DE838528C - Abdichtung von Flanschverbindungen an Apparaten, Rohrleitungen u. dgl. - Google Patents

Description

• Abdichtung von Flanschverbindungen an Apparaten, Rohrleitungen u. dgl. Die in der chemischen Industrie zur Anwendung kommenden Reaktionskessel, Lagerbehälter, Rohrleitungen u. dgl. mit Auskleidungen verschiedener säure- und laugenfester Werkstoffe, die mit Spezialkitten verlegt werden, haben sich gegen chemische und auch thermische Einflüsse sehr beständig erwiesen. Die Flanschverbindungen solcher Apparaturen, wie Kessel mit Deckel oder Rohrleitungen untereinander, konnten bis anhin meist nur behelfsmäßig durch möglichst korrosionsbeständige Metalle ausgeführt werden, indem z. B. der abzudichtende Eisenflansch mit Blei geschützt wurde. Es sind aber auch Konstruktionen bekannt, nach welchen der Metallflansch durch Aufkitten von Deckplatten aus demselben Werkstoff wie die Auskleidung geschützt werden kann. Damit wird wohl ein Schutzdes Behälterflansches gegen chemische Angriffe erreicht, jedoch ist die Abdichtung nach außen nicht befriedigend, da die Deckplatten niemals genau eben verlegt werden können. Selbst wenn nach der Verlegung dieser Deckplatten die Dichtungsfläche eben bearbeitet wird, was an und für sich nur an leicht transportablen Gefäßen ausgeführt werden kann, ist eine betriebssichere Abdichtung nicht gewährleistet. Es ist dies damit zu erklären, daß nie ein Fugenkitt mit 'den gleichen Festigkeits- und ganz besonders Härteeigenschaften, wie sie die Deckplatten aufweisen, gewählt werden kann. Die Dichtung, die quer zu einer zwischen zwei aneinanderstoßenden Deckplatten befindlichen Kittfuge zu liegen kommt, wird daher bei der Anpressung den meist weicheren und oft plastischen Kitt eindrücken. Ferner konnten an solchen Konstruktionen infolge der Verschiedenartigkeit der Wärmeausdehnung von Kitt und Plattenmaterial, aber auch bei Beanspruchung durch Druck, speziell bei Außenbeheizung des Behälters, Haarrisse an der Grenzfläche von Kitt und Stein beobachtet werden, was ihre Abdichtung besonders bei Verwendung etwas poröser Kitte überhaupt verunmöglichte.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Abdichtung von Flanschverbindungen an Apparaten, Rohrleitungen u. dgl. aus Eisen, Beton, holz, Kunststoffen u. dgl. mit Auskleidungen aus \\'erkstofformlingen, wie z. B. Deckplatten, die gegen chemische, mechanische und thermische Einflüsse beständig sind. Die erwähnten Nachteile der bekannten Flanschabdichtungen werden dadurch vermieden, daß eine fugenlose Dichtungsfläche, die vorzugsweise mit Rillen versehen werden kann, zur Aufnahme der Dichtung der Flanschverbindung zweier Apparateteile geschaffen wird, die eine vollkomcnene Abdichtung gewährleistet. Diese Dichtungsfläche mit Rillen wird mittels Schablonen in eine geeignete plastische Masse eingeformt, die nach der Behandlung eine harte, elastische nicht zu spröde Füllmasse bildet, um die hohen spezifischen Belastungen der Dichtung aufnehmen zu können. Diese plastische Masse wird beispielsweise in Vertiefungen der Deckplatten, die durch Kitt in der Flanschkonstruktion gehalten und verspannt werden, verlegt und verformt.
• Als Werkstoff für die Formlinge kommen je nach chemischen, thermischen und Druckbeanspruchungen zur Verwendung: Steinzeug, Thermosil, Klinker, Porzellan, Glas, Kohle, Schmelzbasalt, Beton, Kunststoffe, Ferrosilicium u. dgl., und als Kitt bzw. Füllmaterial: Wasserglaskitt, Kunstharzkitt, Zement; Bitumenkitt oder sonst ein plastisches :\laterial, das nach der Verformung abbindet und erhärtet. Je nach Werkstoffeigenschaften können die Formlinge auch nach bekannten Methoden durch Hintergießen, Schweißen und Löten mit dem Flansch verbunden werden.
• Die fugenlose Dichtungsfläche wird in die plastische Masse, die in Vertiefungen der Deckplatten selbst oder zwischen Deckplatten und Flansch eingebettet ist, eingeformt. Mit Vorteil werden schwalbenschwanzförmige Querschnitte der Vertiefungen verwendet, um die Füllmasse in der Flanschkonstruktion zu verankern. Da die zur Anwendung kommenden plastischen Massen meist etwas porös sind, obwohl sie als technisch dichte Füllnassen bezeichnet werden, ist zur Erreichung einer absolut dichten Flanschverbindung, speziell bei Beanspruchung durch Temperatur und Druck, folgende Maßnahme sehr vorteilhaft. Die Form der Dichtungsfläche und der von dieser aufzunehmenden Dichtung soll derart gewählt werden, daß neben der Hauptabdichtung auf der fugenlosen Dichtungsfläche der eigentlichen Dichtung auch auf den Deckplatten eine Abdichtung gegen Undichtwerden durch Kittporosität, erfolgt. Diese zusätzliche Abdichtung wird bei Verwendung bearbeiteter Deckplatten besonders wirksam.
• Solche Flanschverkleidungen durch Deckplatten werden je nach Betriebsbedingungen unter Druckspannung des Platten- und Kittmaterials verlegt. Diese Methode bietet speziell bei Verwendung von spröden Werkstoffen mit niederen Elastizitätsmodulen und bei Beanspruchungen durch erhöhte Dichtungsbelastungen, die bei Autoklaven sehr hohe Werte erreichen können, dadurch erhebliche Vorteile, daß erst die Druckspannungen der Werkstoffe überwunden werden müssen, ehe die Zugspannungen zur Wirkung kommen. Bekannterweise ist die Zugfestigkeit solcher Materialien nur ein Bruchteil der Druckfestigkeit. Durch diese Verspannung wird auch die Schlagfestigkeit der Deckplattenabdichtung erhöht.
• Die Verlegung der Deckplatten unter Druckspannung wird bei keramisch gesinterten, aber auch metallisch gegossenen Werkstoffen mit meist geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Flanschwerkstoff dadurch bewerkstelligt, daß die Deckplatten und das Kittmaterial bei niederer als der Flanschkonstruktion entsprechenden Temperatur verlegt werden. So wurden durch Erwärmen der Tragkonstruktion und Verlegen der Steine und des Kittes bei Raumtemperatur die Deckplatten beim Abkühlen des Flansches unter Druckspannung gesetzt, während dieTragkonstruktion unter Zugspannung steht. Auch durch Verwendung quellbarer Kitte und unter Drucksetzung der Flanschverbindung bei erhöhter Temperatur läßt sich eine Verspannung erreichen, die besondeTS nach Erhärtung des Kittes und Abkühlung der Tragkonstruktion erhebliche Druckspannungen in der Flanschverbindung erzeugt.
• Die Kombination von fugenloser Dichtungsfläche und Einspannung der Deckplatten der Flanschabdichtung erlaubt erst, Apparate mit Auskleidungen auch für höhere Drücke und Temperaturen zu verwenden.
• Bei Auskleidungen von Gefäßen mit wärmeleitenden Platten und Kitten ist die Verwendung von Deckplatten für die Flanschkonstruktion zufolge thermischer Beanspruchungen aus der gleichen Qualität notwendig. Es hat sich insbesondere auch gezeigt, daß bei Werkstoffen mit erhöhtem thermischem Leitkoeffizient während der Rufheizung der Apparatur durch das schnellere Steigen der Flanschtemperatur in den Deckplatten verminderte Druckspannungen auftreten. Diese Maßnahme erweist sich sehr vorteilhaft bei Kitze- oder feuerbeständigen Auskleidungen, insbesondere wenn auch höhere Arbeitsdrücke in der Apparatur auftreten. Für solche Betriebsverhältnisse bringt die neue Flanschverbindung erst eine betriebstechnisch brauchbare Lösung.
• Die Verkittung ausgekleideter Behälter ist meist nur dann gas- und flüssigkeitsdicht und verhindert nur dann eine Zirkulation der angreifenden Flüssigkeiten in den Poren der Kittfugen, wenn diese nach außen abgeschlossen werden. Durch Verlegen der Dichtungsfläche in die Trennfuge von Flansch

  und Peckplattc# wird ein vollständiger M>schluß

  der -'luskleidung nach außen erreicht'. Für sehr

  aggressive Säuren und Betriebsverhältnisse mit

  hohen liiiieildriickcii ist nur durch eine solche Maß-

  nahme an ausgekleideten Kesseln ein betriebs-

  sicherer, dichter Kittftigelial>scliluß zu erhalten.

  Durch Formgeltung von Dichtungsfläche und

  Dichtung kann netten der Hauptabdichtung auch

  auf der bearbeiteten 'Pragkonstruktion oder auch

  auf den beat#lieiteten Deckplatten abgedichtet wer-

  den. Durch diese @Iaßii;ilitne wird ein absoluter

  "1bschluß der Fliiuscliverltindtttig erreicht und zu-

  gleich ein Undiclitwerden zufolge der Porosität der

  Kittfugen der Auskleidung verhindert.

  1)ie Dichtungsfl;iche finit Rillen kann für be-

  stimmte Verhältnisse auch direkt ohne Verwendung

  von Deckplatten als Tragkonstruktion in eine

  elastische Kittmasse eingeformt werden.

  Die neue Flanschverbindung weist erhebliche

  \forteile auf besonders für Behälter mit großem

  Durchmesser, wie sie in der modernen Säurebau-

  technik oft zur Amvendung gelangen, wo eine nach

  der Auskleidung notwendige Bearbeitung äußerst

  schwierig oder gar nicht ausführbar ist. Die Dich-

  tungsfläche am Flansch kann am Montageplatz

  unter Verwendung von Schablonen leicht und billig

  hergestellt werden. Das gleiche gilt für Repara-

  turen, die auch an Ort und Stelle mit geringen

  Kosten ausgeführt werden können.

  1)ie neuartige Abdichtung erlaubt nun, Behälter

  finit Platten beispielsweise keramischer Herkunft

  absolut metallfrei auszukleiden. Solche Konstruk-

  tionen können daher emaillierte und gummierte Ap-

  paraturen ersetzen, cla auch die Deckel auf Grund

  des Erfindungsgedankens bei Verwendung der neu-

  artigen Flanschabdichtung nun einwandfrei mit

  Platten (licht ausgekleidet werden können. Für die

  chemische Industrie können damit Reaktionskessel

  entwickelt werden für größte chemische Bean-

  sltruchtingen durch aggressive Säuren mit Lösungs-

  mitteln unter Siedezustand, wofür homogen ver-

  bleite. emaillierte und gummierte Apparaturen

  nicht mehr in Frage kommen. Auch metallempfind-

  liche Umsetzungen sind mit großer Sicherheit in

  Behältern finit der neuen metallfreien Flanschab-

  dichtung zu bewältigen.

  .111 I-land einiger Ausführungsbeispiele soll die

  Abdichtung solcher Flanschverhindungen grund-

  sätzlich erklärt werden.

  l' ig. i zeigt im ",cliiiitt eilte Flanschverbindung

  voii Kessel i und Deckel 2 aus Gußeisen, die mit

  lmisllielswcise keramischen Platten 3 und 1 aus-

  gekleidet sind. 1)ie Kittschichten 5 und (i verbin-

  den die Tragkonstruktion i und 2 mit den I'latteli 3

  und 4. Der Kesselflausch ist derart konstruiert,

  da13 zwischen den Flanschabschluß voll Kessel i

  und der Plattenauskleidung 3 die I)eckplatten7 ein-

  gekittet \\-erden kiiunen. Die Endplatte 4 der

  Deckelauskleidung 41' ist im Deckelflansch 2 derart

  eingebettet, daß die @lanscliverkleidutig ein Wider-

  ]aller bildet. In diese Deckplatten 7 und End-

  platten 4 sind z. 13. schwalbenschwanzförmige Ver-

  tiefungen v@@rgesehen. die mit einer verformbaren

  Masse gefüllt werden. Mittels einer Schablone, die am bearbeiteten Flanscha#bschluß geführt und zentriert wird, kann in die plastische Füllmasse eine Dichtungsfläche mit Rille 9 parallel zum Kesselflansch eingeformt werden, die nach Erhärtung bzw. Abbindung der Masse eine fugenlose Rille 9 zur Aufnahme der Dichtung io bildet. Durch eine solche Dichtungsfläche mit Rille 9 wird die Trennfuge 12 zweier Deckplatten 7 bzw. Endplatten 4, wie dies in der perspektivischen Fig. 5 veranschaulicht wird, durchbrochen, und es sind keine Verbindungswege, die durch Wärme oder Spannungsrisse zwischen den Platten entstehen können, nach außen mehr möglich. Die Dichtung io kann derart bemessen sein, daß die Abdichtung auf der fugenlosen Dichtungsfläche 9 und gleichzeitig auf den Deckplatten 7 erfolgt.
• In Fig. 2 wird der Flansch des Kessels i, der mit Platten 3 ausgekleidet ist, mit U-förmigen Deckplatten 7 und mit Kittzwischenlage 5 geschützt und wie in Fig. i mit einer fugenlosen Dichtungsfläche mit Rillen 9 in der plastischen Masse, die in der Vertiefung 8 eingebettet ist, versehen.
• An Stelle der Deckplatten wird nach Fig. 3 beispielsweise an einem Betonbehälter i mit dichter Schutzschicht i i eine verformbare Masse zwischen Auskleidung 3 und Flanschabschluß des Behälters i aufgetragen, die mittels einer Schablone eine .Dichtungsfläche mit Rille 9 zur Aufnahme der Dichtung erhält.
• Für Behälter, die durch Druck, Wärme und agressive Säuren beansprucht werden, erweist sich die Ausführung nach Fig. 4 als sehr zweckmäßig. Die Flanschabdichtung wird in die Trennfuge 5 zwischen Kessel i und Auskleidung 3 verlegt, um eine vollkommene Abdichtung der Kittfugen zu erreichen und damit ein Undichtwerden durch Kittporosität zu unterbinden. Indem die Abdichtung auf der fugenlosen Dichtungsfläche 9 und auf der Tragkonstruktion i des Flansches erfolgt, wird ein absoluter Abschluß der Flanschverbindung erhalten. Die mit verformbarer Masse ausgefüllte Vertiefung 8 zur Aufnahme der fugenlosen Dichtungsfläche mit Rille 9 ist teils im Flansch i und teils in der Auskleidung 3, die in dieser Ausführung die Aufgabe der Deckplatte übernimmt, verankert.
• Die Ausführung nach Fig.5 wird für Autoklaven und Behälter, die durch höchste thermische und chemische Einflüsse beansprucht werden, als prinzipielle Lösung einer dichten Flanschverb ndung vorgeschlagen. Insbesondere bei gleichzeitiger Beanspruchung durch Säure und Lösungsmittel, speziell bei hohen Temperaturen, für die der Kitt aber auch das Dichtungsmaterial nur bedingt haltbar sind, weist eine Zweifachdichtung große Vorteile auf. Der meist für solche Verhältnisse mit zwei Plattenschichten 3 und 3° ausgekleidete Kessel i erhält zum Flanschabschluß eine Deckplatte 7, die zwei Vertiefungen 8 und 8d und somit auch zwei Dichtungsflächen mit Rillen 9 und 9° aufweist. Für erwähnte Betriebsbedingungen wird die Dichtungsfläche 9 beispielsweise in Wasserglaskitt, einer nicht völlig dichten Masse, eingeformt; während für die Dichtungsfläche g° ein gas- und flüssigkeitsdichter Kitt, jedoch nur mit beschränkter Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Verwendung findet. Die Auswahl der Dichtungen, die in die Dichtungsrillen g und ga verlegt werden, erfolgt unter ähnlichen Voraussetzungen. Auch für höhere Temperaturgebiete der hochprozentigen Säuren, wie z. B. Schwefelsäure, bringt die Zweifachdichtung große Vorteile, da zweierlei Kittarten verwendet werden können.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Abdichtung von Flanschverbindungen an :Apparaturen, Rohrleitungen u. d01., die mit einer aus eingekitteten Werkstofformlingen, wie z. 13. Deckplatten aus chemisch, mechanisch und thermisch beständigem Werkstoff bestehenden Auskleidung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der gegeneinander abzudichtenden Flächen eine fortlaufende, in sich geschlossene Vertiefung von vorteilhaft schwalbenschwanzfö rmigem Querschnitt aufweist, die vollständig mit einer plastischen, nach dem Einbringen erhärtenden Masse ausgefüllt ist, so claß eine ununterbrochene fugenlose, zur Aufnahme einer Dichtung beliebiger Art geeignete Dichtungsfläche entsteht.
2. 2. Abdichtung von Flansc>erbindungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in den Werkstofformlingen angebracht ist.
3. 3. Abdichtung von Flanschverbindungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in der Trennfuge von Flansch und Werkstofformlingen angebracht ist.
4. 4. Abdichtung von Flanschverbindungen nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung der Flanschverbindungen aus Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestellt.
5. 5. Abdichtung von Flanschverbindungen nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung der Flaiischverbindung auf der fugenlosen Dichtungsfläche und auf den Werkstofformlingen bzw. der Tragkonstruktion des Flansches zu liegen kommt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 508 765; deutsche Patentschrift Nr. 480 242.