DE6918955U

DE6918955U - Metallisch-plastische dichtung

Info

Publication number: DE6918955U
Application number: DE19696918955
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1969-09-11
Also published as: BE732189A; ES367042A1; LU58516A1; FR1588804A; GB1247968A; CH510217A

Description

Metallisch-plastische Dichtung

Als Dichtungen werden jetzt immer häufiger solche verwendet, die aus einer metallischen Unterlage bestehen, auf welche Dichtungen aus Kunstharz oder aus weichem Metall aufgebracht sind.

Bei manchen von diesen ist die metallische Unterlage starr, und das Ganze verdankt seine Biegsamkeit nur der Elastizität des Dichtungswerkstoffes; dieser Werkstoff muß dort hohen Beanspruchungen hinsichtlich Elastizität, Warmfestigkeit und Warmdauerstandfestigkeit genügen und erfordert große Herstellungsgenauigkeit, damit er nicht unter dem Anpressungsdruck fließt. Bei anderen Dichtungen ist die metallische Unterlage elastisch und die weiche dichtung verhältnismäßig dünn; die Elastizität des ganzen wird dort durch die Unterlage selbst bewirkt. Man hat deshalb daran gedacht, dieser Unterlage die Form und die Eigenschaften einer Feder zu geben, um sowohl den Anpreßdruck wie auch die Anforderungen an die Oberflächengüte der Dichtungsnuten niedrig zu halten. Jedenfalls dichten

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die heutigen Dichtungen wohl gut in axialer Richtung, aber nicht ausreichend in radialer Richtung.

Die Neuerung soll sowohl axial wie radial, in Ruhe wie auch in Bewegung gut dichten.

Die neuerungsgemäße Dichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie durch einen verformbaren Dichtring, der gegen den Boden und eine Seitenwand einer Ringnut eines der beiden gegeneinander abzudichtenden Bauteiles anliegt, ferner durch einen Federring, der rechteckig profiliert und zum Dichtring koaxial angeordnet ist und sich an diesen anpreßt, während er von der anderen Seitenwand der Ringnut durch einen freien Raum getrennt ist, sowie durch einen ringförmigen Vorsprung, der zwischen den beiden Bauteilen von einem von ihnen hervorragt und, wenn die Bauteile zusammengepreßt werden, den Dichtring seitwärts verformt und den Federring spannt.

Der ringförmige Vorsprung überträgt die Preßkraft in einer gegebenen Richtung, während die seitliche Verformung und die Wirkung des elastischen Systems den Dichtring in Berührung mit den abzudichtenden Bauteilen halten, indem sie auf den Dichtring Kräfte in einander parallelen, zur ersten Richtung senkrechten Richtungen hervorrufen. Der Gegenstand der Neuerung bewirkt also eine zugleich axiale und radiale Dichtheit, ohne daß die Preßkraft groß zu sein braucht oder die Dichtungsnuten genau bearbeitet zu sein brauchen. Ferner wird der Üichtring vollkommen erhalten; er ist zwischen den abzudichtenden Bauteilen und dem elastischen System eingepreßt, wodurch jedes Zerfließen seines Werkstoffes vermieden wird.

Verschiedene weitere Vorteile und Merlanale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung einiger Ausführungsbeispiele hervor.

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Die Figuren 1 und 2, 3 und k, 5 und 6, 7 und 8, 9 und

10 zeigen, jeweils im Schnitt, verschiedene Ausführungsbeispiele vor und nach dem Zusammenpressen der beiden Bauteile,

Fig. 11 stellt, ebenfalls im Schnitt, eine Abwandlung der in Fig. 2 abgebildeten Ausführungsform dar.

Fig. 12 zeigt in Draufsicht die Ringfeder der in Fig.

11 gezeichneten Ausführungsform.

Die Dichtheit zwischen den Bauteilen 1 und 2 wird gemäß der Neuerung durch eine Einrichtung bewirkt, die einen plastisch verformbaren Dichtring 4 und einen ihm koaxialen Federring 6 in einer Ringnut 8 eines der beiden Bauteile
- in der Zeichnung des Bauteiles 1 - sowie einen Vorsprung aufweist, der beim Aneinanderpressen der beiden Bauteile
den Dichtring gegen den Federring und die Wand der Ringnut anpreßt.

Der plastisch verformbare Dichtring k besteht bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1-6 aus zwei koaxialen
Ringen 10 und 12, die aneinander mit Kegelflächen 11 bzw.
13 anliegen und vorzugsweise abgestumpfte Ränder 11 a bzw. 13 a haben. Diese Kegelflächen haben einander gleiche Neigung und liegen daher dicht aneinander an; der innere Ring 10 drängt sich in den äußeren Ring hinein. Die Querschnitte dieser Ringe sind im wesentlichen gegeneinandergekehrte rechtwinklige Dreiecke, die mit ihren Hypothenusen einander anliegen und ihren rechten Winkel auseinanderkehren.

So wird eine Kraft, die auf die beiden Stirnseiten des Dichtringes wirkt, die beiden ihn bildenden Ringe nicht
nur in enger Berührung mit den beiden sie zusammenpressenden Bauteilen halten, sondern auch gegeneinander achsparallel zu verschieben suchen und wie ein Keil eine zur ersten Kraft senkrechte Kraft und in Richtung dieser zweiten Kraft, also seitwärts, eine Dehnung bewirken.

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Der Federring 6 besteht aus einem massiven Ring von wesentlich rechteckigem Querschnitt aus Stahl oder irgendeinem sonstigen elastisch-verformbaren Werkstoff; er ist in der Ringnut 8 des Bauteils 1 koaxial zum Dichtring k angeordnet. Dieser Federring 6 liegt am Boden 8 a der Ringnut 8 und mit einer seiner Seitenwände an der Seitenwand des Dichtringes an; seine andere Seitenwand ist von der Seitenwand 8 b der Ringnut durch einen Ringraum 16 getrennt.

Vorzugsweise ist der Dichtring 4 axial höher als die Ringnut 8 tief (Fig. 1 und 2), so daß, wenn die Dichtung noch nicht zusammengepreßt ist (Fig. 1 ) , ihr einer Ring an der äußeren Stirnseite der Ringnut 8 einen ringförmigen Vorsprung 10 bildet; der zweite der Bauteile, der Gegenflansch 2, ist an seiner Stirnseite eben.

Wenn die beiden Bauteile 1 und 2 zusammengepreßt werden, wird der Ring 12 zwischen die Seitenwand 8 c der Ringnut 8 und den Ring c gepreßt und somit eine radiale Pressung auf die Ringfeder ausgeübt; dadurch gleiten die Ringe 10 und 12 aufeinander, und die Dichtung dehnt sich seitwärts aus. Der Federring 6 wird in der Richtung zur Wand 8 b verschoben, und der Raum 16 wird schmäler; aber der Federring 6 übt auf den Dichtring 4 eine radiale Kraft aus, die diesen sowohl an die Wand 8 c der Ringnut 8 als auch an den ^ genflansch 2 anpreßt und jede Möglichkeit eines Leckspaltes zwischen den Bauteilen 1 und 2 ausschließt.

Jede weitere durch Verschiebung bewirkte Volumt-nänderung oder selbst einiges Fließen der Dichtung wird durch die Wirkung des Federringes 6 ausgeglichen.

Dieser Federring 6 kann eine Druckfeder oder eine Zugfeder sein, je nach der Art der zusammerzubringenden Bauteile.

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Wenn die Dichtung· geringen Durchmesser hat, können die den Dichtring k bildenden Ringe 10 und 12 ungeschlitzt sein, so daß sie sich leicht herstellen lassen, Der Federring kann dann so angeordnet werden, daß er die Dichtungsringe zu dehnen sucht und muß dann einen größeren Querschnitt haben, als er zu haben brauchte, wenn er auf die Dichtungen einen Druck ausüben soll.

Wenn aber eine Dichtung großen Durchmessers herzustellen ist, müssen die Dichtringe aus stranggepreßten Profilstäben, die auf die gewünschte Länge geschnitten sind, gebildet und vom Federring 6 zusammengedrückt werden, damit, wenn sie beim Anpressen des Gegenflansches 2 sich gegeneinander verschieben, der Durchmesser nicht größer werden kann und ihre Enden nicht auseinanderklaffen können*

Bei einer anderen Ausführungsart (Fig. 3 und k) weist der zweite Baiteil, der Gegenflansch 2, einen ringförmigen Vorsprung 18 auf, der in die Ringnut 8 des ersten Bauteils 1 eintaucht, und die den Dichtring k bildenden Ringe 10 und 12 sind so bemessen, daß sie in der Ringnut 8 etwas hinter deren oberem Rande zurückstehen_o Der ringförmige Vorsprung 18 hat vorzugsweise gleichen Durchmesser wie der Dichtring h vor dem Zusammenpressen. Er taucht dann, wenn die Bauteile 1 und 2 - zum Beispiel Flansch und Gegenflansch - zusammengepreßt werden, zwischen dem Federring 6 und der Wand 8 c in die Ringnut 8 ein und drückt den Ring 12 gegen den Ring 10, wobei er den Federring 6 aufweitet.

Damit die Gefahr, den Dichtring zwischen dem ringförmigen Vorsprung und dem Federring 6 zu verformen, noch wirksamer vermieden wird, kann man, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, den Vorsprung 20 gleich breit wie die Ringnut 8 machen. Die Höhe des Federringes 6 ist dann etwas geringer als die Tiefe der Ringnut 8, und der Ring 12 ragt über den Ring 10 und den Federring 6 hervor; jedoch steht auch hier der Dichtring

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selbst hinter dem oberen Rande der Ringnut noch zurück.

Wenn die beiden Bauteile zusammengepreßt werden, drückt der Vorsprung 20 zunächst auf den Ring 12 und drückt diesen zwischen dem Ring 10 und der Seitenwand 8 c der Ringnut 8 zurück) dann kommt er in Berührung mit dem Rand 11a des Ringes 10 und kommt zum Stillstand, sobald die Bauteile 1 und 2 aneinander liegen.

Der Dichtungsring kann dann nicht mehr fließen, weil er an drei Seiten zwischen den gegeneinander abdichtenden Bauteilen und an der vierten Seite an der Feder selbst anliegt.

Der Dichtungsring besteht vorzugsweise aus einem plastischen, metallischen oder nichtmetallischen Stoff, zum Beispiel aus Polytetrafluoräthylen.

Dieser Dichtring kann auch, wie in Fig. 7-10 gezeigt, ein Vieleck-Profil von gleicher Dicke wie die Ringnut 8 und der Federring 6 haben. Der ringförmige Vorsprung hat dann vorzugsweise gleichseitig-dreieckiges Profil, das beim Zusammenpressen der beiden Bauteile wie ein Keil in den Dichtring selbst eindringt und diesen in Richtung zum Federring drückt. Dieser wird, wie bei den vorigen Ausführungsformen, in der Ringnut 8 in Richtung zum freien Raum 16 gedrückt und preßt den Dichtring in radialer Richtung.

Dieser dreieckig-profiliert© Ring kann an dem an den Bauteil 1 anzupressenden Gegenflansch 2 angeordnet und durch einen einwärts gerichteten Vorsprung 22 dieses Gegenflansches gebildet sein, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt. Der Dichtring 24 hat dann rechteckigen Querschnitt von gleicher Breite wie die Ringnut 8. Diese Rechteckform ergibt ebenso wie die Keilform der oben beschriebenen Dichtringe enge Berührung des Dichtringes zwischen den beiden Bauteilen sowie

völlige Anlage des Dichtringes an der Seitenwand der Ringnut 8 und am Federring 6. Beim Zusammenpressen der Bauteile 1 und 2 drückt sich der ringförmige Vorsprung 22 in den Dichtring 2k ein und drückt dessen Werkstoff dicht an die Wände der Ringnut und an den Gegenflansch an· Der Werkstoff des Dichtringes kann eich nur in Richtung zur Feder hin ausbreiten, aber auch dorthin nur, soweit es dieser Federring erlaubt.

In manchen Fällen kann es dagegen tfen Vorteil sein, einen dreieckig profilierten Vorsprung am Dichtring selbst vorzusehen, indem man diesem - siehe Fig. 9 und 10 - an der Außenseite 26 des Profiles die Form eines umgekehrten V gibt. Der Gegenflansch 2 kann dann eben sein. Beim Anpressen dieses Gegenflansches 2 an den Flansch 1 wird der Vorsprung 26 gequetscht, das heißt der Dichtring Zh wird durch seitliche Ausdehnung in Richtung zum Federring 6 hin verformt.

Ebenso wie in den vorher beschriebenen Fällen hält der Druck des Federringes 6 den verformten Dichtring in völliger Berührung mit den beiden abzudichtenden Bauteilen und verhindert jedes Durchsickern in gleichgültig welcher Richtung. Der Dichtring wird also in axialer Richtung durch das Zusammenpressen der beiden Bauteile und in radialer Richtung durch seine Verformung und durch die Federkraft zusammengepreßt.

Jedes Auseinanderklaffen oder noch so geringe Spiel zwischen den beiden Bauteilen würde unmittelbar durch die Kraft der Feder, die sich zu entspannen und den Dichtring nach außen zu drängen sucht, ausgeglichen werden.

Die erzielte Dichtheit ist also sowohl in axialer als auch in radialer Richtung vollkommene

In manchen Fällen, besonders wenn der Durchmesser der Dichtung nur klein ist - z„ B₀ 150 mm - kann, wie in Fig. und 12 dargestellt, der Federring anstatt eines einstückigen Ringes 6 ein Stapel 28 von dünnen Ringen 30 sein, die mit radialem Schlitz 32 versehen sind} diese Schlitze sind in Umfangsrichtung so gegeneinander versetzt, daß sie sich gleichmäßig über den Umfang verteilen.

Ein dünner Blechstreifen 3^» zum Beispiel aus Stahl, bedeckt die dem Dichtring zugekehrte - bei dem in Figo Ϊ1 gezeigten Federring die innere - Umfangsseite des so gebildeten Federringes; er verhindert, daß der Dichtring an den Spalten 32 fließto Wenn der Dichtring gepreßt wird, übt er auf jeden der Ringe 30 eine Kraft aus, die die Ringe auswärts biegt und somit die Spaltung 32 erweitert.

Die beschriebenen AüsfüJarungsformen könnten noch in verschiedener Weise abgewandelt werden.

Claims

Ansprüche

1. Metallisch-plastische Dichtung zwischen zwei Bauteilen, gekennzeichnet durch einen verformbaren Dichtring (4, 2k), der gegen den Boden (8 a) und eine Seitenwand (8 c) einer Ringnut (8) eines der beiden gegeneinander abzudichtenden Bauteiles (i_t 2) anliegt, ferner durch einnn Federring (6), der reohteckig profiliert und zum Dichtring koaxial angeordnet ist und sich an diesen anpreßt, während er von der anderen Seitenwand (8 b) der Ringnut durch einen freien Raum (i6) getrennt ist, sowie durch einen ringförmigen Vorsprung (18, 20, 22), der zwischen den beiden Bauteilen vitan einem von ihnen hervorragt und, wenn die Bauteile zusammengepreßt werden, den Dichtring seitwärts verformt und den Federring spannt.

2· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (18, 20, 22) einstückig mit dem zweiten der beiden Bauteile (2) verbunden und in Berührung mit einer der Seiten des Dichtringes (k, 2k) ist (Fig. 3 - 8).

3· Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (i4, 26) einstückig mit dem Dichtring (k, 2k) verbunden ist und mit diesem beim Zusammenpressen der Bauteile verformt wird (Fig. 1, 2\ 9» 10).

k. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (20) gleich breit wie die Ringnut (8) ist (Fig. 5, 6).

5. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (i8) nur gleich breit wie der Dichtring (k) ist und zwischen die Seitenwand (8 c) der Ringnut (8) und den Federring (6) eintaucht (Fig. 3, k).

6. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Vorsprung (22) dreieckiges Profil hat (Fig. 7 - 10).

7. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iTeder ein einstückiger Metallring ist.

8. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring aus einem Stapel dünner Ringe (30) mi* je einem Schlitz (32) besteht und die Schlitze in Umfangarichtung gegeneinander versetzt sind (Fig. 11, 12).

9. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (k) aus zwei plastischen Ringen (10, 12) von dreieckigem Querschnitt steht, die rings umschlossen, aber ineinander verschiebbar sind und von dem ringförmigen Vorsprung (14, 18, 20) und dem Federring (6) gegeneinander und gegen die abzudichtenden Bauteile (1, 2) gepreßt werden (Fig. 1-6).

10. Dichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Ringe (1O, 12) im wesentlichen ein rechtwinkliges Dreieck ist und ihre Gleitflächen (11, 13) Kegelstumpfflächen sind (Fig. 1 - 6, 11).