NL9202219A - Afdichtingsmiddelen voor onder druk staande elementen. - Google Patents

Description

T-3

AFDICHTINGSMIDDELEN VOOR ONDER DRUK STAANDE ELEMENTEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op af dicht ingsmiddelen voor onder druk staande elementen en drukverbindingsmiddelen waarin dergelijke afdichtingsmidde-len worden toegepast. De uitvinding heeft ook betrekking op een toepassing van de drukverbindingsmiddelen voor het filteren van een fluïdum onder middelmatige tot hoge druk in een filtersysteem.

Het gebruik van O-ringen van elastomeer materiaal als fluïdumafdichtingsmiddelen tussen twee gekoppelde onderdelen, is in het vak algemeen bekend. De O-ring wordt normaal in een groef of kanaal van het centrale element van de twee te verbinden elementen geplaatst. Vanwege fabrikageto-leranties, bestaat tussen de twee te koppelen delen een kleine spleet. Onder druk wordt de o-ring gedeformeerd en verlaat deze het O-ringkanaal gedeeltelijk en dringt binnen in de speling of spleet. Dit "extrusie" genoemde effect leidt tot bezwijken van de O-ring, bijvoorbeeld doordat het oppervlak van de O-ring wordt afgepeld of daar stukjes uitbreken.

Een werkwijze voor het vermijden van bezwijken is het aanbrengen van een extra steunring met een grotere hardheid, die voorkomt dat de o-ring in de extrusiespleet binnendringt.

Er is een constante noodzaak om nieuwe afdichtings-constructies te ontwikkelen, in het bijzonder voor middelmatige tot hoge druksystemen, waarbij het probleem van het bezwijken van een O-ring wordt gereduceerd. Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van afdichtings-middelen, waarmee een spelingsspleet aan de benedenstroomse zijde van de O-ring in hoofdzaak wordt geëlimineerd. Een ander doel is het verschaffen van drukverbindingsmiddelen die gebruik maken van de afdichtingsmiddelen, waardoor een minimaal aantal verbindingselementen nodig is. Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een hogedruk filtervloeistofsysteem dat gebruik maakt van de drukverbin-dingsmiddelen.

Volgens deze uitvinding zijn afdichtingsmiddelen voor onder druk staande koppelingdelen verschaft zoals in de conclusies zijn bepaald. Een eerste conisch oppervlak is aangebracht aan een koppelelement om een centrale hartlijn daarvan. Op het tweede koppelelement is een tweede conisch oppervlak aangebracht, dat in gedeeltelijk contact met het eerste oppervlak wordt gebracht. De kegelhoeken van de oppervlakken, gemeten vanaf de centrale hartlijn, is zodanig dat de hoek van het tweede oppervlak enigszins groter is, bijvoorbeeld 1 tot 10° groter, bij voorkeur echter ongeveer 5° dan de hoek van het eerste oppervlak.

Door de hoeken van de oppervlakken enigszins te laten verschillen wordt het contactgebied van de twee kop-pelelementen gevormd in een ringvormig gebied om de centrale hartlijn. Bij deze constructie treedt geen spleet op tussen de twee koppelelementen, die in direct materiaalcontact met elkaar verkeren. De afdichtingsmiddelen omvatten bij voorkeur ook een O-ring die met de twee koppelelementen in contact is, waarbij het contactoppervlak bovenstrooms verplaatst is van de hogedrukzijde van het ringvormige contactgebied van de twee conische oppervlakken.

Ook zijn drukverbindingsmiddelen aangebracht overeenkomstig de uitvinding, zoals bepaald in de conclusies. De verbindingsmiddelen omvatten eerste en tweede koppelelementen elk met inwendige kamers voor het vormen van een flu-idumkanaal. Het eerste koppelelement heeft een buitenste schroefdraadgedeelte dat in aangrijping verkeert met een binnenste schroefdraadgedeelte van het tweede koppelelement in de gekoppelde toestand.

De schroefdraadgedeeltes zijn bij voorkeur op de koppelelementen aangebracht, axiaal verschoven ten opzichte van de eerste en tweede conische oppervlakken, zodat gedwongen contact optreedt tussen de conische oppervlakken tenein de een stevig materiaalcontact te vormen. De verbindingsmiddelen hebben het voordeel dat deze slechts uit twee delen bestaan, die met elkaar worden verbonden door een schroefverbinding. Bij voorkeur verbinden de schroefdraadgedeelten zich aan de droge zijde van de afdichting welke de kans op mogelijke verontreiniging wanneer de verbinding wordt gevormd of losgenomen, verkleind.

Een ander voordeel van de gekenmerkte afdichtings-middelen en verbindingsmiddelen is dat met de afdichting in het conische contactoppervlak, de bewerkingstoleranties van de twee koppelelementen minder zwaar kan zijn. De fabrikage-kosten van de koppelelementen kunnen daardoor laag gehouden worden.

Verdere doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm aan de hand van de tekening.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van de afdichtings-middelen volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van de drukverbin-dingsmiddelen van de onderhavige uitvinding, waarbij één koppelelement een filterkap is.

In fig. 1 wordt een uitvoeringsvorm van de afdich-tingsmiddelen 1 getoond, zodanig uitgevoerd dat een afdichting wordt gevormd tussen de onder druk staande koppelingde-len 10 en 11. Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm waarbij een gedeelte van het eerste koppelingelement 10 met een centrale hartlijn 20 coaxiaal aangebracht is in een gedeelte van het tweede koppelingelement 11. Het eerste koppelingelement 10 heeft een conisch of afgeknot conisch oppervlak 6, dat zich om de centrale hartlijn 20 uitstrekt.

Een tweede conisch of afgeknot conisch oppervlak 9 is aangebracht aan het tweede koppelelement 11 en in gedeeltelijk contact met het eerste oppervlak 6. Zoals in fig. 1 is te zien, is de kegelhoek van het tweede conische oppervlak 9 ten opzichte van de hartlijn 20 groter dan de overeenkomstige hoek van het eerste conische oppervlak 6.

De oppervlakken 6, 9 zijn met elkaar in contact in een gebied 13 dat zich ringvormig uitstrekt om de centrale hartlijn 20. De radiale afstand van het contactgebied 13 zal kleiner zijn dan de radiale afstand van een van de twee conische oppervlakken. De radiale contactafstand van de oppervlakken zal ook afhangen van het verschil in de kegel-hoeken van de twee oppervlakken. Met andere woorden, naar mate het verschil kleiner is, zal de radiale afmeting van het ringvormige contactgebied groter zijn.

De kegelhoek van het eerste conische oppervlak ten opzichte van de hartlijn 20 ligt bij voorkeur in het gebied van 3 en 45“ en meer bij voorkeur in het gebied van 15 tot 20°. De hoek van het tweede conische oppervlak is nominaal 1 tot 10° groter dan de kegelhoek van het eerste oppervlak, bij voorkeur ongeveer 5° groter.

Zoals goed te zien is in fig. 1, vormen de twee koppelelementen wanneer deze met elkaar in aangrijping verkeren een materiaalcontact. Ten gevolge van de uitvoering van de toelopende contactoppervlakken, kunnen de bewerkings-toleranties van de twee koppelelementen, bijvoorbeeld de diameter daarvan, wat ruimer worden gesteld of in elk geval hoeven deze niet zo streng te zijn. In het contactgebied is een spelingsspleet of tolerantiespleet geëlimineerd.

Bij een verdere uitvoeringsvorm is een O-ring in contact met de eerste en tweede koppelementen aangebracht, met een bovenstrooms van de hogedrukzijde van het ringvormige contactgebied verplaatst contactoppervlak. Zoals getoond in fig. 1, is de hogedrukzijde aangegeven met (a) en de lagedrukzijde met (b) . Het contactoppervlak van de O-ring 2 met het tweede koppelorgaan 11 is bij voorkeur onmiddellijk nabij het ringvormige contactgebied 13 van de twee kegelvormige oppervlakken. Op deze wijze is er in wezen geen extru-siespleet of spelingsspleet benedenstrooms van de O-ring 2. De O-ring 2 is bij voorkeur aangebracht in een ringvormig kanaal in een buitenoppervlak van het eerste koppelingele-ment 10. Het kanaal 3 is bij voorkeur in axiale richting verplaatst naar de binnenzijrand van het eerste conische oppervlak 6.

Een uitvoeringsvorm van de drukverbindingsmiddelen volgens de onderhavige uitvinding wordt in fig. 2 getoond.

Het eerste koppelingelement 4 van deze uitvoeringsvorm omvat een inwendige kamer 14, en het tweede koppelingelement 7 omvat een inwendige kamer 17. De twee kamers staan met elkaar in verbinding voor het vormen van een fluïdumkanaal. Het eerste element 4 omvat eveneens een uitwendig schroef-draadgedeelte 5 dat in aangrijping verkeert met een inwendig schroefdraadgedeelte 8 van het tweede koppelingelement 7.

De schroefdraadgedeelten 5, 8 zijn axiaal verschoven ten opzichte van de eerste en tweede conische oppervlakken van de afdichtingsmiddelen 1 aangebracht, zodanig dat de twee oppervlakken met elkaar in contact gedwongen worden wanneer deze te zamen worden geschroefd. De twee delen zullen met elkaar in contact komen en in contact blijven tijdens het bedrijf, wanneer het juiste aanhaalmoment is aangelegd en gehandhaafd blijft.

Zoals in fig. 2 is te zien, zijn de schroefdraadgedeelten 5, 8 van de koppel ingdelen 4, 7 benedenstrooms of aan de lagedrukzijde van de afdichtingsmiddelen 1 aangebracht. Dit komt overeen met de lage drukzijde (b) van fig.

1. De schroefdraden zijn dientengevolge niet blootgesteld aan het door de inwendige kamers 14 en 17 stromende onder druk staande medium.

De in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm geeft het gebruik weer van de drukverbindingsmiddelen in een hogedruk fluïdumfiltersysteem. Het eerste koppelingelement 4 omvat een filterkap waarin een (niet getoond) filterelement in de kamer 14 kan worden aangebracht. Bij deze uitvoeringsvorm is het tweede koppelingelement 7 een filterkop die het te filteren fluïdum via de kamer 17 toevoert.

De drukverbindingsmiddelen zijn bijzonder bruikbaar bij dit fluïdumfiltersysteem. De middelen omvatten slechts twee delen die door een schroefverbinding met elkaar worden gekoppeld. De toleranties van de componenten zoals boven genoemd hoeven niet nauw te zijn. Bovendien kan het O-ring-kanaal 3 aangebracht worden onder gebruikmaking van normale toleranties. Het materiaal van de filterkap en de filterkop zal normaal koolstofstaal, grijs gietijzer of roestvaststaal zijn.

Integriteitsproeven in de vorm van vermoeidheids-proeven zijn uitgevoerd voor de uitvoeringsvorm van de in fig. 2 getoonde druksverbindingsmiddelen. De vereisten voor een gekwalificeerde vermoeidheidsdruk van 250 bar en voor 400 bar zijn aangetoond onder de industriële norm T2.6.1-1974 van de National Fluid Power Association van het Verenigd Koninkrijk.

Claims (10)

1. Afdichtingsmiddelen voor onder druk staande koppelingelementen omvattende eerste en tweede conische oppervlakken die aangebracht zijn aan eerste en tweede koppelingelementen om een centrale hartlijn daarvan, waarbij de conische oppervlakken met elkaar in contact verkeren in een ringvormig contactgebied, waarbij de kegelhoek gemeten ten opzichte van de hartlijn van het tweede conische oppervlak groter is dan de kegelhoek van het eerste conische oppervlak en omvattende een O-ring die met de eerste en tweede koppelingelementen in contact verkeert in een gebied dat in axiale richting onmiddellijk grenst aan het ringvormige contactgebied van de kegelvormige oppervlakken.

2. Afdichtingsmiddelen volgens conclusie 1, waarbij de radiale afstand van het ringvormige contactgebied tussen het eerste en tweede conische oppervlak kleiner is dan de radiale afstand van elk van de conische oppervlakken.

3. Afdichtingsmiddelen volgens conclusie 1 of 2, waarbij de kegelhoek van het tweede conische oppervlak 1 tot 10“ groter, bij voorkeur ongeveer 5* groter is dan de kegelhoek van het eerste conische oppervlak.

4. Afdichtingsmiddelen volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste conische oppervlak een kegelhoek van 15 tot 20“ heeft.

5. Afdichtingsmiddelen volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het O-ringcontactgebied met de koppelingelementen bovenstrooms verplaatst is vanaf de hogedruk-zijde van het ringvormige contactgebied van de conische oppervlakken.

6. Afdichtingsmiddelen volgens conclusie 5, waarbij de O-ring aangebracht is in een ringvormig kanaal in een buitenoppervlak van het eerste koppelingelement, en het ringvormige kanaal in axiale richting nabij het conische oppervlak van het eerste koppelingorgaan is gepositioneerd.

7. Drukverbindingsmiddelen omvattende de afdich-tingsmiddelen voor onder druk staande elementen zoals bepaald in een van de conclusies 1-6, waarbij de eerste en tweede koppelingeiementen elk inwendige kamers omvatten die zodanig gevormd zijn dat door de verbindingsmiddelen een fluïdumkanaal wordt gevormd, en waarbij het eerste koppelin-gelement een uitwendig schroefdraadgedeelte en het tweede koppelingeiement een passend inwendig schroefdraadgedeelte heeft voor het vormen van een schroefverbinding tussen de twee elementen.

8. Drukverbindingsmiddelen volgens conclusie 7, waarbij de buiten- en binnenschroefdraadgedeelten aangebracht zijn aan de eerste en tweede koppelingelementen, axiaal verplaatst ten opzichte van de eerste en tweede conische oppervlakken, teneinde een gedwongen contact tot stand te brengen tussen de oppervlakken, wanneer de koppe-lingelementen door schroeven met elkaar worden verbonden.

9. Drukverbindingsmiddelen volgens conclusie 7 of 8, waarbij de axiale verplaatsing van de schroefdraadgedeelten benedenstrooms van de lagedrukzijde van het ringvormige contactgebied tussen de conische oppervlakken ligt.

10. Gebruik van de drukverbindingsmiddelen volgens conclusie 7, 8 of 9 in een hogedruk fluïdumfiltersysteem, waarbij het eerste koppelingeiement een filterkap omvat, in de binnenkamer waarvan een filterelement is aangebracht, en het tweede koppelingeiement een filterkop omvat.