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Dichtring aus Stahl Dichtungen sind erforderlich an den Verbindungs-
oder Durchgangsstellen bzw. Verschlußstellen von Rohren, Behältern, Maschinenteilen
u. dgl., um den Übertritt von Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten aus diesem Raum
in einen anderen oder nach außen zu verhindern.
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Hauptsächlich kommen Dichtungen in der Form von Dichtringen zur Verwendung,
die entsprechend ihrer Formgebung und Materialbeschaffenheit entweder flach- oder
liniendichtend zwischen zwei Dichtungsflächen zur festen Anlage kommen. Die Funktion
eines Dichtungsmittels beruht bei Gien bis heute bekannten Dichtungen darin, daß
durch Formänderung einer mehr oder weniger plastischen Zwischenscheibe, dem Dichtring,
die Unebenheiten der eigentlichen Dichtungsflächen ausgeglichen werden müssen. Die
bei niedrigen Drücken üblichen Dichtringe aus Leder, Asbest, Gummi oder Pappe sind
für höhere Betriebsdrücke und höhere Temperaturen, etwa von Dampf, ungeeignet. Infolge
der zu geringen Festigkeit besteht bei derartigen Dichtringen die Gefahr des Herausfliegens,
weil die durch die Anpreßkraft der Dichtflächen hervorgerufene Reibung an der Dichtung
allein nicht mehr ausreicht dem Innendruck zu widerstehen.
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Aus diesem Grunde verwendet man bei höheren Drücken Dichtungsringe
aus Metall, wie z. B. Hartblei, Kupfer, Nickel, rostfreiem Stahl oder Weicheisen,
während für Höchstdrücke vorwiegend aus Stahl gefertigte Dichtringe in Frage kommen.
Hiervon seien als bekannt erwähnt die profilierte Stahlringdichtung und die ebenfalls
aus Stahl gefertigten Linsen--sowie Spießkantdichtungen.
Der Vorteil
der letzteren beruht darin, daß diese auf einer Linie abdichtenden Arten eine geringere
Anpreßkraft erfordern als die gewöhnlichen Flachdichtungen.
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Alle diese bekannten Dichtungen gehen grundsätzlich davon aus, daß
ihr Werkstoff verhältnismäßig weich und nachgiebig ist und alle Unebenheiten der
eigentlichen Dichtflächen durch die sich entsprechend deformierenden Dichtungen
ausgeglichen werden sollen. Stets ist also der Werkstoff der eigentlichen Dichtungen
gegenüber dem der zu verbindenden Dichtflächen weicher.
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Dieser Umstand bedingt eine Reihe von Nachteilen. So vermindert die
Nachgiebigkeit des mehr oder weniger plastischen Dichtringes die Widerstandsfähigkeit
der Dichtung gegen Erschütterungen und Querbeanspruchungen, was zu Undichtigkeiten
und zur Lockerung der Anpreßmittel, wie z. B. Flanschenschrauben oder Überwurfmuttern,
führt, welche ständig nachgezogen werden müssen. Weiterhin beeinträchtigen starke
Temperaturschwankungen die Güte der Dichtung infolge der auftretenden Ausdehnungen
und Schrumpfungen, die ebenfalls zu Lockerungen führen.
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Nicht selten werden schädliche Wärmestauungen herbeigeführt, wenn
die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Dichtringes schlechter als die der übrigen
Teile ist.
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Schließlich bedingt die Verwendung von Flachdichtungen entsprechefid
groß ausgebildete, zur festen Anlage gegen den Dichtiing kommende Dichtflächen,
die in der Herstellung und dem Materialaufwand teuer und damit unwirtschaftlich
sind.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile und
ermöglicht es, mit dem geringsten Aufwand eine einwandfreie Abdichtung zu erzielen,
die den höchsten Drücken und Temperaturen sowie den ungünstigsten Beanspruchungen
gewachsen ist.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Dichtring aus Stahl, welcher
an seinen Stirnflächen Dichtkanten von keilförmigem Querschnitt besitzt und durchgehärtet
oder oberflächengehärtet ist.
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Diese Dichtkanten drücken sich, da sie von härterer Beschaffenheit
als das Material der Dichtflächen sind, in dieselben beim Anzug eines Anpreßstückes
unter Materialverformung ein.
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Die Wirkung dieses neuen Dichtungsmittels beruht also im Gegensatz
zu den bisher bekannten Dichtungen darin, daß nicht durch Formänderung des Dichtringes
die Unebenheiten der Dichtungsfläche ausgeglichen werden, sondern daß vielmehr der
Ring derart ausgebildet ist, daß infolge seiner Härte und seiner Dichtkanten Unebenheiten
in den Dichtungsflächen selbst ausgeglichen werden.
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Es wird auf diese Weise zwischen den Dichtflächen und dem Dichtring
eine absolut dichte Verbindung hergestellt. In den Dichtflächen bilden sich mit
Hilfe der Dichtkanten des Dichtringes grabenartige, ringförmige Vertiefungen, Unebenheiten
der Dichtflächen werden unterschnitten, und die Oberflächengüte der Dichtflächen
und deren Beschaffenheit ist auf die Verbindung ohne Einfluß, denn dieGrabenwände
sind mit der plastischen Verformung zugleich verdichtet, während die Grabensohle
tiefer als jede Unebenheit der Dichtflächen liegt.
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Durch entsprechende Walil des Keilwinkels der, Dichtkanten besteht
die Möglichkeit, die Reibung zwischen den keilförmigen Dichtkanten und den Dichtflächen
zu verändern, also derart zu steigern, daß z. B. bei Verwendung einer Verschraubung
das Selbstlosen des Anpreßstückes verhindert wird, was sich mit den bekannten Flachscheiben
nicht erreichen läßt. Weiterhin kann auch die Verformung bzw. die Verdrängung des
Werkstoffes der Dichtflächen beim Eindringen der keilförmigen Dichtkanten desDichtringes
durch die Verwendung geeigneter Durchmesser und Winkel derselben z. B. so gesteuert
werden, daß ein Innengewinde in seinem Durchmesser zusammenschrumpft und sich fest
um das zugehörige Außengewinde preßt oder umgekehrt ein Außengewinde aufgeweitet
wird und sich fest gegen das zugehörige Innengewinde preßt. Dadurch kann eine erhebliche
zusätzliche Reibung erzeugt werden, welche das selbsttätige Lösen der beiden Verschraubungsteile
erschwert.
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Winkel- oder Formänderungen an den keilförmigen Schneiden ändern nichts
an dem Erfindungsgedanken. Das gleiche gilt auch für die Anzahl der Schneiden, deren
Wahl ganz von den jeweiligen Erfordernissen abhängt.
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In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Dichtring in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dabei zeigt Fig. i den Dichtring aus gehärtetem Stahl, links in Ansicht,
rechts im Querschnitt, Fig. 2 Schema einer Art des Einbaues zwischen einer Dichtfläche
mit Innengewinde und der Dichtfläche eines entsprechenden mit Außengewinde versehenen
Einschraubstückes zu Beginn des Einbaues, Fig.3 die Dichtung gemäß Fig.2 nach dem
Anzug in betriebsfertigem, dichtem Zustand, Fig.4 eine Verschraubung mit der eingebauten
erfindungsgemäßen Dichtung vor dem Anziehen derselben, teils in Ansicht, teils im
Längsschnitt. Der Dichtring i aus Stahl hat ein Sechskantprofil, derart, daß sich
an den beiden Stirnflächen je eine Dichtkante 2 bildet. Der Dichtring i ist durchgehärtet
oder oberflächengehärtet. Wesentlich und ausschlaggebend ist stets, daß die Dichtkanten
2 von härterer Beschaffenheit wie die jeweiligen Dichtflächen sind.
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In dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten schematischen Anwendungsbeispiel
sind diese Dichtflächen mit 3 und 4 bezeichnet. Beim Herstellen der Verbindung durch
Anziehen des Einschraubstükkes 5 in das Innengewinde 6 des Anschlußstückes 7 dringt
der Dichtring i mit seinen Dichtkanten 2 infolge deren Härte in die Dichtflächen
3 und 4 unter Verformung des Materials derselben ein, wie in Fig. 3 dargestellt.
Es bildet sich so in den Dichtflächen 3 und 4 eine grabenartige, ringförmige Vertiefung
B. Alle Unebenheiten der Dichtflächen 3 und 4 werden unterschnitten und gleichzeitig
die
Wände der Gräben 8 durch die plastische Verformung verdichtet,
so daß eine dichte Verbindung gewährleistet ist.
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Iti Fig.4 ist als weiteres Anwendungsbeispiel eine Verschraubung mit
dem erfindungsgemäßen Dichtring ausgerüstet. Zwischen den Stirnflächen der beiden
Anschlußteile 9 und io sitzt der gehärtete Stahldichtring i mit seinen Dichtkanten
a, die, wie 111 Fig. 3 bereits dargestellt, beim Anziehen der Cberwurfmutter
i i in die Stirnflächen der Teile 9 und io eindringen und so eine einwandfreie Abdichtung
selbst bei ungünstigen Beanspruchungen gewährleisten.