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Gebrauchsmuster-Anmeldung.
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"Ringfederdichtung." Die Neuerung betrifft die Abdichtung von Druckräumen
mit Hilfe ringfederförmiger Dichtungselemente, die durch'Axialkräfte radial verspannt
werden.
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Zur drucksicheren Abdichtung der Teilfugen von Druckgefäßen und Rohrleitungen
verwendet man vielfach Flach-oder Profildichtungen, die durch Normalkräfte so stark
zusammengepreßt werden, daß eine plastische Verformung eintritt, die Ungenauigkeiten
der Makro-und Mikrogestalt der Dichtflächen ausgleicht. Unter Druck stehende Flüssigkeiten
können bereits ohne plastische Verformung allein durch genaueste Ausführung der
Makrogestalt zurückgehalten werden, die man durch Aufschleifen der Dichtflächen
erzielt. Bei diesen Dichtungarten wird die Dichtpressung durch quer zur Teilfuge
wirkende Kräfte, z. B. mittels Schrauben, hervorgerufen. Diesen Kräften wirkt bei
innerem Überdruck eine daherrührende Kraft entgegen, so daß ansteigender Druck die
Dichtpressung vermindert. Darüberhinaus werden durch zeitlich veränderliche Temperaturunterschiede
innerhalb der Verbindung während der An-und Abfahrvorgänge die Schrauben meist so
sehr überlastet, daß sie sich längen, wodurch die Dichtpressung ebenfalls stark
vermindert wird. Bei höheren Druck-und Temperaturbeanspruchungen sind vorstehende
Dichtungen nicht mehr ganz zuverlässig.
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Bekannt sind auch selbsttätige Dichtungen, bei denen die Dichtpressung
durch den abzudichtenden Druck erzeugt wird. Diese bestehen meist aus einem leicht
verformbaren Material, das höheren Temperaturen nicht gewachsen ist. Metallische
Lippenring, die auch höhere Temperaturen aushalten, sind so teuer, daß sie nur in
Sonderfällen verwendet werden.
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Es sind auch ringfederörmige Dichtungselemente mit konischen Spannflächen
bekannt, die die Schraübenkräfte in eine radiale Verspannung umsetzen, die umso
größer ist, je kleiner die Neigung der Spannflächen ist. Wegen der schwierigen und
teuren Herstellung werden sie jedoch nur in Sonderfällen verwendet.
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Bei Höchstdruck-Dampfturbinen werden rohrförmige Dichtugerihge mit
Preßsitz in radiale Paßflächen eingedrückt, um das bei den hohen Dampftemperaturen
erforderliche Wärmedehnungsspiel zu haben.
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Die Herstellung der Paßflächen ist schwierig und teuer. Eine ähnliche
Dichtung durch Preßpassung wird aber auch mit Hilfe eines rohrförmigen Dichtungsringes,
der durch einen geschlitzten, konischen Spannring verspannt wird, durchgeführt.
Der dafür nötige Auf- # wand gestattet nur die Anwendung für Sonderfälle.
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Schließlich kennt man noch sogenannte Doppelkegelringe, die ebenfalls
rohrförmig sind und gemeinsam mit'einem eingesteckten, abzudichtenden Rohr plastisch
verformt werden, wobei die Verformung kräfte durch konische Spannflächen erzeugt
werden. Diese Dichtungart wird nur bei Rohrverschraubungen angewendet.
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Trotz der Vielzahl der bekannten Dichtungsarten fehlt immer noch eine
Dichtung, die in allen Fällen zuverlässig wirkt und trotzdem einfach und billig
ist. Das Optimum an Zuverlässigkeit läßt sich nur erzielen, wenn das Dichtungselement
aus dem Werkstoff der zu verbindenden Teile besteht, denn nur dann stimmen Wärmeausdehnung,
Elastizitätsmodul und elektrochemisches Potential immer überein.
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Darüberhinaus müssen an den Dichtstellen die Flächen in Makro-und
Mikrogestalt übereinstimmen und mit steigendem Innendruck stärker aufeinandergepreßt
werden. Einfach und billig wird die Dichtung nur dann, wenn Paßflächen vermieden
werden und an die Sauberkeit der Bearbeitungsflächen keine allzu hohen Anforderungen
zu stellen sind.
| Wesentlich ist aber auch, daß das Dichtungselement aus gängigem |
| Halbzeug, insbesondere nahtlosem Stahlrohr, leicht hergestellt
wer- |
| den kann. Eine weitere Voraussetzung ist die mehrmalige Verwendbar- |
| keit des Dichtungselementes, die durch Aufrechterhaltung einer |
ausreichenden Elastizität gewährleistet werden kann.
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Die neue Dichtung erfüllt alle vorstehenden Bedingungen. Sie beruht
nicht auf irgendeiner neuen Erkenntnis, sondern auf einer konsequenten Beachtung
der bisher bei Berührungsdichtungen gewonnenen Erfahrungen, die vor allem auch das
Gebiet hoher Temperaturen bei sehr hohen Drücken mit umfassen.
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Die Neuerung besteht im wesentlichen aus einem Rohrabschnitt, der
in den Verbindungsflanschen eingekammert ist, und an seinen Enden durch konische
Spannflächen gegen die Druckrichtung des abzudichtenden Mediums radial verspannt
ist.
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Die Fig. 1 zeigt die neue Dichtung im ungespannten Zustandes Das
aus einem kurzen Abschnitt eines nahtlosen Rohres bestehende Dichtungselement 1
steckt mit seinen Enden in den beiden Kammern 2 und 3 der Flanschen 4 und 5. Die
Kammern 2 und 3 sind durch die zylindrischen Zentrierflächen 6 und'7 und die konischen
Spannflächen 8 und 9 begrenzt.
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Die Fig. 2 zeigt die neue Dichtung im gespannten Zustand. Durch die
Schrauben 10 sind nun die Flanschen 4 und 5 zur Berührung gebracht worden. Die konischen
Spannflächen 8 und 9 haben das Dichtungselement 1 derart verformt, daß es druckseitig
konkav gekrümmt ist. Die Kanten 11 und 12 bilden mit den konischen Spannflächen
8 und 9 Berührungslinien mit extrem starker Dichtpressung. Da die Kanten 11 und
12 beim Anziehen der Schrauben 10 mit ansteigender Pressung über die konischen Spannflächen
8 und 9 gleiten, werden alle Ungenauigkeiten der Mikrogestalt durch Preßpolitur
beseitigt. Den Ungenauigkeiten der Makrogestalt paßt sich das Dichtungselement 1
schon infolge seiner Ausbildung als relativ dünner Ring an. Im Bereich zwischen
den Kanten 11 und 12 ist das Dichtungselement 1 auch noch durch den abzudichtenden
Druck belastet, der mit wachsender Stärke eine Verkleinerung des Radius 13 bewirkt,
so daß die Linienberührung mehr und mehr in einen Flächenkontakt mit hoher Kantenpressung
bei 11 und 12 übergeht. Die vom Druck belastete Fläche wird dadurch immer kleiner
; gleichzeitig wird das Dichtungselement1steifer. Dieser Effekt ermöglicht es, für
eine Nennweite von den niedrigsten bis zu den höchsten Drücken das gleiche Dichtungselement
1 zu verwenden, wenn nur die Flanschen 4 und 5 ausreichend stark ausgeführt sind.
Dieser Umstand wirkt sich äußerst günstig auf die Herstell-und Lagerhaltungskosten
aus.
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Die Fig. 3 zeigt ein ballig verformtes Dichtungselement 1, das eine
einfachere Gestaltung der Kammern 2 und 3 gestattet, indem auf die zylindrischen
Zentrierflächen 6 und 7 verzichtet werden kann, und dadurch die Kammern 2 und 3
lediglich durch die konischen Spannflächen 8 und 9 begrenzt werden. Auch das Dichtungselement
nach Fig. 4 mit den beiden Fasen 14 und 15, die mindestens die Neigung der konischen
Spannflächen 8 und 9 haben sollen, läßt sich ohne Zentrierflächen 6 und 7 einbauen.
Die Abdichtung erfolgt dann bei den Kanten 16 und 17.