DE4211076A1 - Flange seal with pressure limiting - has hard support ring with grooves to take sealing edges of sealing ring - Google Patents

Flange seal with pressure limiting - has hard support ring with grooves to take sealing edges of sealing ring

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Abstract

The flange seal is in two parts; one outer support ring (4) and an inner sealing ring (6) with outer U-shaped profile to position O-ring shaped sealing edges each side of the support ring. The sealing edges locate in grooves in the support ring and are deformed by clamping the flanges together. The sealing edges can be asymmetric for added sealing effect. Double sealing profiles provide a high pressure seal, with additional sealing control via rubber cladding on the flanges. ADVANTAGE - Seals not destroyed by overtight fastening of flange bolts, improved sealing properties.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Dichtung, insbesondere Flanschdichtung, mit einem äußeren Stützring und einem inneren den Stützring teilweise überlappenden, im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Dichtring mit Schenkeln.The invention relates to a seal, in particular Flange seal, with an outer support ring and an inner one partially overlapping the support ring, U-shaped in cross section trained sealing ring with legs.

Aus der DE-OS 20 48 569 ist eine Dichtung zum Abdichten ruhender Flächen bekannt, bei der ein Metallring in einen Gummi- oder Kunststoffdichtungsring eingesetzt ist. Bei dieser bekannten Dichtung muß die gesamte Dichtfläche des Dichtungsringes die Flanschkräfte aufnehmen, damit eine genügende Abdichtung der Flanschverbindung erfolgt. Darüber hinaus können bei dieser Dichtung auf der gesamten Fläche des Dichtungsringes hohe Flächenpressungen und Schubkräfte auftreten, die gerade bei mit einem organischen Korrosionsschutz wie z. B. Weich- oder Hart­ gummi ausgekleideten Flanschen diese Auskleidung unzulässig ver­ formen und zerstören können.From DE-OS 20 48 569 a seal for sealing is quiescent Surfaces known in which a metal ring in a rubber or Plastic sealing ring is used. In this known The seal must cover the entire sealing surface of the sealing ring Take up flange forces so that the Flange connection is made. In addition, at this Seal on the entire surface of the sealing ring high Surface pressures and shear forces occur, especially with an organic corrosion protection such. B. soft or hard rubber-lined flanges make this lining inadmissible shape and destroy.

Aus dem DE-GM 88 05 146.3 ist eine Flachdichtung bekannt, bei der eine metallische Kreisringplatte vollständig in eine Weichgummihülle eingesetzt ist. Zwar können bei dieser Flachdichtung in der Kreisringplatte angeordnete Nuten die Fließkräfte der Weichgummihülle aufnehmen, jedoch besteht keine Möglichkeit, die auf die Dichtung wirkenden Flanschkräfte zu begrenzen.A flat gasket is known from DE-GM 88 05 146.3 which is a metallic circular ring plate completely in a soft rubber sleeve is used. Although with this flat gasket grooves arranged in the annular plate the flow forces of Take up the soft rubber cover, but there is no way to limit flange forces acting on the seal.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Dichtung zu schaffen, die hohe Flanschkräfte aufnehmen kann und gleichzeitig auch eine Druckbegrenzung ermöglicht, um die Oberfläche von Dichtung und Flanschfläche zu schützen.Proceeding from this, the object of the invention reason to create a seal that has high flange forces can accommodate and at the same time a pressure limitation allows to the surface of the gasket and flange surface too protect.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschla­ gen, daß an die freien Enden der Schenkel des Dichtringes Wülste angeformt sind, die in Nuten des Stützringes eingreifen.The technical solution to this task is proposed gene that beads on the free ends of the legs of the sealing ring are integrally formed, which engage in grooves of the support ring.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung sind die Nuten asymmetrisch so ausgebildet, daß die der Druckrichtung zugewandten Flanken der Nut steiler nach oben verlaufen als die gegenüberliegenden Flanken. Diese unterschiedliche Flanken­ steigung hat zur Folge, daß infolge der Flanschkräfte die Wülste besonders stark gegen die steile Flanke sowie deren Boden ge­ preßt werden und somit eine zuverlässige Abdichtung der Flanschdichtung bewirken. Die gegenüberliegende, flach auslau­ fende Flanke dagegen dient zur Aufnahme der sich verformenden Wülste, welche bei einer zweiten steilen Flanke hohen Quetsch­ kräften ausgesetzt wären. Bei Druckerhöhung werden die Wülste tiefer in den enger werdenden Spalt gedrückt, wodurch die Dicht­ wirkung steigt und eine praktisch selbstdichtende Wirkung er­ reicht wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Wülste O-ringförmig ausgebildet.In a practical embodiment of the invention Grooves asymmetrically designed so that the printing direction facing flanks of the groove are steeper than the opposite flanks. These different edges has the consequence that the beads due to the flange forces particularly strong against the steep flank and its bottom be pressed and thus a reliable seal of the Effect flange seal. The opposite, flat auslau The flank on the other hand serves to accommodate the deforming Bumps that squeeze high on a second steep flank would be exposed to forces. When the pressure increases, the beads pressed deeper into the narrowing gap, causing the sealing effect increases and a practically self-sealing effect is enough. According to an advantageous embodiment, the Bumps are O-shaped.

Um auch Flanschverbindungen mit unterschiedlichen Flanschformen bzw. Flanschradien mittels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Dichtung abdichten zu können, können die beiden Schenkel des Dichtringes unterschiedlich lang ausgebildet sein.To also flange connections with different flange shapes or flange radii by means of a design according to the invention To be able to seal, the two legs of the Sealing ring can be of different lengths.

Bei einer alternativen Ausführungsform können zur Erhöhung der Dichtkraft zwischen den Wülsten und dem Grundkörper des Dicht­ rings weitere Wülste an den Schenkeln angeformt sein. Zur Aufnahme dieser Wülste weist der Stützring ebenfalls Nuten auf, welche vorteilhafterweise ebenfalls asymmetrisch ausgebildet sind.In an alternative embodiment, to increase the Sealing force between the beads and the base body of the seal  other beads should be formed on the thighs. For Holding these beads, the support ring also has grooves, which is advantageously also asymmetrical are.

Um das Einsetzen des Stützrings in den Dichtring zu erleichtern und Spannungen im Grundkörper des Dichtrings abzubauen, kann der Grundkörper des Dichtrings, zwischen den beiden Schenkeln, eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut aufweisen.To make it easier to insert the support ring into the sealing ring and reduce stresses in the base body of the sealing ring, the Basic body of the sealing ring, between the two legs, one have radially extending, circumferential groove.

Um die Flanschflächen auch von der Rohr- oder Behälterinnenseite her vollständig abzudichten, kann der Grundkörper des Dichtrings sich zur Rohr- bzw. Behälterinnenseite hin konisch erweiternd ausgebildet sein.Around the flange surfaces also from the inside of the pipe or container the main body of the sealing ring flaring towards the inside of the pipe or container be trained.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Flansche im Bereich der Auflage des Dichtrings eine Gummiauskleidung auf. Diese Gummiauskleidung, die im Bereich der Wülste aus Hartgummi und sonst aus Weichgummi besteht, ermöglicht eine Schonung von Dichtung und Flanschfläche.According to a further feature of the invention, the flanges a rubber lining in the area of the sealing ring. This rubber lining, which in the area of the beads made of hard rubber and otherwise consists of soft rubber, allows protection from Seal and flange surface.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Dichtung hat den Vorteil, daß aufgrund der O-ringförmigen Ausgestaltung der Wülste bereits eine geringe Flächenpressung die Flanschver­ bindung abdichtet, die Wülste bei einer Erhöhung des Betriebs­ druckes selbstdichtend wirken und gleichzeitig zu hohe Flansch­ kräfte durch den Stützring ausgeschlossen werden.A seal designed according to this technical teaching has the Advantage that due to the O-ring shape the beads already have a slight surface pressure on the flange bond seals, the beads with an increase in operation pressure self-sealing and at the same time too high flange forces are excluded by the support ring.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen drei bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen: Further details and advantages of the subject of the invention result from the following description of the associated Drawings in which three preferred embodiments of one seal designed according to the invention are shown. In the The drawings show:  

Fig. 1 eine fertig montierte und verschraubte Flansch­ verbindung mit eingesetzter Dichtung im Quer­ schnitt; Figure 1 is a fully assembled and screwed flange connection with inserted seal in cross section.

Fig. 2 drei Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung im Querschnitt; Figure 2 shows three embodiments of a seal designed according to the invention in cross section.

Fig. 3 drei Ausgestaltungsformen des Dichtring­ grundkörpers im Querschnitt; Figure 3 shows three embodiments of the sealing ring body in cross section.

Fig. 4 einen Ausschnitt eines Flansches im Querschnitt. Fig. 4 shows a section of a flange in cross section.

Die in Fig. 1 dargestellte Flanschverbindung beinhaltet zwei Flansche 1, eine die Flansche 1 verbindende Schraubverbindung 2 sowie eine zwischen den Flanschen liegende Dichtung 3.The flange connection shown in FIG. 1 includes two flanges 1 , a screw connection 2 connecting the flanges 1 and a seal 3 lying between the flanges.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Dichtung 3 aus einem äußeren Stützring 4, der aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt ist, sowie einem inneren den Stützring 4 teilweise überlappenden Dichtring 5. Der U-förmig ausgebildete Dichtring 5 setzt sich aus einem Grundkörper 6 und zwei Schenkeln 7 zusammen. An den freien Enden der Schenkel 7 sind O-ringförmige Wülste 8 angeformt.As can be seen from FIG. 2, the seal 3 consists of an outer support ring 4 , which is made of steel, aluminum or plastic, and an inner sealing ring 5, which partially overlaps the support ring 4 . The U-shaped sealing ring 5 is composed of a base body 6 and two legs 7 . O-ring-shaped beads 8 are formed on the free ends of the legs 7 .

Beim Zusammenfügen von Stützring 4 und Dichtring 5 gemäß Fig. 2 greifen die Wülste 8 in Nuten 9 des Stützringes 4 ein. Die Nuten 9 sind asymmetrisch so ausgebildet, daß die dem Dichtring 5 zugewandte Flanke 10 steiler ausgebildet ist als die gegenüber­ liegende Flanke 11.When joining the support ring 4 and the sealing ring 5 according to FIG. 2, the beads 8 engage in grooves 9 of the support ring 4 . The grooves 9 are designed asymmetrically so that the flank 10 facing the sealing ring 5 is steeper than the flank 11 lying opposite.

Fig. 2 zeigt drei unterschiedliche Ausgestaltungsformen einer erfindungsgemäßen Dichtung 3. Die in Abbildung a) dargestellte symmetrische Dichtung 3 weist zwei gleichlange Schenkel 7 mit daran angeformten Wülsten 8 auf, die in zwei sich gegenüber­ liegende Nuten 9 des Stützringes 4 eingreifen. Fig. 2 shows three different embodiments of a gasket 3 according to the invention. The symmetrical seal 3 shown in Figure a) has two legs 7 of equal length with beads 8 formed thereon, which engage in two mutually opposite grooves 9 of the support ring 4 .

Die Dichtung 3 nach Abbildung b) dagegen weist zwei unterschied­ lich lange Schenkel 7 auf, deren Wülste 8 in entsprechend der Schenkellänge versetzt angeordnete Nuten 9 des Stützringes 4 eingreifen.The seal 3 according to Figure b), on the other hand, has two legs 7 of different lengths, the beads 8 of which engage in grooves 9 of the support ring 4 arranged offset according to the leg length.

Gemäß Abbildung c) können die Schenkel 7 des Dichtrings 5 auch so ausgestaltet sein, daß zwischen den Wülsten 8 und dem Grund­ körper 6 zusätzliche Wülste 12 an den Schenkeln 7 angeformt sind. Diese zusätzlichen Wülste greifen in entsprechende Nuten 13 des Stützringes 4 ein.According to Figure c), the legs 7 of the sealing ring 5 can also be designed such that 6 additional beads 12 are integrally formed on the legs 7 between the beads 8 and the base body. These additional beads engage in corresponding grooves 13 in the support ring 4 .

Der Grundkörper 6 des Dichtringes 5 kann gemäß Fig. 3 auf der den Schenkeln 7 abgewandten Seite unterschiedlich ausgestaltet sein. Um eine selbstdichtende Wirkung des Dichtringes 5 zu erzielen, kann der Grundkörper 6 auf der Rohr- bzw. Behälter­ innenseite, zusätzlich zu dem einfachen geraden Abschluß gemäß Ausführungsform a), auch mit einer Hohlkehle 14 (Ausführungs­ form b) oder einer Keilnut 15 (Ausführungsform c) versehen werden.The base body 6 of the sealing ring 5 can, according to FIG. 3, be configured differently on the side facing away from the legs 7 . In order to achieve a self-sealing effect of the sealing ring 5 , the base body 6 on the inside of the tube or container, in addition to the simple straight closure according to embodiment a), also with a groove 14 (embodiment form b) or a keyway 15 (embodiment c) be provided.

Die in Fig. 4 dargestellte Gummiauskleidung 16 der Flansche 1 besteht im Bereich der Wülste 8, 12 aus Hartgummi 17 und im übrigen Bereich aus Weichgummi 18.The rubber lining 16 of the flanges 1 shown in FIG. 4 consists of hard rubber 17 in the area of the beads 8 , 12 and of soft rubber 18 in the remaining area.

Die in den Fig. 1 und 2 darstellten Ausführungsformen zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung bei innerem Überdruck. In diesem Fall ist die der Druckrichtung D zugewandte Flanke 10 der Nut 9 steiler ausgelegt als die gegenüberliegende Flanke 11. The embodiments shown in FIGS. 1 and 2 show an advantageous embodiment with internal overpressure. In this case, the flank 10 of the groove 9 facing the pressure direction D is designed to be steeper than the opposite flank 11 .

Obwohl diese Dichtung auch inneren Unterdruck abdichtet, kann bei reinem Vakuumbetrieb die Anordnung der Flankensteigungen um­ gekehrt werden, da dann die Druckrichtung D von außen nach innen weist.Although this seal also seals internal negative pressure, it can in the case of pure vacuum operation, the arrangement of the flank slopes be swept, since then the printing direction D from the outside in points.

Mit einer nach dieser technischen Lehre ausgebildeten Dichtung ist es möglich, zwei Flansche 1 mittels einer Schraubverbindung 2 und einer eingesetzten Dichtung 3 zuverlässig abzudichten. Der Stützring 4 wird in den Dichtring 5 so eingesetzt, daß die Wülste 8, 12 sich in die Nuten 9, 13 einpassen. Um das Einsetzen des Stützringes 4 in den Dichtring 5 zu erleichtern und Spannungen im Grundkörper 6 des Dichtringes 5 abzubauen, kann der Grundkörper 6 zwischen den Schenkeln 7 eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut 19 aufweisen. Wird nun die Schraub­ verbindung 2 angezogen, so reichen schon geringe Flanschkräfte aus, die Wülste 8, 12 so zu verformen, daß sie sich dichtend in die Nuten 9, 13 pressen. Aufgrund der asymmetrischen Aus­ gestaltung der Nuten 9, 13 führen auch höhere Flanschkräfte nicht zu einer Beschädigung der Wülste 8, 12, sondern eher zu einer Steigerung der Dichtkraft, da die Wülste 8, 12 die Nuten 9, 13 vollständig ausfüllen. Die Flanschkräfte werden durch den Stützring 4 begrenzt, da dieser aus einem möglichst inkompres­ siblen Material gefertigt ist. Die Auskleidung der Flanschflä­ chen mit Hartgummi 17 und Weichgummi 18 sorgt darüber hinaus für eine Schonung der Dichtung 3 und der Flansche 1.With a seal designed according to this technical teaching, it is possible to reliably seal two flanges 1 by means of a screw connection 2 and an inserted seal 3 . The support ring 4 is inserted into the sealing ring 5 so that the beads 8 , 12 fit into the grooves 9 , 13 . In order to facilitate the insertion of the support ring 4 into the sealing ring 5 and to reduce stresses in the base body 6 of the sealing ring 5 , the base body 6 can have a radially extending, circumferential groove 19 between the legs 7 . If the screw connection 2 is now tightened, even small flange forces are sufficient to deform the beads 8 , 12 so that they press into the grooves 9 , 13 in a sealing manner. Due to the asymmetrical design of the grooves 9 , 13 , even higher flange forces do not damage the beads 8 , 12 , but rather increase the sealing force, since the beads 8 , 12 completely fill the grooves 9 , 13 . The flange forces are limited by the support ring 4 , since this is made of a material that is as incompressible as possible. The lining of the flange surfaces with hard rubber 17 and soft rubber 18 also ensures that the seal 3 and the flanges 1 are protected.

BezugszeichenlisteReference list

 1 Flansch
 2 Schraubverbindung
 3 Dichtung
 4 Stützring
 5 Dichtring
 6 Grundkörper
 7 Schenkel
 8 Wulst
 9 Nut
10 Flanke
11 Flanke
12 Wulst
13 Nut
14 Hohlkehle
15 Keilnut
16 Gummiauskleidung
17 Hartgummi
18 Weichgummi
19 Nut
D Druckrichtung 1 flange
2 screw connection
3 seal
4 support ring
5 sealing ring
6 basic bodies
7 legs
8 bead
9 groove
10 flank
11 flank
12 bead
13 groove
14 fillet
15 keyway
16 rubber lining
17 hard rubber
18 soft rubber
19 groove
D printing direction

Claims (10)

1. Dichtung, insbesondere Flanschdichtung, mit einem äußeren Stützring (4) und einem inneren den Stützring (4) teilweise überlappenden, im Querschnitt U-förmig ausgebildeten Dicht­ ring (5) mit Schenkeln (7), dadurch gekennzeichnet, daß an die freien Enden der Schenkel (7) des Dichtringes (5) Wülste (8) angeformt sind, die in Nuten (9) des Stützringes (4) eingreifen.1. Seal, in particular flange seal, with an outer support ring ( 4 ) and an inner support ring ( 4 ) partially overlapping, in cross-section U-shaped sealing ring ( 5 ) with legs ( 7 ), characterized in that at the free ends the leg ( 7 ) of the sealing ring ( 5 ) beads ( 8 ) are formed, which engage in grooves ( 9 ) of the support ring ( 4 ). 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (9) asymmetrisch ausgebildet sind, wobei eine der Druckrichtung (D) zugewandte Flanke (10) der Nut (9) steiler ist als eine gegenüberliegende Flanke (11).2. Seal according to claim 1, characterized in that the grooves ( 9 ) are asymmetrical, one of the pressure direction (D) facing flank ( 10 ) of the groove ( 9 ) is steeper than an opposite flank ( 11 ). 3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (8) O-ringförmig ausgebildet sind.3. Seal according to claim 1, characterized in that the beads ( 8 ) are O-shaped. 4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (7) des Dichtringes (5) unterschiedlich lang ausgebildet sind.4. Seal according to claim 1, characterized in that the two legs ( 7 ) of the sealing ring ( 5 ) are of different lengths. 5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Grundkörper (6) des Dichtringes (5) und den Wülsten (8) weitere Wülste (12) an die Schenkel (7) ange­ formt sind.5. Seal according to claim 1, characterized in that between a base body ( 6 ) of the sealing ring ( 5 ) and the beads ( 8 ) further beads ( 12 ) on the legs ( 7 ) are formed. 6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (4) zur Aufnahme der zusätzlichen Wülste (12) Nuten (13) aufweist. 6. Seal according to claim 5, characterized in that the support ring ( 4 ) for receiving the additional beads ( 12 ) has grooves ( 13 ). 7. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (5) am Grundkörper (6), zwischen den beiden Schenkeln (7), eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut (19) aufweist.7. Seal according to claim 5, characterized in that the sealing ring ( 5 ) on the base body ( 6 ), between the two legs ( 7 ), has a radially extending, circumferential groove ( 19 ). 8. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (6) des Dichtringes (5) von den Schenkeln (7) fort konisch sich erweitert.8. Seal according to claim 5, characterized in that the base body ( 6 ) of the sealing ring ( 5 ) from the legs ( 7 ) widens conically. 9. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (7) im Bereich der Auflage des Dichtringes (5) eine Gummiauskleidung (16) aufweisen.9. Seal according to claim 1, characterized in that the flanges ( 7 ) in the region of the support of the sealing ring ( 5 ) have a rubber lining ( 16 ). 10. Dichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiauskleidung (16) im Bereich der Wülste (8, 12) aus Hart­ gummi (17) und sonst aus Weichgummi (18) besteht.10. Seal according to claim 9, characterized in that the rubber lining ( 16 ) in the region of the beads ( 8 , 12 ) made of hard rubber ( 17 ) and otherwise made of soft rubber ( 18 ).
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