungsaufbaus mehrere ringförmige Ausnehmungen bzw. koaxiale ringförmige Rinnen aufweisen. Beispielsweise kann, wie dargestellt, der Kern 12 auf jeder seiner Seiten drei Rinnen 14 aufweisen, die eine Dichtungsgarnitur 16 aufnehmen, die, wie bei der vorangehenden Ausführungsform,durch ein Blatt aus expandiertem Graphit gebildet ist, das so geschnitten und geformt ist, daß es die drei Rinnen 14 ausfüllt und gleichzeitig die sie trennenden Rippen 15 überdeckt.
Vorzugsweise sind die Rinnen der beiden gegenüberliegenden Seiten, wie die Figuren zeigen, gegeneinander versetzt.
Ferner umfaßt der Kern 12 eine den Rinnen 14 entsprechende zusätzliche Rinne 18 die zwischen diesen Rinnen 14 und der zentralen Öffnung 20 des Dichtungsaufbaus liegt. Diese Rinne 18 bleibt vor dem Quetschen der Dichtung frei und ohne Graphit. Sie bildet so eine Auffangaufnahme für bei der Quetschung verdrängten Graphit, der in Richtung des Mittelteils der Dichtung fließt. Eine solche Auffangaufnahme gewährleistet einen Schutz für das in den Rohren strömende und den Dichtungsaufbau durchquerende Fluid, indem sie verhindert, daß der Graphit letzteres erreicht.
Natürlich sind die Scheitelflächen der Rippen vorzugsweise flach, um ihre Abdeckung durch das Graphitblatt zu erleichtern und eine Markierung der Sitzflächen zu vermeiden.
Wie bei der vorangehenden Ausführungsform hängt die Dicke der Graphitschicht, die den Scheitel dieser Rippen abdeckt, vom Rückstellvermögen dieses Materials sowie von der zu erzielenden Quetschung ab. Ueberdies ist diese Quetschung durch die Berührung der Rippen 15 mit den Flanschen 22, 24 der zusammenzufügenden Rohre begrenzt (Fig. 5), was eine wirksame Quetschung unter gleichzeitiger exakter Kenntnis der Grenzen der auszuübenden Kräfte gestattet.
Es zeigt sich, daß dieser Dichtunasaufbau, wie der vorangehende, dank des Rückstellvermögens des Graphits häufige und ausgeprägte Temperaturänderungen aushält. Er ist daher insbesondere für Dampfkreise, die durch Rohre kleinen Durchmessers gebildet sind, geeignet.
Wie schon bei der vorahgehenden Aus führunqs form kann die Dichtungsgarnitur auch aus einem anderen Material als expandiertem Graphit bestehen, sofern dieses geeignete Elastizitäts-und Hochtemperaturbeständigkeitseigenschaften hat.
Es kann sich jedoch in gewissen Fällen als vorteilhaft erweisen, einen Metallkern zu verwenden, bei dem die Ausnehmungen der beiden Seiten vereinigt sind. Eine solche Ausführungsform ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt. In diesem Fall ist der Metallkern durch zwei Ringe 26 bzw. 28 gebildet, die durch eine Ausnehmung 30 getrennt sind, welche die axiale Dicke der Dichtung vollkommen durchsetzt. Vorzugsweise sind die beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Ringe 26 und 28 in einer Weise gehöhlt, daß sie V-förmige Nuten 27, 29 bilden, und sind in Richtung auf die jeweils andere nach außen aufgeweitet.
Zwischen den beiden Enden der Ausnehmung 30 ist eine Dichtungsgarnitur 32 angeordnet, die mittels eines koaxial zu den Ringen 26, 28 mit einer Anzahl von Windungen aufgewickelten Bandes aus expandiertem Graphit gebildet ist, wobei die Endwindungen der Garnitur 32 zwischen den Spitzen der V-förmigen Nuten 27 bzw. 29 der Ringe 26, 28 gehalten werden. Die Breite des die Garnitur 32 bildenden Bandes ist natürlich größer als die axiale Dicke der Ringe 26, 28.
Zur Ausbildung einer kompakten Garnitur wird der Wickel .32 in das Innere der Ausnehmung 30 so eingeformt, daß er sich unter Eindringung in den Boden der Nuten 27, 29 der Form dieser Ausnehmung anpaßt wie dies Fig. 7 zeigt. Folglich hat der Querschnitt der fertigen Garnitur 32 eine ovale Form, die den Zwischenraum zwischen den beiden Ringen vollständig ausfüllt, dabei aber als Ringwulst über beide entgegengesetzten Seiten des durch die beiden Ringe gebildeten Metallkerns hervorspringt.
Der so gewonnene Dichtungsaufbau wirkt in der gleichen Weise wie die vorangehenden, d. h., er kehrt den zu verbindenden Flanschen die durch die Garnitur gebildeten Vorsprünge zu, wobei aber das Spannen diese Garnitur so weit zusammendrückt, daß die Flansche mit dem Metall der Ringe 26 und 28 in Berührung kommen können. Mit Erreichen dieser Berührung ist das Zusammenspannen beendet. Die Dichtigkeit wird indessen durch das Rückstellvermögen des die Garnitur 32 bildenden Graphits gewährleistet, wobei dieses Rückstellvermögen ermöglicht, daß sich die Garnitur Temperaturschwankungen und insbesondere plötzlichen Temperaturänderungen, denen der Dichtungsaufbau unterworfen ist, anpaßt.
Wie bei den voranstehenden Dichtungsaufbauten ist die Ausdehnung bzw. das Fließen der Garnitur 32 durch den inneren Ring 26 begrenzt, so daß sie die zentrale Öffnung 20 des Dichtungskerns nicht erreichen kann, was heißt, daß sie mit dem in den Rohren strömenden Fluid nicht in Berührung treten kann.
Ein Verziehen bzw. Kalandrieren des Graphits durch den Dampf ist ebenfalls vermieden.
Form und Tiefe der Rinnen können natürlich variieren.
Beispielsweise können die Rinnen bzw. Nuten 14 und 18, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, Schwalbenschwanzform haben, um ein besseres Festhalten des Graphits zu gewährleisten.
- L e e r s e i t e -

Claims

Dichtungsaufbau Patentansprüche Dichtungsaufbau, dadurch g e k en n z e i c h -n e t , daß er einen ringförmigen Metallkern 11), welcher auf jeder seiner Seiten eine von der zentralen Öffnung (20) der Dichtung im Abstand liegende kreisförmige Rinne (6, 8, 14, 18, 30) und eine hochtemperaturbuständiye Dichtungsgarnitur (10, 16, 32) mit gutem Rückstellvermögen, die in der Rinne angeordnet ist und über sie in einer von ihrer Elastizität abhängigen Höhe vorsteht, die ihr heim Quetschen ein Zusammendrücken bis zu einem Fluchten mit dem Metallkern gestattet, aufweist.
2. Dichtungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die dichtungsgarnitur (10) durch ein geschnittenes und in die! Rinne (6, 8) geklebtes Blatt aus expandiertem Graphit gebildet ist.
3. Dichtungsaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kern mehrere koaxiale Rinnen (14, 18) aufweist, wobei die Garnitur (16) die Rippen (15) überdeckt, die die Rinnen (14) trennen, in welchen sie angeordnet ist.
4. Dichtungsaufbau nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die innerste Rinne (18) vor dem Zusammenquetschen leer ist und die Rolle eines Sammlers für den beim Quetschvorgang gestauchten Graphit spielt.
5. Dichtungsaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rinnen (14, 18) der beiden entgegengesetzten Seiten des Metallkerns (1) radial gegeneinander versetzt sind.
6. Dichtungsaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rinnen (30) der beiden entgegengesetzten Seiten des Kerns zur Bildung einer einzigen Ausnehmung, in welcher ein Band aus expandiertem Graphit aufqewickelt ist, einander entsprechen und untereinander in Verbindung stehen.
7. Dichtungsaufbau nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die seitlichen Flächen der Ausnehmung (30) V-förmige Nuten (27, 29) aufweisen, die sich in Richtung auf die jeweils andere erweitern, und daß das Graphitband zur Ausfüllung dieser Nuten unter gleichzeitigem Vorspringen über beide Seiten des Metallkerns (26, 28) vorgeformt ist.
8. Dichtungsaufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtungsgarnitur aus hochtemperaturbeständigem Material ein mit Fasern aus "Monel", Aluminiumsiliziumoxid, Polyamid oder dergleichen kombiniertes Duroplast ist.