DE4238669A1 - Dichtungsring, insbesondere Hochtemperatur-Dichtungsring, und Dichtungsanordnungen mit entsprechenden Dichtungsringen - Google Patents
Dichtungsring, insbesondere Hochtemperatur-Dichtungsring, und Dichtungsanordnungen mit entsprechenden DichtungsringenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring, insbesondere einen
Hochtemperatur-Dichtungsring für Absperrorgane und Flanschdich
tungen, der eine Mehrzahl von Wellringscheiben aus Stahlblech
aufweist, die, in einem Radialschnitt betrachtet, im wesentlichen
sinusförmig mit Wellenbergen und Wellentälern geformt sind. Solche
Dichtungsringe sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Bei den aus der Praxis bekannten Dichtungsringen, von denen die
Erfindung ausgeht, sind die Wellringscheiben nicht unmittelbar
gegeneinandergesetzt. Es sind vielmehr zwischen den einzelnen
Wellringscheiben Scheiben aus einem Weichdichtungswerkstoff an ge
ordnet, z. B. Scheiben aus Dichtungsgraphit oder aus Polytetra
fluorethylen. Diese Maßnahme hält man für erforderlich, um zu
verhindern, daß das fluide Medium zwischen den Wellenscheiben in
radialer Richtung nach Maßgabe der Druckdifferenz diffundieren
kann oder ausströmt. Trotz der Scheiben aus Weichdichtungswerkstoff
läßt sich diese Diffusion nicht verhindern, was wegen der Gefahr
des Auswaschens bzw. des Ausblasens in erheblichem Maße stört. Im
übrigen beeinträchtigen die Scheiben aus Weichdichtungswerkstoff
den Einsatzbereich der bekannten Dichtungsringe, und zwar insbe
sondere dann, wenn das fluide Medium mit hohen Temperaturen
strömt und Sauerstoff mitführt, so daß Oxidationserscheinungen nicht
auszuschließen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsring des
eingangs beschriebenen Aufbaus zu schaffen, der alle Dichtungs
funktionen, insbesondere bei hohen Temperaturen, erfüllt, bei dem
die Anordnung von zwischen den Wellringscheiben angeordneten
Scheiben aus Weichdichtungswerkstoff jedoch nicht mehr erforderlich
ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung einen Dichtungsring,
insbesondere einen Hochtemperatur-Dichtungsring, für Absperrorgane
und Flanschdichtungen, der eine Mehrzahl von Wellringscheiben aus
Stahlblech aufweist, die, in einem Radialschnitt betrachtet, im
wesentlichen sinusförmig mit Wellenbergen und Wellentälern geformt
sind, wobei die Wellringscheiben unmittelbar (ohne Zwischenlagen)
Wellenberg gegen Wellental und im übrigen hohlringbildend gegen
einandergesetzt und die Kontaktstellen mit Hilfe von Schweißnähten
gasdicht verschweißt sind. Die Tatsache, daß die gegeneinander
gesetzten Wellringscheiben auf den Kämmen der Wellungen gegenein
andergesetzt sind, so daß zwischen den Kontaktstellen gleichsam
umlaufende Hohlringe gebildet werden, bedeutet, daß die sinus
förmigen Wellenzüge in radialer Richtung um etwa 180° phasen
verschoben sind. Im allgemeinen hat bei einem erfindungsgemäßen
Dichtungsring die beschriebene Wellenform über die gesamte radiale
Erstreckung die gleiche Wellenlänge und die gleiche Amplitude. Man
kann jedoch in radialer Richtung die Wellenlänge auch variieren.
Wesentlich ist lediglich, daß die Kämme der Wellung benachbarter
Wellringscheiben gegeneinanderliegen und gasdicht miteinander ver
schweißt sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist
die Anordnung so getroffen, daß die Wellringscheiben und dadurch
der Dichtungsring insgesamt bei axialer Kraftbeaufschlagung in
radialer Richtung elastisch nachgiebig expandierbar sind.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Wellringscheiben
der beschriebenen Gestaltung bei gleichsam phasenverschobener An
ordnung der Wellenberge bzw. Wellentäler und gasdichter Ver
schweißung der gegeneinanderliegenden Kontaktstellen benachbarter
Wellringscheiben miteinander als reine Metalldichtungen eingesetzt
werden können, die eine sehr sichere Abdichtung Metall gegen
Metall bewirken. Das schließt nicht aus, daß in den Hohlringen
komprimierbare Dichtungswerkstoffe angeordnet sind, beispielsweise
in Form von Metallfasern, Kohlefasern oder dergleichen. Auf diese
Weise wird der Diffusionswiderstand erhöht, wenn im Zuge einer
nicht sehr sorgfältigen Fertigung beim Verschweißen der Wellring
scheiben miteinander Undichtigkeiten bleiben oder im Betrieb auf
treten.
Obgleich Scheiben aus einem Weichdichtungswerkstoff erfindungs
gemäß nicht verwirklicht sind, erfüllen die erfindungsgemäßen
Dichtungsringe alle Funktionen, und zwar insbesondere bei hohen
Temperaturen. Dabei kann die werkstoffmäßige Auswahl ohne weiteres
so getroffen werden, daß Temperaturen bis 1000° und mehr ertragen
werden. Der Werkstoff der Wellringscheiben, mit denen erfindungs
gemäß gearbeitet wird, ist grundsätzlich beliebig. Nach bevorzugter
Ausführungsform der Erfindung werden warmfeste und ausreichend
korrosionsfeste Stähle eingesetzt.
Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkei
ten der weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Dichtungsringe,
und zwar insbesondere auch in bezug auf die Anordnung in einem
Absperrorgan. So lehrt die Erfindung, daß die im Dichtungsring
außenliegenden Kämme der Wellenberge die Dichtungsflächen bilden.
Es können aber nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
auch die innenseitig und/oder außenseitig den Außenumfang bzw.
den Innenumfang des Dichtungsringes bildende Stirnflächen der
Wellringscheiben die Dichtungsflächen bilden. Wo nicht extreme
Temperaturen aufgenommen werden müssen, besteht die Möglichkeit,
einen erfindungsgemäßen Dichtungsring in der Ausführungsform als
Flanschring, der die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, so
zu gestalten, daß auf den Wellenbergen der äußeren Wellring
scheiben Scheiben aus einem Weichdichtungswerkstoff angeordnet
sind, die in bezug auf die Masse so ausgelegt sind, daß im
eingebauten Zustand der Weichdichtungswerkstoff in die Wellentäler,
diese ausfüllend, eindrückbar ist. Die Scheiben aus Weichdichtungs
werkstoff können auch im Rahmen der Erfindung beispielsweise aus
Dichtungsgraphit und/oder aus Polytetrafluorethylen bestehen.
Von besonderer Bedeutung sind die erfindungsgemäßen Dichtungsringe
in der Ausführungsform für Absperrklappen-Absperrorgane, bei denen
die Absperrklappe eine kegelförmige Dichtfläche und der Absperr
klappensitz eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche auf
weisen sowie bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dicht
flächen praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche aufsetzbar
sind bzw. von dieser abhebbar sind, wobei in dem die Dichtfläche
tragenden Rand der Absperrklappe eine Vorspannut für einen
Dichtungsring angeordnet ist und ein spannbarer Vorspannring
zugeordnet ist und wobei der Dichtungsring, der die Merkmale der
Ansprüche 1 bis 5 aufweist, in die Vorspannut einsetzbar sowie
mechanisch so ausgebildet ist, daß er nach Maßgabe der Vorspann
kraft über den die Dichtfläche tragenden Rand der Absperrklappe,
einen Labyrinthdichtungsring bildend, vordrückbar ist. Das prak
tisch reibungsfreie Aufsetzen wird vorzugsweise mit Hilfe einer
Doppelexzenteranordnung bewirkt. Gegenstand der Erfindung ist auch
eine Flanschdichtung nach Maßgabe des Patentanspruches 9, aber
auch ein Absperrklappen-Absperrorgan nach Maßgabe des Patentan
spruches 10.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Dichtungs
ring, ausschnittsweise,
Fig. 2 einen Schnitt in Richtung AA durch den Gegenstand nach
Fig. 1,
Fig. 3 in gegenüber der Fig. 2 wesentlich vergrößertem Maßstab
den Ausschnitt B aus dem Gegenstand der Fig. 2,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 3,
Fig. 5 in einem Axialschnitt eine Flanschdichtungsanordnung mit
erfindungsgemäßem Dichtungsring,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch ein Absperrorgan in Richtung der
Achse des Strömungskanals mit erfindungsgemäßem Dich
tungsring und
Fig. 7 den Ausschnitt C aus dem Gegenstand der Fig. 6.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Dichtungsring 1 ist insbe
sondere als Hochtemperatur-Dichtungsring bestimmt. Er mag im
Zusammenhang mit Absperrorganen 2 und/oder bei Flanschdichtungen
3 eingesetzt werden. Der Dichtungsring 1 weist eine Mehrzahl von
Wellringscheiben 4 aus Stahlblech auf, die, in einem Radialschnitt
betrachtet, im wesentlichen sinusförmig mit Wellenbergen 5 und
Wellentälern 6 geformt sind, wobei die Wellringscheiben 4 unmittel
bar, ohne Zwischenlagen, Wellenberg 5 gegen Wellental 6 gegenein
andergesetzt sind und die Kontaktstellen gasdicht verschweißt sind.
Dazu wird insbesondere auf die Fig. 3 und 4 verwiesen, die die
entsprechenden Schweißnähte 7 deutlich erkennen lassen. Zwischen
den miteinander verschweißten Kontaktstellen entstehen umlaufende
Hohlringe 8.
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der
Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Wellringscheiben
4 und dadurch der Dichtungsring 1 insgesamt bei axialer Kraftbe
aufschlagung in radialer Richtung elastisch nachgiebig expandierbar
sind. Insoweit wird auch auf die Fig. 6 und 7 verwiesen. In der
Fig. 4 erkennt man, daß in den Hohlringen 8 komprimierbare
Dichtungswerkstoffe D angeordnet sind.
Bei einem erfindungsgemäßen Dichtungsring 1 können die im Dich
tungsring 1 außenliegenden Kämme der Wellungen die Dichtungsflä
chen bilden. Insoweit wird insbesondere auf die Fig. 5 verwiesen.
Es können aber auch die innenseitigen und/oder die außenseitigen,
den Außenumfang bzw. den Innenumfang des Dichtungsringes 1
bildenden Stirnflächen 9 der Wellringscheiben 4 die Dichtungsflächen
bilden, wozu auf die Fig. 6 und 7 verwiesen wird. Betrachtet man
die Fig. 5, so wird deutlich, daß man auf die Kämme der Wellungen
der äußeren Wellenringscheiben 4 Scheiben 10 aus einem Weichdich
tungswerkstoff anordnen könnte, die in bezug auf die Masse so
ausgelegt sind, daß im eingebauten Zustand der Weichdichtungs
werkstoff in die Wellentäler 6, diese ausfüllend, eindrückbar ist.
Die Scheiben 10 aus Weichdichtungswerkstoff mögen aus Dichtungs
graphit bestehen.
Von besonderer Bedeutung ist die Ausführungsform, die in den Fig.
6 und 7 angeordnet ist. Es handelt sich hier um einen Dichtungs
ring 1 des beschriebenen Aufbaus in der Ausführungsform für
Absperrklappen-Absperrorgane 2, bei denen die Absperrklappe 11
eine kegelförmige Dichtfläche 12 und der Absperrklappensitz 13 eine
komplementär kegelförmige Gegendichtfläche 14 aufweisen sowie bei
der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dichtfläche 12 praktisch
reibungsfrei auf die Gegendichtfläche 14 aufsetzbar bzw. von dieser
abhebbar ist, während in dem die Dichtfläche 12 tragenden Rand
der Absperrklappe 11 eine Vorspannut 15 für einen Dichtungsring 1
angeordnet ist, welcher Vorspannut 15 ein Vorspannring 16 zugeor
dnet ist, dessen Vorspannung über Schraubenbolzen 17 einstellbar
ist. Hier ist der Dichtungsring 1 mechanisch so ausgebildet, daß er
nach Maßgabe der Vorspannkraft über den die Dichtfläche 12
tragenden Rand der Absperrklappe 11, einen Labyrinthdichtungsring
bildend, vordrückbar ist. Dazu wird insbesondere auf eine verglei
chende Betrachtung der Fig. 6 und 7 verwiesen. - Wie in den Fig.
6 und 7 dargestellt, ist Gegenstand der Erfindung auch die
Verwendung der Dichtungsringe nach einem der Ansprüche 1 bis 7
für das Absperrklappen-Absperrorgan nach Patentanspruch 10.
Die in der Fig. 5 dargestellte Flanschdichtung 3, die einen
Dichtungsring 1 mit den Merkmalen 1 bis 5 aufweist, aber auch das
in den Fig. 6 und 7 dargestellte Absperrklappen-Absperrorgan 2,
welches in der schon beschriebenen Weise gestaltet ist, ist mit
einem Dichtungsring 1, der die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5
aufweist, ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Claims (10)
1. Dichtungsring (1), insbesondere Hochtemperatur-Dichtungsring,
für Absperrorgane (2) und Flanschdichtungen (3), der eine Mehrzahl
von Wellringscheiben (4) aus Stahlblech aufweist, die, in einem
Radialschnitt betrachtet, im wesentlichen sinusförmig mit Wellen
bergen (5) und Wellentälern (6) geformt sind, wobei die Wellring
scheiben (4) unmittelbar (ohne Zwischenlagen) Wellenberg (5) gegen
Wellental (6) und im übrigen hohlringbildend gegeneinandergesetzt
und die Kontaktstellen mit Hilfe von Schweißnähten (7) gasdicht
verschweißt sind.
2. Dichtungsring (1) nach Anspruch 1, wobei die Wellringscheiben
(4) und dadurch der Dichtungsring (1) insgesamt bei axialer
Kraftbeaufschlagung in radialer Richtung elastisch nachgiebig ex
pandierbar sind.
3. Dichtungsring (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei in
den Hohlringen (8) komprimierbare Dichtungswerkstoffe (D) angeord
net sind.
4. Dichtungsring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
im Dichtungsring (1) außenliegenden Kämme der Wellungen die
Dichtungsflächen bilden.
5. Dichtungsring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei auch
die innenseitigen und/oder die außenseitigen, den Außenumfang bzw.
den Innenumfang des Dichtungsringes (1) bildenden Stirnflächen (9)
der Wellringscheiben (4) die Dichtungsflächen bilden.
6. Dichtungsring (1) in der Ausführungsform als Flanschdichtungs
ring, der die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, wobei auf
den Kämmen der äußeren Wellringscheiben (4) Scheiben (10) aus
einem Weichdichtungswerkstoff angeordnet sind, die in bezug auf die
Masse so ausgelegt sind, daß im eingebauten Zustand der Weich
dichtungswerkstoff in die Wellentäler (6), diese ausfüllend, ein
drückbar ist.
7. Dichtungsring (1) nach Anspruch 6, wobei die Scheiben (10) aus
Weichdichtungswerkstoff aus Dichtungsgraphit oder Polytetrafluor
ethylen bestehen.
8. Dichtungsring für ein Absperrklappen-Absperrorgan (2), bei dem
die Absperrklappe (11) eine kegelförmige Dichtfläche (12) und der
Absperrklappensitz (13) eine komplementär kegelförmige Gegen
dichtfläche (14) aufweisen sowie bei der Schließ- und Öffnungsbe
wegung die Dichtfläche (12) praktisch reibungsfrei auf die Gegen
dichtfläche (14) aufsetzbar bzw. von dieser abhebbar ist, wobei in
dem die Dichtfläche (12) tragenden Rand der Absperrklappe (11)
eine Vorspannut (15), der ein spannbarer Vorspannring (16) zuge
ordnet ist, angeordnet ist, und wobei der Dichtungsring (1), der
die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, in die Vorspannut
(15) einsetzbar sowie mechanisch so ausgebildet ist, daß er nach
Maßgabe der Vorspannkraft über den die Dichtfläche (12) tragenden
Rand der Absperrklappe (11) einen Labyrinthdichtungsring bildend,
vordrückbar ist.
9. Flanschdichtung (3), deren Dichtungsring (1) nach Maßgabe der
Ansprüche 6 und 7 ausgebildet ist.
10. Absperrklappen-Absperrorgan, bei dem die Absperrklappe (11)
eine kegelförmige Dichtfläche (12) und der Absperrklappensitz (13)
eine komplementär kegelförmige Gegendichtfläche (14) aufweisen
sowie bei der Schließ- und Öffnungsbewegung die Dichtfläche (12)
praktisch reibungsfrei auf die Gegendichtfläche (14) aufsetzbar bzw.
von dieser abhebbar ist und wobei in dem die Dichtfläche (12)
tragenden Rand der Absperrklappe (11) eine Vorspannut (15) für
einen Dichtungsring (1) angeordnet ist, dem ein Vorspannring (16)
zugeordnet ist und wobei fernerhin der Dichtungsring (1), der die
Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, in die Vorspannut (15)
eingesetzt sowie mechanisch so ausgebildet ist, daß er nach
Maßgabe der Vorspannkraft über den die Dichtfläche (12) tragenden
Rand der Absperrklappe (11) einen Labyrinthdichtungsring bildend,
vordrückbar ist.
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