DE4211076C2

DE4211076C2 - Flanschdichtung

Info

Publication number: DE4211076C2
Application number: DE19924211076
Authority: DE
Original assignee: Kroll & Ziller KG
Current assignee: Kroll & Ziller KG
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2012-04-04
Also published as: DE4211076A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschdichtung zur Anordnung zwischen einander gegenüberliegenden ringförmigen Dichtflächen zweier durch Schraubverbin dungen miteinander verbundener Flansche, bestehend aus einem radial außen liegenden Stützring aus möglichst axial nicht zusammendrückbarem, den Ab stand der Dichtflächen begrenzenden Material sowie aus einem radial innenlie genden Dichtring, der im Querschnitt U-förmig aus einem Grundkörper und daran angeformten Schenkeln ausgebildet ist, die mit ihrer die Abdichtung bewirkenden Oberfläche in axialer Richtung gegenüber dem Stützring hervor stehen.

Eine Dichtung mit diesen Merkmalen ist aus der DE 20 48 569 A1 sowie in ähnlicher Form aus der DE 40 20 803 A1 bekannt. Ein relativ steifer Ring aus Kunststoff oder Metall mit definierter Dicke ist mit einem Steg versehen, auf den ein Gummi- oder Kunststoffdichtungsring aufge setzt ist, wobei zwei Schenkel des Dichtungsrings an der Ober- sowie Unter seite des Stegs anliegen. Bei der Dichtung gemäß DE 20 48 569 A1 muß die gesamte Dichtfläche des Dichtungsringes die Flanschkräfte aufnehmen, damit eine genügende Abdichtung der Flanschverbindung erfolgt. Darüber hinaus können auf der gesamten Fläche des Dichtungsringes hohe Flächenpressun gen und Schubkräfte auftreten, die gerade bei mit einem organischen Korro sionsschutz wie z. B. Weich- oder Hartgummi ausgekleideten Flanschen diese Auskleidung unzulässig verformen und zerstören können.

Aus der CH-PS 441 900 ist eine Flanschdichtung in Gestalt eines O-Ringes bekannt, bei der der Dichtungskörper, ein gummielastischer Ring, in eine asymmetrisch ausgebildete Nut eines Stützringes eingesetzt ist. Eine Begren zung der Flanschkräfte ist mit dieser Dichtung nicht möglich.

Eine Begrenzung der Flanschkräfte ist auch mit einer Flanschdichtung, wie sie aus der CH-PS 521 55 bekannt ist, nicht möglich. Zwar stützen sich bei dieser Flanschdichtung beidseitig O-Ringe aus Gummi an einem Dichtungskörper ab, der mit zwei Flachseiten unmittelbar an den Flanschen anliegt, jedoch besteht dieser Dichtungskörper aus Zinn, wodurch beim Anziehen der Schraubverbin dung dieser ebenso wie die Gummidichtung zusammengepreßt wird. Der Dichtungskörper ist daher allenfalls geeignet, eine zusätzliche Abdichtung der Flansche gegeneinander zu bewirken, jedoch ist es mit dieser Konstruktion nicht erreichbar, den Abstand der Dichtflächen der Flansche beim Anziehen der Schraubverbindung wirksam zu begrenzen.

Aus der Druckschrift JP 1-275990 A ist eine Flanschverbindung zweier kunststoffbeschichteter Rohre bekannt, deren einander gegenüberliegende Flanschflächen ebenfalls mit einer Kunststoffschicht beschichtet sind. Diese Kunststoffschicht ist allerdings lediglich eine Fortsetzung der innenseitigen Kunststoffbeschichtung der Rohre und stellt keine innenseitige Kunststoffbe schichtung der Flansche im Sinne der Erfindung dar, d. h. eine Auskleidung, die den Materialien des Dichtringes und des Stützringes angepaßt ist.

Aus der DE 37 08 421 A1 ist eine Dichtung zum Abdichten von Schraubver schlüssen bekannt, die daher überwiegend bei kleinen Nennweiten Anwen dung findet, und nicht auf dem Gebiet der Flanschabdichtungen. Die Dichtung setzt sich aus einem starren Teil und einem das starre Teil teilweise überlap penden gummielastischen Teil zusammen. Zur Begrenzung der radialen Aus dehnung der Dichtung wird diese außen durch einen Verschlußstutzen der Schraubverbindung und innen durch ein Dichtungswiderlager begrenzt. Diese Begrenzung der bei der Pressung zwangsläufig auftretenden radialen Ausdeh nung der Dichtung ist unbedingt erforderlich, damit die nötige Flächenpres sung zwischen dem gummielastischen Teil und den axial anliegenden Bauteilen überhaupt erreicht werden kann. Bei Flanschdichtungen hingegen ist eine sol che als Widerlager ausgebildete radiale Begrenzung bei der Ausdehnung des Dichtkörpers nicht möglich, da Flansche an den zu verbindenden Rohrkörpern angeformt sind, die zumindest radial innerhalb der Dichtung keinerlei Stützele mente im Sinne eines Widerlagers aufweisen. Als Flanschdichtung ist die Dichtung gemäß DE 37 08 421 A1 daher nicht einsetzbar.

Schließlich ist aus der DE 88 05 146 U1 eine Flanschdichtung bekannt, bei der eine metallische Kreisringplatte vollständig in eine Weichgummihülle einge setzt ist. Zwar können bei dieser Flanschdichtung in der Kreisringplatte ange ordnete Nuten die Fließkräfte der Weichgummihülle aufnehmen, jedoch be steht keine Möglichkeit, die auf die Dichtung wirkenden Flanschkräfte zu be grenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die hohe Flanschkräfte aufnehmen kann und gleichzeitig eine Druckbegren zung ermöglicht, um die Oberfläche von Dichtung und Flanschfläche zu schüt zen.

Zur Lösung wird bei einer Flanschdichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die die Abdichtung bewirkende Oberfläche der Schen kel durch im Querschnitt etwa kreisförmige, durch schon geringe Flansch kräfte verformbare Wülste gebildet ist, die zumindest am Ende der Schenkel ausgebildet sind und für die im Stützring jeweils eine umlaufende Nut ausge bildet ist.

Eine solche Flanschdichtung bietet den Vorteil, daß aufgrund der im Quer schnitt etwa kreisförmigen Wülste bereits eine geringe Flächenpressung eine zuverlässige Abdichtung der Flanschverbindung gewährleistet, daß die Wülste bei einer Erhöhung des Betriebsdruckes selbstdichtend wirken und gleichzeitig zu hohe Flanschkräfte durch den Stützring ausgeschlossen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Nuten asymme trisch ausgebildet, wobei eine der Druckrichtung zugewandte Flanke der Nut steiler ist als eine gegenüberliegende Flanke. Diese unterschiedliche Flanken steigung hat zur Folge, daß infolge der Flanschkräfte die Wülste besonders stark gegen die steile Flanke sowie deren Boden gepreßt werden und somit ei ne zuverlässige Abdichtung der Flanschdichtung bewirken. Die gegenüberlie gende, flach auslaufende Flanke hingegen dient der Aufnahme der sich ver formenden Wülste, welche bei einer zweiten steilen Flanke hohen Quetsch kräften ausgesetzt wären. Bei Druckerhöhung werden die Wülste tiefer in den enger werdenden Spalt gedrückt, wodurch die Dichtwirkung steigt und eine praktisch selbstdichtende Wirkung erreicht wird.

Um auch Flanschverbindungen mit unterschiedlichen Flanschformen bzw. Flanschradien mittels einer erfindungsgemäß ausgestalteten Dichtung abdich ten zu können, können die beiden Schenkel des Dichtringes unterschiedlich lang ausgebildet sein.

Bei einer alternativen Ausführungsform können zur Erhöhung der Dichtkraft zwischen den Wülsten und dem Grundkörper des Dichtringes weitere Wülste zwischen Grundkörper und den bereits vorgesehenen Wülsten an die Schenkel angeformt sein, wobei der Stützring zur Aufnahme der zusätzlichen Wülste Nuten aufweist.

Um das Einsetzen des Stützrings in den Dichtring zu erleichtern und Spannungen im Grundkörper des Dichtrings abzubauen, kann der Grundkörper des Dichtrings, zwischen den beiden Schenkeln, eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut aufweisen.

Um die Flanschflächen auch von der Rohr- oder Behälterinnenseite her vollständig abzudichten, kann der Grundkörper des Dichtrings sich zur Rohr- bzw. Behälterinnenseite hin konisch erweiternd ausgebildet sein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Flansche im Bereich der Auflage des Dichtrings eine Gummiauskleidung auf. Diese Gummiauskleidung, die im Bereich der Wülste aus Hartgummi und sonst aus Weichgummi besteht, ermöglicht eine Schonung von Dichtung und Flanschfläche.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Dichtung hat den Vorteil, daß aufgrund der O-ringförmigen Ausgestaltung der Wülste bereits eine geringe Flächenpressung die Flanschver bindung abdichtet, die Wülste bei einer Erhöhung des Betriebs druckes selbstdichtend wirken und gleichzeitig zu hohe Flansch kräfte durch den Stützring ausgeschlossen werden.

Eine Erläuterung der Erfindung im einzelnen wird durch die nachfolgende Beschreibung und anhand der zugehörigen Zeichnungen gegeben, in denen drei bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine fertig montierte und verschraubte Flansch verbindung mit eingesetzter Dichtung im Quer schnitt;

Fig. 2 drei Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung im Querschnitt;

Fig. 3 drei Ausgestaltungsformen des Dichtring grundkörpers im Querschnitt;

Fig. 4 einen Ausschnitt eines Flansches im Querschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Flanschverbindung beinhaltet zwei Flansche 1, eine die Flansche 1 verbindende Schraubverbindung 2 sowie eine zwischen den Flanschen liegende Dichtung 3.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Dichtung 3 aus einem äußeren Stützring 4, der aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt ist, sowie einem inneren den Stützring 4 teilweise überlappenden Dichtring 5. Der U-förmig ausgebildete Dichtring 5 setzt sich aus einem Grundkörper 6 und zwei Schenkeln 7 zusammen. An den freien Enden der Schenkel 7 sind O-ringförmige Wülste 8 angeformt.

Beim Zusammenfügen von Stützring 4 und Dichtring 5 gemäß Fig. 2 greifen die Wülste 8 in Nuten 9 des Stützringes 4 ein. Die Nuten 9 sind asymmetrisch so ausgebildet, daß die dem Dichtring 5 zugewandte Flanke 10 steiler ausgebildet ist als die gegenüber liegende Flanke 11.

Fig. 2 zeigt drei unterschiedliche Ausgestaltungsformen einer erfindungsgemäßen Dichtung 3. Die in Abbildung a) dargestellte symmetrische Dichtung 3 weist zwei gleichlange Schenkel 7 mit daran angeformten Wülsten 8 auf, die in zwei sich gegenüber liegende Nuten 9 des Stützringes 4 eingreifen.

Die Dichtung 3 nach Abbildung b) dagegen weist zwei unterschied lich lange Schenkel 7 auf, deren Wülste 8 in entsprechend der Schenkellänge versetzt angeordnete Nuten 9 des Stützringes 4 eingreifen.

Gemäß Abbildung c) können die Schenkel 7 des Dichtrings 5 auch so ausgestaltet sein, daß zwischen den Wülsten 8 und dem Grund körper 6 zusätzliche Wülste 12 an den Schenkeln 7 angeformt sind. Diese zusätzlichen Wülste greifen in entsprechende Nuten 13 des Stützringes 4 ein.

Der Grundkörper 6 des Dichtringes 5 kann gemäß Fig. 3 auf der den Schenkeln 7 abgewandten Seite unterschiedlich ausgestaltet sein. Um eine selbstdichtende Wirkung des Dichtringes 5 zu erzielen, kann der Grundkörper 6 auf der Rohr- bzw. Behälter innenseite, zusätzlich zu dem einfachen geraden Abschluß gemäß Ausführungsform a), auch mit einer Hohlkehle 14 (Ausführungs form b) oder einer Keilnut 15 (Ausführungsform c) versehen werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Gummiauskleidung der Flansche 1 besteht im Bereich der Wülste 8, 12 aus Hartgummi 17 und im übrigen Bereich aus Weichgummi 18.

Die in den Fig. 1 und 2 darstellten Ausführungsformen zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung bei innerem Überdruck. In diesem Fall ist die der Druckrichtung D zugewandte Flanke 10 der Nut 9 steiler ausgelegt als die gegenüberliegende Flanke 11.

Obwohl diese Dichtung auch inneren Unterdruck abdichtet, kann bei reinem Vakuumbetrieb die Anordnung der Flankensteigungen um gekehrt werden, da dann die Druckrichtung D von außen nach innen weist.

Mit einer nach dieser technischen Lehre ausgebildeten Dichtung ist es möglich, zwei Flansche 1 mittels einer Schraubverbindung 2 und einer eingesetzten Dichtung 3 zuverlässig abzudichten. Der Stützring 4 wird in den Dichtring 5 so eingesetzt, daß die Wülste 8, 12 sich in die Nuten 9, 13 einpassen. Um das Einsetzen des Stützringes 4 in den Dichtring 5 zu erleichtern und Spannungen im Grundkörper 6 des Dichtringes 5 abzubauen, kann der Grundkörper 6 zwischen den Schenkeln 7 eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut 19 aufweisen. Wird nun die Schraub verbindung 2 angezogen, so reichen schon geringe Flanschkräfte aus, die Wülste 8, 12 so zu verformen, daß sie sich dichtend in die Nuten 9, 13 pressen. Aufgrund der asymmetrischen Aus gestaltung der Nuten 9, 13 führen auch höhere Flanschkräfte nicht zu einer Beschädigung der Wülste 8, 12, sondern eher zu einer Steigerung der Dichtkraft, da die Wülste 8, 12 die Nuten 9, 13 vollständig ausfüllen. Die Flanschkräfte werden durch den Stützring 4 begrenzt, da dieser aus einem möglichst inkompres siblen Material gefertigt ist. Die Auskleidung der Flanschflä chen mit Hartgummi 17 und Weichgummi 18 sorgt darüber hinaus für eine Schonung der Dichtung 3 und der Flansche 1.

Bezugszeichenliste

1 Flansch
2 Schraubverbindung
3 Dichtung
4 Stützring
5 Dichtring
6 Grundkörper
7 Schenkel
8 Wulst
9 Nut
10 Flanke
11 Flanke
12 Wulst
13 Nut
14 Hohlkehle
15 Keilnut
17 Hartgummi
18 Weichgummi
19 Nut
D Druckrichtung

Claims

1. Flanschdichtung zur Anordnung zwischen einander gegenüberliegenden ringförmigen Dichtflächen zweier durch Schraubverbindungen miteinander verbundener Flansche, beste hend aus einem radial außenliegenden Stützring aus möglichst axial nicht zusammendrückbarem, den Abstand der Dichtflächen begrenzenden Material sowie aus einem radial innenliegenden Dichtring der im Querschnitt U-förmig aus einem Grundkörper und daran angeformten Schenkeln ausgebildet ist, die mit ihrer die Ab dichtung bewirkenden Oberfläche in axialer Richtung gegenüber dem Stützring hervorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abdichtung bewirkende Oberfläche er Schenkel (7) durch im Querschnitt etwa kreisförmige durch schon geringe Flanschkräfte verformbare Wülste (8 bzw. 12) gebildet; ist, die zumindest am Ende der Schenkel (7) ausge bildet sind und für die im Stützring (4) jeweils eine umlaufende gut (9 bzw. 13) ausgebildet ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nu ten (9) asymmetrisch ausgebildet sind, wobei eine der Druck richtung (D) zugewandte Flanke (10) der Nut (9) steiler ist als eine gegenüberliegende Flanke (11).

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (7) des Dichtringes (5) unterschiedlich lang ausgebildet sind.

4. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen einem Grundkörper (6) des Dichtringes (5) und den Wül sten (8) weitere Wülste (12) an die Schenkel (7) angeformt sind und daß der Stützring (4) zur Aufnahme der zusätzlichen Wülste (12) Nuten (13) aufweist.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (5) am Grundkörper (6), zwischen den beiden Schenkeln (7), eine sich radial erstreckende, umlaufende Nut (19) aufweist.

6. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (6) des Dichtringes (5) von den Schenkeln (7) fort konisch sich erweitert.

7. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (1) im Bereich der Auflage des Dichtringes (5) eine Gummiauskleidung aufweisen.

8. Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummiauskleidung im Bereich der Wülste (8, 12) aus Hart gummi (17) und sonst aus Weichgummi (18) besteht.