DK165803B - Taetningskonstruktion til taetning mellem to flader - Google Patents

Description

i

DK 165803 B

Opfindelsen angår en tætningskonstruktion til tætning af et mellemrum mellem to over for hinanden beliggende flader, i den ene af hvilke der er udformet en ringformet reces med en bundflade og modstående sideflader. Nærmere betegnet angår opfindelsen en fladetætning, der 5 er indrettet til anvendelse ved lave temperaturer, fortrinsvis meget lave temperaturer, såsom under kryogene forhold, eller som udsættes for ekstreme temperaturvariationer.

Fladetætninger har mange forskellige anvendelser inden for eksempelvis industri og transportsektoren. En fladetætning anvendes normalt 10 til tætning af to i det væsentlige plane og komplementære overfladedele, der normalt er stationære i forhold til hinanden på det tidspunkt, hvor tætningseffekten skal opnås.

Der benyttes normalt metaltætninger til at danne en fladetætning under kryogene forhold. En sådan tætning udsættes for deformation, 15 når to overflader, der skal tætnes, bringes tæt sammen for tilvejebringelse af tætningseffekten. En Ulempe ved denne kendte teknik er, at den ovenfor nævnte deformation resulterer i en permanent deformation, så at tætningerne kun kan benyttes én gang.

Fra GB offentliggørelsesskrift 2.125.492 og FR patentskrift 1.588.804 20 kendes tætningskonstruktioner, der omfatter to tætningsringe, der er beliggende i en ringformet reces eller rende og har mod hinanden anliggende skråflader eller kamflader, og som presses mod hinanden ved hjælp af et fjedrende element, fx en fjeder. Fjederen og de samvirkende kamflader sikrer, at tætningsringene er presset mod de 25 flader, mod hvilke de skal tætne.

Disse kendte konstruktioner anvendes til tætning af mellemrum mellem konstruktionsdele, fx et hus og en i forhold til dette roterende aksel eller frem- og tilbagebevægelig stempelstang, idet det mellemrum, der skal tætnes, kun varierer meget lidt. Ved den foreliggende 30 opfindelse er der tilvejebragt en tætningskonstruktion, der er velegnet til fladetætning, og som kan tætne et mellemrum mellem to flader, selv når dette mellemrum er forholdsvis stort, og størrelsen af mellemrummet varierer.

DK 165803 B

2

Konstruktionen ifølge opfindelsen er af den type, der omfatter en første og en anden tætningsring, der er anbragt i renden og ligger an mod hinanden langs således udformede kamflader eller skråflader, at den første tætningsring, der rager ud af recessen, påvirkes til 5 bevægelse i retning ud af den, når kamfladerne presses mod hinanden, og en i recessen anbragt trykpåvirknings indretning indrettet til at fastklemme den første tætningsring mellem den anden tætningsring og den tilgrænsende sideflade af renden, og tætningskonstruktionen ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at der i den mod en trykside 10 vendende sideflade af i det mindste den ene af tætningsringene er udformet en rende, der er indrettet til at kunne ekspanderes under påvirkning af trykket på tryksiden.

Opfindelsen kan anvendes til at tætne et mellemrum mellem to områder med forholdsvis ringe trykforskel, idet tætningskonstruktionen da vil 15 fungere på kendt måde. Tætningskonstruktionen ifølge opfindelsen vil imidlertid også forblive effektiv, selv om trykforskellen bliver væsentlig større og mellemrummet mellem de to flader, mod hvilke der tætnes, forøges væsentligt, fx som følge af de ændrede trykforhold.

Når det voksende tryk medfører, at den i tætningsringen udformede 20 rende vil blive ekspanderet, hvorved tætningsringens dimension i retning på tværs af det mellemrum, der skal tætnes, bliver tilsvarende forøget.

Rendens munding har fortrinsvis en reduceret bredde, og der kan i renden være anbragt et fjederelement. Dette fjederelement bidrager 25 til en god initial tætningskraft og en god tætnings effekt ved lave tryk. Efterhånden som trykforskellen stiger, vil selve trykforskellen imidlertid først og fremmest bidrage til at forøge tætningskraften som ovenfor forklaret. Hvis initialkraften imidlertid er for lille, vil der opstå en utæthed, og en forøget trykforskel vil da blot 30 bidrage til at forøge lækage. Medens fjederelementet således bidrager til at forøge tætningskraften, tjener trykpåvirkningsindretningen, der også kan være et fjedrende element, som et justeringsorgan, der muliggør justering af den indbyrdes stilling af de to dele, der danner det mellemrum, der skal tætnes. Endvidere tjener trykpåvirk -35 ningsindretningen til at fastholde den første tætningsring i den

DK 165803B

3 ringformede reces, også når de dele, mellem hvilke tætningskonstruktionen er anbragt, adskilles.

Der kan være udformet en rende såvel i den øverste del af den første tætningsrings inderste sideflade som i den nederste del af den anden 5 tætningsrings kamflade. Derved opnås en forøget ekspansionseffekt for tætningskonstruktionen, når trykforskellen vokser.

Recessen har fortrinsvis et rektangulært tværsnit, hvilket giver en simpel og billig fremstilling af recessen.

Det foretrækkes, at den inderste sidefladedel og tætningsfladen af 10 hver af tætningsringene definerer en i det væsentlige ret vinkel.

Dette træk giver de størst mulige tætningsflader, når tætningskonstruktionen placeres i tæt anlæg mod en i det væsentlige plan modpart.

Tætningsringene kan være fremstillet af PTFE, og desuden danner 15 tætningsfladen og kamfladen på hver tætningsring fordelagtigt en vinkel på 60-80°, fortrinsvis ca. 75°.

De ovennævnte træk giver en tætningskonstruktion, der med fordel kan anvendes under kryogene forhold, og den ovennævnte foretrukne vinkel tillader en stor forskydning, fx på 1/3 af højden af tætnings ringens 20 inderste sideflade, af den første tætningsring i retning ud af recessen i forhold til forskydningen af den anden tætningsring mod recessens inderste sideflade.

Tætningsringene ifølge opfindelsen har fordelagtigt firkantede tværsnit, der er identiske i form og størrelse, hvilket medfører en 25 særlig simpel fremstillingsproces, da tætningsringene kan fremstilles ud fra et kontinuerligt bånd med den nævnte form. Tætningsringene skæres simpelthen af fra et sådant bånd, og hver tætningsrings ender sammenføjes eksempelvis ved svejsning. Tætningsringene kan alternativt være sammensat af segmenter af tætningsringmateriale, fx 30 segmenter med tværsnit, der har den ovennævnte udformning og størrelse, og som sættes sammen successivt.

DK 165803 B

4

Det har vist sig, at når mindre end 50 procent af tværsnitsarealet af den første tætningsring er placeret uden for recessen, opnås en udtalt tendens til, at tætningsringen tilbageholdes i recessen af trykpåvi rknings indre tningen.

5 Trykpåvirkningsindretningen og/eller fjederelementerne omfatter fortrinsvis spiralsnoede fjedre af stål egnet til anvendelse under kryogene forhold.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken 10 fig. 1 perspektivisk viser et snit gennem en tætningskonstruktion, fig. 2 et snit gennem et tætningsarrangement med to af de i fig. 1 viste tætningskonstruktioner, og fig. 3 et snit gennem en udførelsesform for tætningskonstruktionen ifølge opfindelsen.

15 I fig. 1 er vist en tætningskonstruktion 10. I et legeme, såsom en stålplade 12, der har en i det væsentlige plan overside 11, er der udformet en rende 14, der har en inderste sideflade 15, en yderste sideflade 16 og en bundflade 17. Der er placeret henholdsvis en første og en anden ringformet PTFE-tætningsring 18 og 20 inden i 20 renden 14. Den første tætningsring 18 har en øverste tætningsflade 21, der er indrettet til at blive bragt i tæt anlæg med en modpart, såsom overfladen af en metaldel (ikke vist i fig. 1). Desuden har den første tætningsring 18 en sidefladedel 22, der er i tæt anlæg mod renden 14's inderste sideflade 15, og en skrånende kamfladedel 23, 25 der er i tæt anlæg mod en tilsvarede kamflade 24 på den anden tætningsring 20. Kamfladerne 23 og 24 skråner i modsatte retninger. Den anden tætningsring 20 definerer desuden en tætningsflade 25, der er i tætnende kontakt med renden 14's bundflade 17, og en sideflade 26, der er i tæt anlæg mod en spiralsnoet, ringformet stålfjeder 28. 1

Fjederen 28 påvirker den anden tætningsring 20 i retning mod renden 14's inderste sideflade 15. Den anden tætningsring 20 påvirker igen den første tætningsring 18 ved at udøve et tryk på kamfladen 23, og det tryk, der udøves på den første tætningsring 18's kamflade 23,

DK 165803 B

5 danner en friktionskraft mellem den første tætningsring 18's inderste sideflade 22 og renden 14's inderste sideflade 15.

Denne friktionskraft tilbageholder den første tætningsring 18 i renden 14 og dermed også den anden tætningsring 20 og fjederen 28.

5 Tendensen til at tilbageholde tætningsringene 18 og 20 og fjederen 28 i renden 14 er forøget på grund af forspænding af tætningsringene.

Den første tætningsring strækkes ca. 0,3-1,2%, og den anden tætnings-ring strækkes ca. 0,1-0,6%.

Tætningskonstruktionen ifølge fig. 1 kan anvendes sammen med en 10 modpart 30 som vist i fig. 2 for at tilvejebringe en fluidtæt tætning. Det i fig. 2 viste tætningsarrangement omfatter to tætningskonstruktioner 31 og 32, der svarer til tætningskonstruktionen 10 i fig.

1, og er indrettet til anvendelse under kryogene forhold. Der forekommer således en lavtemperaturkrympning af tætningsringene under 15 disse forhold. Under brug opnås imidlertid en ligevægtstilstand, der på grund af virkningen fra påvirknings indretningen eliminerer betydningen af spillerummet mellem de to flader, der skal tætnes, uanset krympningen af tætningsringene, og der opnås et tætnende anlæg mellem den første tætningsring 18's tætningsflade 21 og overfladen af 20 den ovennævnte modpart 30 (fig. 2), mellem den første tætningsring 18's inderste sideflade 22 og renden 14's inderste sideflade 15, mellem tætningsringene 18 og 20's kamflader 23 og 24 og mellem den anden tætningsring 20's tætningsflade 25 og renden 14's bundflade 17. Tætningseffekten opnås i begyndelsen ved hjælp af påvirkningen fra 25 fjederen. Desuden genereres en forøget tætningseffekt under kryogene forhold på grund af trykgradienten fra omgivelserne til det kryogene rum, hvilken trykgradient virker på ydersiden af den anden tætnings-ring 20 og på den del af den første tætningsring 18's kamflade 23, der ikke er i anlæg mod den anden tætningsring 20's karaflade 24. 1

Det i fig. 2 viste tætningsarrangement giver en tilfredsstillende tætningseffekt, når højden h og mellemrummet 35 varierer mellem ca.

0,3 og 2 mm, men tætningseffekten ved høje tryk er utilstrækkelig, hvis der forekommer større spillerum.

DK 165803B

6

Ved den foreliggende opfindelse er der blevet tilvejebragt en tætningskonstruktion, der muliggør opnåelse af en tætningseffekt, også når der optræder større spillerum. En udførelsesform for tætningskonstruktionen ifølge opfindelsen, der er vist i fig. 3, omfatter en 5 tætningskonstruktion 40 svarende til den i fig. 1 viste, men ved den øverste del af den inderste sideflade 22' er den første tætningsring 21' forsynet med en rende 41, i hvilken der er placeret en hjælpepåvirkningsindretning 42, såsom en stålfjeder, og ved den nederste del af kamfladen 24' er den anden tætningsring 23' forsynet med en til-10 svarende rende 43, der indeholder en hjælpepåvirknings indretning 44. Renderne 41 og 43 har flaskelignende tværsnit, og de indsnævrede åbninger 45 og 46 virker til at tilbageholde de respektive hjælpepåvirkningsindretninger 42 og 44 i renderne 41 og 43. TJd over at forbedre tætningseffekten, hvis der optræder større spillerum, giver· 15 disse træk en bedre tætnings effekt såvel ved lave som ved højere trykdifferencer, da tætningslæberne påvirkes til et tættere anlæg med modparten (ikke vist) og bundfladen 17' af renden 14'.

Til nogle anvendelser kan der fordelagtigt benyttes to (som vist i fig. 2) eller flere tætningskonstruktioner ved fladetætning af to 20 fladedele af metal eller stål med store dimensioner, såsom ved fladetætning af fladedele, der har en omkreds på omkring 10 m. Ved disse anvendelser tilvejebringer tætningskonstruktionen ifølge den foreliggende opfindelse et tætningsarrangement, der giver en høj tætningseffekt og en minimal risiko for lækage. 1 2 3 4 5 6

Som det fremgår af den ovenstående beskrivelse er der tilvejebragt en 2 tætningskonstruktion, som har udmærkede egenskaber. Tætningskonstruk 3 tionen kan benyttes ved ekstremt lave temperaturer, såsom en tempera 4 tur på -191°C, til tætning af et lavtemperatur testkammer, fx et 5 testkammer, i hvilket der er en temperatur på -191 eC. Tætningseffek- 6 ten for tætningskonstruktionen ifølge den foreliggende opfindelse kan sammenlignes med og svarer til tætningseffekten for en O-ringsak-tiveret PTFE-tætning i det temp eraturområde, hvor O-ringens materiale kan anvendes samt for almindeligt kendte fjederaktiverede PTFE-tætninger .

Claims (10)

1. Tætningskonstruktion til tætning af et mellemrum (35) mellem to overfor hinanden beliggende flader, i den ene af hvilke der er udformet en ringformet reces (14) med en bundflade (17) og modstående 5 sideflader (15, 16), hvilken tætningskonstruktion omfatter en første og en anden tætningsring (18, 20), der er anbragt i renden (14) og ligger an mod hinanden langs således udformede kamflader eller skråflader (23, 24), at den første tætningsring (18), der rager uden for recessen, også påvirkes til bevægelse i retning ud af denne, når 10 kamfladerne presses mod hinanden, og en i recessen anbragt trykpåvirkningsindretning (28), indrettet til at fastklemme den første tætningsring (18) mellem den anden tætningsring (20) og den tilgrænsende sideflade (15) af renden (14), kendetegnet ved, at der i den mod en trykside vendende 15 sideflade (22, 23) af i det mindste den ene af tætningsringene (18, 20. er udformet en rende (41, 43), der er indrettet til at kunne ekspanderes under påvirkning af trykket på tryksiden.

2. Tætningskonstruktion ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rendens munding (45, 46) har reduceret 20 bredde.

3. Tætningskonstruktion ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der i renden (41, 43) er anbragt et fjederelement (42, 44).

4. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, 25 kendetegnet ved, at der er udformet en rende (41, 43) såvel i den øverste del af den første tætningsrings (18) inderste sideflade (22) som i den nederste del af den anden tætningsrings (20) kamflade (23).

5. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, 30 kendetegnet ved, at tætningsfladen (21, 25) og kamfladen (23, 24) på hver af tætningsringene (18, 20) danner en vinkel på 60-80°, fortrinsvis ca, 75°. DK 165803B

6. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at mindre end 50% af tværsnitsarealet af den første tætningsring (18) rager uden for recessen (14).

7. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, 5 kendetegnet ved, at kamfladerne (23, 24) i det væsentlige er plane.

8. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at tætningsringene (18, 20) har firkantede tværsnit og er identiske med hensyn til form og størrelse. 10

9. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kendetegnet ved, at i det mindste den ene af tætnings-ringene (18, 20) er fremstillet af PTFE.

10. Tætningskonstruktion ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at trykpåvirknings indretningen (28) 15 og/eller fjederelementerne (42, 44) omfatter spiralsnoede fjedre af stål.