DE4116934A1

DE4116934A1 - Sealing ring for large dia. flange joints - comprises strips formed by strings of graphite strips parted off from sheet

Info

Publication number: DE4116934A1
Application number: DE19914116934
Authority: DE
Inventors: Hans J Dipl Ing Tueckmantel
Original assignee: Kempchen and Co GmbH
Current assignee: Klinger AG
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-11-26
Also published as: DE4116934C2

Abstract

The sealing ring is for large-dia. flange joints in particular, as used with chemical reactor vessels, having a large number of annular or spiral packing strips bearing against each other. The strips are formed by a large number of strings without a wire core. The strings comprise strips parted off from a sheet of sealing graphite. The strips are held together by metal clips to form the ring. The strips can comprise several strings woven together, and can be of rectangular or square cross-section. ADVANTAGE - Ring is resistant to high temp. and pressure and diffusive gas, without using mineral fibre.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring für Flanschverbindungen, insbesondere für Flanschverbindungen großen Durchmessers an Reaktionsbehältern der chemischen Verfahrenstechnik, mit einer Mehrzahl von ringförmig oder windungsförmig aneinandergelegten Packungssträngen. Sind die Packungsstränge ringförmig aneinandergelegt, so handelt es sich um eine Mehrzahl von jeweils in sich geschlossenen Ringen. Sind die Packungsstränge windungsförmig aneinandergelegt, so kann es sich um einen einzigen Packungsstrang handeln, der gleichsam nach Art einer ebenen Spirale ineinandergelegt ist. Ein solcher Dichtungsring kann einen kreisförmigen oder anderen Grundriß aufweisen. Er kann insbesondere zu einem rechteckigen oder quadratischen Rahmen entartet sein. In der chemischen Verfahrenstechnik kann ein solcher Dichtungsring einen Durchmesser von mehreren Metern aufweisen. Das ist z. B. dann der Fall, wenn er zwischen den Flanschen angeordnet ist, die einen Deckel von einem Behältermantel trennen. In dichtungstechnischer Hinsicht werden an solche Dichtungsringe in der chemischen Verfahrenstechnik, aber auch in anderen Bereichen der Technik besondere Anforderungen gestellt, beispielsweise dahingehend, daß Temperaturen von über 400°C bei Drücken von über 20 bar aufgenommen werden müssen.The invention relates to a sealing ring for flange connections, especially for large diameter flange connections on reaction vessels chemical engineering, with a majority of ring-shaped or winding-shaped pack strands. If the pack strands are placed in a ring, so it is a plurality of self-contained Wrestling. If the pack strands are laid together in a spiral, it can be a single strand of packaging that as it were laid out in the manner of a flat spiral. A such a sealing ring can have a circular or other layout exhibit. In particular, it can be rectangular or square Frame degenerate. In chemical process engineering such a sealing ring can have a diameter of several Meters. That is e.g. B. the case when he is between the Flanges are arranged that cover a lid of a container jacket separate. In terms of sealing technology, such sealing rings are used in chemical engineering, but also in others Special requirements in areas of technology, for example in that temperatures of over 400 ° C at pressures of over 20 bar must be taken up.

Dichtungsringe des beschriebenen Aufbaus sind im allgemeinen sehr flach. Aus Gründen des Versandes, der Handhabung und der Montage sind sie im allgemeinen so eingerichtet, daß sie durch Umlegen und Falten, unter Vermeidung von zu kleinen Krümmungsradien, gleichsam zu einem Paket zusammengelegt werden können. Sealing rings of the described construction are generally very flat. For reasons shipping, handling and assembly are general set up so that by folding and folding, avoiding from too small radii of curvature, as it were to a package can be merged.

Bei den aus der Praxis bekannten Dichtungsringen, von denen die Erfindung ausgeht, sind in den Packungssträngen Drahtseelen aus austenitischem Stahl, aus Bronze oder dergleichen angeordnet und sind die Packungsschnüre aus einem Mineralfaserwerkstoff aufgebaut. Das genügt bei hohen Temperaturen und hohen Drücken, insbesondere bei diffusionsfreudigen Gasen, nicht ohne weiteres den Anforderungen, wenn der Dichtungsring zwischen den Flanschen querschnittsdicht und oberflächendicht abdichten soll. Probleme entstehen insbesondere deshalb, weil Packungsschnüre aus Asbestfasern nicht mehr gebaut werden dürfen.In the sealing rings known from practice, of which the invention in the packing strands are wire souls made of austenitic Steel, bronze or the like arranged and are the Packing cords made of a mineral fiber material. That is enough at high temperatures and high pressures, especially those that are easy to diffuse Gases, not readily the requirements, though the sealing ring between the flanges is cross-section-tight and surface-tight should seal. Problems arise especially because because packing cords made of asbestos fibers can no longer be built.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsring des eingangs beschriebenen Aufbaus zu schaffen, der in dichtungstechnischer Hinsicht, auch bei hohen Temperaturen und Drücken sowie diffusionsfreudigen Gasen, allen Anforderungen genügt, jedoch nicht mehr aus Mineralfasern aufgebaut werden muß.The invention has for its object a sealing ring to create the structure described at the outset, in the sealing technology Respect, even at high temperatures and pressures as well diffusion-friendly gases, but meets all requirements more must be built from mineral fibers.

Ausgehend von einem Dichtungsring des eingangs beschriebenen Aufbaus lehrt die Erfindung, daß die Packungsstränge aus einer Mehrzahl von Packungsschnüren drahtkernfrei zusammengelegt sind, welche Packungsschnüre aus zumindest einem Graphitstreifen bestehen, der von einer Graphitfolie aus Dichtungsgraphit abgetrennt ist, und daß die Packungsstränge zum Dichtungsring mit Hilfe von Metallklammern vereinigt sind. - Drahtkernfrei besagt, daß erfindungsgemäß in den Packungssträngen ein Drahtkern in Form eines Stahldrahtes aus austenitischem Stahl oder aus Bronze, der bisher als unverzichtbar angesehen wurde, nicht mehr erforderlich ist. Starting from a sealing ring of the construction described at the beginning the invention teaches that the packing strands of a plurality of packing cords are folded together core-free, which Packing cords consist of at least one graphite strip which is separated from a graphite foil made of sealing graphite, and that the packing strands to the sealing ring with the help of metal clips are united. - Wire core free says that according to the invention in the Packing strands from a wire core in the form of a steel wire austenitic steel or bronze, which was previously indispensable viewed, is no longer required.

Der Dichtungswerkstoff Graphit ist bekannt. Insbesondere wird dieser Dichtungswerkstoff aus verdichtetem, expandiertem Graphit in Graphitfolienform eingesetzt. Seine Temperaturbeständigkeit reicht in geeigneter Atmosphäre von minus 250°C bis plus 2500°C. Dichtungsgraphit konnte bisher aus mechanischen Gründen, insbesondere wegen zu geringer Zugfestigkeit, nicht für Dichtungsringe des eingangs beschriebenen Aufbaus und der eingangs angegebenen Zweckbestimmung eingesetzt werden. Überraschenderweise ist dieses durch den erfindungsgemäßen Aufbau möglich, und zwar bei erstaunlich hoher Temperatur- Dauerstandfestigkeit und bei hoher mechanischer Festigkeit, obwohl Drahtkerne nicht integriert sind.The sealing material graphite is known. In particular, this is Sealing material made of compressed, expanded graphite in the form of graphite foil used. Its temperature resistance is more suitable Atmosphere from minus 250 ° C to plus 2500 ° C. Sealing graphite could so far for mechanical reasons, especially because insufficient tensile strength, not for the sealing rings of the above Structure and the intended purpose stated at the beginning be used. Surprisingly, this is due to the invention Construction possible, and at an astonishingly high temperature Fatigue strength and high mechanical strength, although wire cores are not integrated.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Packungsstränge aus der Mehrzahl von Packungsschnüren als Geflecht zusammengelegt sind. Ohne weiteres besteht die Möglichkeit, die Packungsstränge mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt zusammenzulegen.There are several options within the scope of the invention further training and design. So is a preferred embodiment the invention characterized in that the pack strands from the plurality of packing cords folded together as a braid are. Without further ado there is the possibility of packing strands with a rectangular or square cross-section.

Um sicherzustellen, daß die erfindungsgemäßen Dichtungsringe querschnittsdicht und oberflächendicht arbeiten, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Packungssträngen zumindest ein Blechband angeordnet und mit einem oberen sowie einem unteren, flanschartig umgelegten Überstandsbereich auf den zugeordneten Packungsstrang aufgelegt ist. Die Anzahl der Blechbänder ist dabei beliebig. Im allgemeinen ist es ausreichend, zwischen dem äußeren Packungsstrang und einem innenseitig angeschlossenen Packungsstrang sowie dem inneren Packungsstrang und einem außenseitig angeschlossenen Packungsstrang ein Blechband anzuordnen. To ensure that the sealing rings according to the invention are cross-sectionally sealed and working surface tight is a preferred embodiment the invention characterized in that between the Pack strands arranged at least one sheet metal strip and with a upper and a lower, flange-like overhang area is placed on the assigned package strand. The number of Sheet metal strips are arbitrary. Generally it is sufficient between the outer packing string and one connected on the inside Packing strand as well as the inner packing strand and to arrange a sheet metal strip on a pack strand connected on the outside.

Im Rahmen der Erfindung liegt es und empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Packungsschnüre eine Umflechtung aufweisen, insbesondere eine Umflechtung aus Metalldraht. Entsprechend empfiehlt es sich, die Packungsstränge mit einer Umflechung zu versehen, und zwar ebenfalls mit einer Umflechtung aus Metalldraht.It is within the scope of the invention and it is recommended that the arrangement to be made in such a way that the packing cords are braided, especially a braid made of metal wire. Corresponding it is advisable to braid the packing strands, also with a braid made of metal wire.

Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring können die Graphitstreifen grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Es empfiehlt sich, daß die Graphitstreifen einen verrundeten Querschnitt aufweisen. Die einzelnen Packungsschnüre können aus mehreren Graphitstreifen aufgebaut sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Graphitstreifen in den Packungsschnüren mit Drall anzuordnen.In the sealing ring according to the invention, the graphite strips can basically have any cross-section. It recommends that the graphite strips have a rounded cross-section. The individual packing cords can consist of several graphite strips be constructed. The graphite strips are within the scope of the invention to be arranged in the packing lines with twist.

Soweit im Rahmen der Erfindung beim Aufbau der Dichtungsringe mit metallischen Bauteilen gearbeitet wird, versteht es sich, daß diese aus einem Werkstoff bestehen, der in bezug auf die abzudichtenden Medien hinreichend korrosionsfest ist. So kann mit austenitischem Stahl, mit Bronze oder dergleichen gearbeitet werden.As far as within the scope of the invention in the construction of the sealing rings metallic components is worked, it is understood that this consist of a material that is to be sealed in relation to the Media is sufficiently corrosion-resistant. So with austenitic Steel, bronze or the like can be worked.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß die erfindungsgemäßen Dichtungsringe in dichtungstechnischer Hinsicht, auch bei hohen Temperaturen und Drücken sowie diffusionsfreudigen Gasen, allen Anforderungen genügen, obgleich Mineralfasern nicht mehr angeordnet sind und auf Drahtseelen verzichtet wurde.The advantages achieved are summarized in the fact that the sealing rings according to the invention in terms of sealing technology, even at high temperatures and pressures as well as diffusion-friendly Gases meet all requirements, although mineral fibers do not are more arranged and wire souls have been dispensed with.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung In the following, the invention is based on an exemplary embodiment only illustrative drawing explained in more detail. It shows in a schematic representation

Fig. 1 perspektivisch einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring in gegenüber der Natur vergrößertem Maßstab, Fig. 1 in perspective, a cross section through a sealing ring in relation to the nature enlarged scale,

Fig. 2 einen einzelnen Packungsstrang aus dem Gegenstand nach Fig. 1 in nochmals größerem Maßstab und Fig. 2 shows a single package strand from the article of FIG. 1 on an even larger scale and

Fig. 3 eine Graphitfolie mit teilweise abgetrennten Graphitstreifen. Fig. 3 shows a graphite film having partially separated graphite strips.

Der in den Figuren dargestellte Dichtungsring 1 ist für Flanschverbindungen bestimmt, und zwar insbesondere für Flanschverbindungen großen Durchmessers an Reaktionsbehältern für die chemische Verfahrenstechnik. Die Temperatur, in der die Dichtungsringe eingesetzt werden, kann größer als 400°C sein, und zwar bei Drücken von über 20 bar. Der Dichtungsring 1 besitzt eine Mehrzahl von ringförmig oder windungsförmig aneinandergelegten Packungssträngen 2.The sealing ring 1 shown in the figures is intended for flange connections, in particular for large diameter flange connections on reaction vessels for chemical process engineering. The temperature at which the sealing rings are used can be higher than 400 ° C, at pressures above 20 bar. The sealing ring 1 has a plurality of packing strands 2 which are placed against one another in the form of a ring or a winding.

Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß die Packungsstränge 2 aus einer Mehrzahl von Packungsschnüren 3 drahtkernfrei zusammengelegt sind. Die Packungsschnüre 3 bestehen aus zumindest einem Graphitstreifen 4, der von einer Graphitfolie F aus Dichtungsgraphit abgetrennt ist. Insoweit wird auf die Fig. 3 verwiesen. Die Packungsstränge 2 sind zum Dichtungsring 1 mit Hilfe von Metallklammern 5 vereinigt.In particular from a comparative examination of FIGS. 1 and 2, it can be seen that the pack strands 2 from a plurality of pack cords 3 are folded together without a wire core. The packing cords 3 consist of at least one graphite strip 4 , which is separated from a graphite foil F made of sealing graphite. In this regard, reference is made to FIG. 3. The packing strands 2 are combined to form the sealing ring 1 with the aid of metal clips 5 .

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bestehen die Packungsstränge 2 aus einer Mehrzahl von Packungsschnüren 3, die als Geflecht zusammengelegt sind. Dabei kann in bezug auf das Geflecht mit den verschiedensten Legungen gearbeitet werden, insbesondere so, daß die Packungsstränge 2, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, einen rechteckigen oder auch quadratischen Querschnitt aufweisen.In the exemplary embodiment and according to a preferred embodiment of the invention, the pack strands 2 consist of a plurality of pack cords 3 , which are folded together as a braid. It is possible to work with a wide variety of layers in relation to the braid, in particular in such a way that the packing strands 2 , as shown in FIGS. 1 and 2, have a rectangular or square cross section.

In der Fig. 1 erkennt man, daß zwischen den Packungssträngen 2 Blechbänder 6 angeordnet sind, wobei die einzelnen Blechbänder 6 mit einem oberen sowie einem unteren, flanschartig umgelegten Überstandsbereich 7 auf den zugeordneten Packungsstrang 2 aufgelegt sind. Im Ausführungsbeispiel sind zwei solcher Blechbänder 6 verwirklicht, einer zwischen dem äußeren Packungsstrang 2 und dem nach innen anschließenden, der andere zwischen dem inneren Packungsstrang 2 und dem nach außen anschließenden. Die Packungsschnüre 3 besitzen eine Umflechung 8, wie es in Fig. 2 angedeutet wurde. Die Umflechtung 8 besteht vorzugsweise aus einem Metalldraht, jedoch kann auch mit anderen Werkstoffen für die Umflechtung gearbeitet werden. Das gilt auch für die Packungsstränge 2 selbst, wenn diese mit einer entsprechenden Umflechtung versehen sind.In Fig. 1 it can be seen that between the pack strands 2 sheet metal strips 6 are arranged, the individual sheet metal strips 6 with an upper and a lower, flange-like projecting area 7 are placed on the associated packing strand 2 . In the exemplary embodiment, two such metal strips 6 are realized, one between the outer packing strand 2 and the one that adjoins the inside, the other between the inner packing strand 2 and the one that adjoins the outside. The packing cords 3 have braiding 8 , as was indicated in FIG. 2. The braiding 8 is preferably made of a metal wire, but other materials for the braiding can also be used. This also applies to the pack strands 2 themselves, if these are provided with a corresponding braiding.

Trennt man von einer Graphitfolie F einen Graphitstreifen 4 ab, so hat er grundsätzlich einen rechteckigen Querschnitt. Er kann jedoch ohne weiteres mit geeigneten Werkzeugen verformt werden, so daß er einen verrundeten Querschnitt aufweist. Dazu wird auf die Fig. 2 verwiesen. Die einzelnen Packungsschnüre 3 bestehen im Ausführungsbeispiel jeweils aus mehreren Graphitstreifen 4. Die Graphitstreifen 4 können in den Packungsschnüren 3 mit Drall angeordnet sein. Graphitfolien aus Dichtungsgraphit sind z. B. beschrieben in der Firmendruckschrift "Sigraflex" der SIGRI GmbH in 8901 Meitingen aus Juni 1989.If a graphite strip 4 is separated from a graphite foil F, it basically has a rectangular cross section. However, it can easily be deformed with suitable tools so that it has a rounded cross section. For this purpose, reference is made to FIG. 2. In the exemplary embodiment, the individual packing cords 3 each consist of a plurality of graphite strips 4 . The graphite strips 4 can be arranged in the packing cords 3 with a twist. Graphite foils made of sealing graphite are e.g. B. described in the company publication "Sigraflex" of SIGRI GmbH in 8901 Meitingen from June 1989.

Claims

1.Sealing ring for flange connections, in particular for flange connections of large diameter on reaction vessels of chemical process engineering with a plurality of packing strands placed in a ring or winding arrangement, characterized in that the packing strands are folded together from a plurality of packing strings without a wire core, which packing strings consist of at least one graphite strip which is separated from a graphite foil made of sealing graphite, and that the packing strands are combined to form the sealing ring by means of metal clips.

2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the Packing strands from the plurality of packing cords as a braid are merged.

3. Sealing ring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pack strands with rectangular or square Cross section are merged.

4. Sealing ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one sheet metal strip between the pack strands arranged and with an upper and a lower, flange-like folded Overlap area placed on the assigned packing line is.

5. Sealing ring according to claim 4, characterized in that between the outer packing string and one connected on the inside as well as the inner package and one outside connected a sheet metal strip is arranged.

6. Sealing ring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the packing cords have a braid, in particular a braid made of metal wire.

7. Sealing ring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pack strands have a braid, in particular a braid made of metal wire.

8. Sealing ring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the graphite strips have a rounded cross section.

9. Sealing ring according to one of claims 1 to 8, characterized in that the individual packing cords have multiple graphite strips exhibit.

10. Sealing ring according to claim 9, characterized in that the Graphite strips are arranged in the packing strings with twist.