DE3641810A1 - Dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Anordnung zwischen zwei Dichtflächen, insbesondere zwischen von einer plan­ parallelen Ausbildung abweichenden Flanschen eines emaillierten Apparats, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich setzt eine gute Abdichtung bei einem für einen höheren Überdruck und/oder Vakuum ausgelegten Apparat voraus, daß einwandfreie, möglichst geschliffene Auflageflächen bei verzugsfreier Flanschausbildung vorgesehen werden. Bei emaillierten Apparaten können jedoch die abzudichtenden Flansche von der Idealform abweichen, weil sich bei den ver­ hältnismäßig hohen Einbrenntemperaturen der Stahl mehr oder weniger verzieht, was insbesondere bei Mannlochstutzen oder sonstigen Stutzen mit größerem Durchmesser der Fall ist.

Um einerseits eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit der Dichtung und andererseits eine ausreichende Elastizität und Festigkeit zu erreichen, finden seit langem mit PTFE (Poly­ tetrafluoräthylen) oder dergleichen Materialien umhüllte Dichtungen Verwendung, die Einlagen mit elastischen Eigen­ schaften aufweisen. Insbesondere für höhere Drücke finden zwei It-Dichtungseinlagen (DIN 3754) Verwendung, zwischen denen ein metallischer Wellring angeordnet ist, und die von der Hülle aus PTFE umgeben sind. In vielen Fällen ist ferner eine zusätzliche Unterfütterung erforderlich, insbesondere wenn die abzudichtenden Flansche verhältnismäßig stark ver­ zogen sind. Ein seit Jahrzehnten bewährtes Verfahren zur Herstellung von unterfütterten Dichtungen dieser Art besteht darin, segmentförmige Ausgleichseinlagen in die Dichtungen einzusetzen.

Ein in wirtschaftlicher Hinsicht zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung derartiger Umhüllungen aus PTFE besteht darin, diese mit Hilfe eines Einstechstahls unter Verwendung eines Rohrs aus PTFE auf einer Drehbank auszubilden. Flachdichtungen mit einer derartigen gestochenen Umhüllung haben jedoch den Nachteil, daß sie insbesondere beim Einsatz bei Tieftemperatur aufgrund der mechanischen Beanspruchung durch das Aufspreizen aufplatzen können, da zum Einsetzen der verhältnismäßig dicken Einlagen ein verhältnismäßig großer Spreizwinkel er­ forderlich ist. Deshalb sind in diesem Zusammenhang aus einem Band aus PTFE gebördelte und an überlappenden Enden ge­ schweißte Umhüllungen vorzuziehen. Die Herstellung derartiger Umhüllungen verursacht aber höhere Herstellungskosten. Ein weiteres Problem ist jedoch das Einziehen der Dichtungshülle, insbesondere bei Verschlüssen, die häufig geöffnet werden. Der Grund für dieses Schrumpfen liegt einmal darin, daß beim Her­ stellungsprozess der Hüllen und/oder des Vormaterials - ins­ besondere bei ovalen Dichtungen - das Material plastisch verformt wird und unter Temperatureinflüssen ein Rückstellver­ halten eintritt. Zum andern wirkt durch die Verformung der Hülle unter dem Einfluß der Dichtkräfte das Fließverhalten von PTFE auch radial nach innen, wodurch das Schrumpfen oder Einziehen begünstigt wird.

Es wurde auch bereits versucht, die Hüllen bekannter Flach­ dichtungen am Außenrand mit Heftklammern mit den Einlagen zu verbinden, oder eine am Außendurchmesser vergrößerte Hülle über die Einlagen zu führen und außen zu verschweißen. Ein derartiges Vorgehen ist aber sehr arbeitsaufwendig und steht nicht im Verhältnis zum Wert einer Dichtung. Bei der außen verschweißten Hülle besteht außerdem der Nachteil, daß eine Unterfütterung zum Ausgleich von Flanschunebenheiten nach dem Verschweißen nicht mehr möglich ist.

Es ist ferner bereits ein Verfahren zur Herstellung einer un­ terfütterten Dichtung mit einer gebördelten und verschweißten Umhüllung bekannt (EP 00 79 448), bei dem eine fließfähige aushärtbare Harzmasse in die äußere Umhüllung der Dichtung eingebracht und zwischen den formgebenden Dichtflächen aus­ gehärtet wird, um eine Ausgleichseinlage zu bilden. Der Harz­ masse wird vor dem Einbringen ein Füllstoff aus Quarzmehl oder dergleichen organischem Material in Pulverform oder Faserform in einer derartigen Menge zugesetzt, daß die Harzmasse pastös wird, das Lückenvolumen des Füllstoffs im wesentlichen durch das ausgehärtete Material ausgefüllt wird und für den Ver­ wendungszweck im Vergleich zu ausgehärtetem Harz verbesserte physikalische Eigenschaften der ausgehärteten Masse hinsicht­ lich deren Druckfestigkeit, Temperaturbeständigkeit und/oder Wärmeausdehnung, sowie hinsichtlich des Setzverhaltens der Dichtung erzielt werden können. Bei einer derartigen Dichtung umgibt ein inneres Hüllelement die Ausgleichseinlage zumin­ dest im Bereich deren inneren Umrandung. Durch das innere Ende der inneren Umhüllung kann ein ringwulstförmiger Füllring ausgebildet werden, der den Zwischenraum der radialen Innen­ fläche der Einlageringe und den inneren Hüllteil der äußeren Umhüllung teilweise ausfüllt. Ein gewisser Nachteil derartiger Dichtungen besteht jedoch darin, daß die äußere Umhüllung aus den genannten Gründen verhältnismäßig stark schrumpft, wenn die Dichtung in einer verhältnismäßig häufig zu öffnenden Flanschverbindung wie an derjenigen eines Mannlochdeckels vorgesehen wird, was zu verhältnismäßig kurzen Standzeiten derartiger Dichtungen führen kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Dichtung der ein­ gangs genannten Art derart zu verbessern, daß verlängerte Standzeiten der Dichtungen bei Verwendung eines möglichst wirtschaftlichen Herstellungsverfahrens auch dann erzielbar sind, wenn die betreffenden Flanschverbindungen verhältnis­ mäßig häufig gelöst werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Verwendung einer gestochenen Umhüllung mit einem Mittelsteg längere Standzeiten sowohl dadurch erzielt werden können, daß der Mittelsteg den Spreizwinkel auf die Hälfte im Vergleich zu bekannten gestochenen Umhüllungen verringert, als auch dadurch, daß aufgrund des Mittelstegs, der durch ein daran angrenzendes Einlageelement festgehalten wird, Schrumpf­ effekte weitgehend verringert werden können.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1a eine Schnittansicht durch die Ausgangsform einer zweifach gestochenen Umhüllung für eine Dichtung gemäß der Erfindung, und Fig. 1b den aufgespreizten Zustand der Aus­ gangsform der Umhüllung,

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele einer Dichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch den Wellring in Fig. 3.

Die in Fig. 1a dargestellte Ausgangsform einer Umhüllung 1 aus PTFE kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Einstechstahls unter Verwendung eines Rohrs aus PTFE auf einer Drehbank ausgestochen werden. Im Gegensatz zu bekannten, nur einfach gestochenen Umhüllungen findet für eine Dichtung ge­ mäß der Erfindung eine zweifach gestochene Umhüllung Ver­ wendung, so daß zwischen zwei außenliegenden Hüllschichten 2, 3 ein Mittelsteg 4 erhalten wird. Der aufgespreizte Zustand der Umhüllung 1 ist in Fig. 1b dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, wobei angrenzend an die obere Hüllschicht 2 ein Einlagering 5 und angrenzend an die untere Hüllschicht 3 ein Einlagering 6 ein­ gesetzt ist. Die beiden Einlageringe 5, 6 können aus einem mehr oder weniger elastischen Material an sich bekannter Art bestehen, beispielsweise aus It-Material. Um den Mittelsteg 4 durch ein daran angrenzendes Einlageelement festzuhalten, ist es in gewissen Fällen ausreichend, einen Einlagering oder beide Einlageringe 5, 6 mit dem Mittelsteg 4 zu verkleben, oder in sonstiger Weise eine ausreichende Haftreibung zwischen dem Mittelsteg 4 und einem angrenzenden Einlageelement vorzusehen. Insbesondere wenn die Dichtung an einem Behälter eingesetzt werden soll, in dem periodische Druckänderungen auftreten, ist es zweckmäßig, den Zwischenraum 11 zwischen den radialen Innenflächen der Einlageringe 5 und 6 und der angrenzenden Innenfläche der Umhüllung 1 zumindest teilweise durch einen eingesetzten Füllring auszufüllen, um die Deformation im Bereich der Zwischenräume 11 zu begrenzen.

Um den Mittelsteg 4 zuverlässiger festzuhalten, findet vor­ zugsweise das in Fig. 2 dargestellte Einlageelement in Form eines metallischen Wellrings 7 Verwendung, der jedoch im Gegensatz zu üblicherweise benutzten Wellringen mit Wider­ haken 10 versehen ist, die in den Mittelsteg 4 eindringen. Wie aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 4 ersichtlich ist, können die Widerhaken 10 durch Ausstanzen in dem Well­ ring 7 ausgebildet werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an­ grenzend an den Mittelsteg 4 ein üblicher Wellring 7 ange­ ordnet, der jedoch auch die in Fig. 2 und 4 dargestellte Ausführungsform des Wellrings mit Widerhaken 10 aufweisen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner zusätzlich eine Unterfütterung 8 vorgesehen, die aus einer Harzmasse besteht, die entsprechend dem eingangs erwähnten Verfahren (EP 00 79 448) eingebracht und zwischen den formgebenden Dichtflächen ausgehärtet wird, um eine Ausgleichseinlage zu bilden, wobei der fließfähigen Harzmasse vor dem Einbringen ein Füllstoff aus anorganischem pulverförmigen oder faser­ förmigen Material zugesetzt wird. Ein inneres Hüllelement 9 umgibt die Harzmasse im Bereich deren inneren Umrandung. Zur Herstellung der Dichtung werden zunächst die Einlageringe 5, 6, das innere Hüllelement 9 und der Wellring 7 in eine Fig. 3 entsprechende Lage gebracht, so daß die pastöse Masse bis etwa zur Höhe des bandförmigen inneren Hüllelements 9 dosiert eingefüllt werden kann. Nach dem Einfüllen wird die Dichtungseinheit beispielsweise auf einen Mannlochflansch aufgelegt und der dazugehörige Deckel wird aufgesetzt und mit zwei Klammerschrauben fixiert. Durch leichtes Anziehen der Klammerschrauben wird die Dichtung ausgeformt. Nach dem Entfernen des nach außen ausgedrückten Harzes am Außenrand der Dichtung können die übrigen Klammer­ schrauben fertig montiert und leicht angezogen werden. Nach Aushärtung der pastösen Masse können die Klammerschrauben auf Nenn-Anzugsmoment gebracht werden. Gewünschtenfalls kann der Wellring bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei­ spiel auch zwischen dem oberen Einlagering 5 und dem Mittel­ steg 4 angeordnet werden, so daß bei Verwendung einer das Anhaften der Unterfütterung 8 an dem Mittelsteg 4 ermöglichen­ den Harzmasse der Mittelsteg durch die Klebverbindung fest­ gehalten wird. Grundsätzlich ist es jedoch nicht erforderlich, eine Klebverbindung oder sonstige Maßnahmen zum Festhalten des Mittelstegs 4 vorzusehen, da Belastungen des Materials der Umhüllung durch Temperatureinflüsse im wesentlichen nur beim Betrieb des betreffenden Apparats auftreten, wobei der Mittelsteg durch die beiden daran angrenzenden Einlageelemente auf dessen gegenüberliegenden Oberflächen aufgrund des An­ preßdrucks ausreichend festgehalten wird. Vorzugsweise findet jedoch bei allen Ausführungsbeispielen ein mit Widerhaken 10 versehener Wellring Verwendung, der eine zuverlässige Ver­ ankerung auch dann gewährleistet, wenn die aneinander an­ liegenden Oberflächen verhältnismäßig glatt sind und nur eine geringe Haftreibung verursachen.

Da die Dicke der Flachdichtung in der Hauptsache nur durch die Gesamtdicke der Einlageelemente bestimmt wird, welche die gleiche Dicke wie bei bekannten Umhüllungen aufweisen können, beträgt der Spreizwinkel zwischen der jeweils außenliegenden Hüllschicht 2 beziehungsweise 3 und dem Mittelsteg 4 nur etwa die Hälfte wie bei bekannten einmal gestochenen Umhüllungen, bei denen also ein Mittelsteg nicht vorgesehen ist.

Claims (6)

1. Dichtung zur Anordnung zwischen zwei Dichtflächen, insbe­ sondere zwischen von einer planparallelen Ausbildung abwei­ chenden Flanschen eines emaillierten Apparats, die eine gestochene äußere Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen oder dergleichen Material aufweist, in der zwei elastische Dichtungseinlageringe angeordnet sind, und in die eine Unterfütterung eingesetzt oder einsetzbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die ge­ stochene Umhüllung (1) einen Mittelsteg (4) aufweist, der zwischen den beiden Einlageringen (5, 6) angeordnet ist und zumindest in dem zwischen den Dichtflächen zu­ sammengedrückten Zustand festgehalten wird.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mittelsteg (4) mit einem daran angrenzenden Einlageelement verklebt ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß angrenzend an den Mittelsteg (4) ein Wellring (7) angeordnet ist, der mit an dem Mittelsteg angreifenden Widerhaken (10) versehen ist.

4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Unter­ fütterung (8) aus einer ausgehärteten Harzmasse mit einem anorganischen pulverförmigen oder faserförmigen Füllstoff besteht.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein inneres Hüllelement (9) die Harzmasse im Bereich deren inneren Umrandung umgibt, und daß das innere Ende des inneren Hüllelements (9) einen ringwulstförmigen Füllring bildet, der den Zwischenraum (11) zwischen der radialen Innenfläche eines Einlagerings und dem inneren Hüllteil der äußeren Umhüllung (1) teilweise ausfüllt.

6. Dichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Zwischenräume (11) zwischen der radialen Innenfläche der Ein­ lageringe (5, 6) und der angrenzenden Innenfläche der Umhüllung (1) durch einen eingelegten Füllring zumindest teilweise ausgefüllt ist.