DE69916518T2

DE69916518T2 - Pipe flange sealing ring

Info

Publication number: DE69916518T2
Application number: DE69916518T
Authority: DE
Inventors: Christian Loth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: EP0939263A1; FR2775328A1; US6367803B1; ATE265015T1; DE69916518D1; EP0939263B1; FR2775328B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen, die auf Dichtungen angewendet werden, die dazu bestimmt sind, zwischen zwei Anschlussflanschen von Rohrleitungen eingespannt zu werden, und die Erfindung betrifft insbesondere solche Dichtungen, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert sind.
Im Bereich der industriellen Rohrleitungen, insbesondere in der Chemie- oder Erdölindustrie, können die Rohrleitungen aus Rohrabschnitten gebildet werden, die an ihren Enden aneinander stoßend mit Hilfe von Flanschen miteinander verbunden werden, zwischen denen Dichtungen angeordnet sind. Diese Dichtungen weisen insbesondere dimensionsgerechte Merkmale auf, (insbesondere den Innendurchmesser), die zu dem Durchmesser der Flansche in Entsprechung stehen, die wiederum mit dem Durchmesser des Rohrs und dem zulässigen Nenndruck in Entsprechung stehen. Diese Abmessungen können genormt sein.
Aus dieser allgemeinen Anordnung ergibt sich, dass jedem Rohrdurchmesser ein Flanschdurchmesser und damit ein Dichtungsdurchmesser entsprechen.
Außerdem können die Dichtungen nur innerhalb der Grenzwerte eines Nenndrucks verwendet werden, für den sie ausgelegt sind.
Wenn eine große Anzahl unterschiedlicher Verwendungsmöglichkeiten abgedeckt werden soll, ergibt sich aus diesen zwangsweisen Bedingungen die Notwendigkeit, über eine bedeutende Bandbreite von Dichtungen mit unterschiedlichen Durchmessern und ausgelegt für unterschiedliche Nenndrücke verfügen zu müssen, wodurch der Hersteller und auch der Benutzer gezwungen sind, platzraubende Materialbestände in Reserve zu halten.
Schließlich weisen die derzeit verwendeten Dichtungen weitere Nachteile auf, insbesondere: es ist nicht möglich, die Merkmale einer zwischen den zusammengepressten Flanschen befindlichen Dichtung zu kontrollieren; eine bereits verwendete und damit bereits zusammengedrückte Dichtung kann wieder verwendet werden; es ist nicht möglich, die korrekte Zentrierung der Dichtung zu kontrollieren, sobald sich die zwei Flansche einander gegenüber zu beiden Seiten der Dichtung befinden.
Es sind bereits Dichtungen für Flansche bekannt, die mit strahlenförmigen, in einem Winkel von 90° verbiegbaren Bändern ausgestattet sind (siehe beispielsweise DE-U-78 35 369, DE-A-27 38 244). Bei diesen bekannten Dichtungen sind die verbiegbaren Bänder dazu bestimmt, die Dichtung auf einem Flansch mit einer vorgegebenen Abmessung zu halten und eventuell zu ihrer Befestigung auf diesem (Fall im Dokument DE-U-78 35 369).
Die Erfindung hat damit im wesentlichen zur Aufgabe, eine einfache technische Lösung vorzuschlagen, welche die verschiedenen Anforderungen der Praxis besser zufrieden stellt, und welche die verschiedenen vorher genannten Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert, indem eine ursprüngliche Dichtungsstruktur für industrielle Rohrleitungen mit Flanschen vorgeschlagen wird, die für die Gesamtheit einer Bandbreite von Flanschen mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden kann, um damit die in Reserve gehaltenen Materialbestände sowohl beim Hersteller als auch beim Benutzer zu reduzieren, die zu einer leichten und kontrollierbaren Zentrierung selbst auf vertikalen Flanschen führt, die eine Kontrolle ihrer Merkmale nach der Montage zwischen den Flanschen gestattet, die nach dem Ausbau nicht mehr wieder verwendet werden kann, und die schließlich die Dichtheits- und mechanischen Merkmale der vorherigen Dichtungen beibehält und keine merklichen Mehrkosten bei der Herstellung aufweist.
Zu diesen Zwecken schlägt die Erfindung eine Dichtung vor, welche die Anordnungen umfasst, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgezählt sind.
Dank der spezifischen Auslegung ihrer Bänder kann die erfindungsgemäße Dichtung indifferent auf einer Vielzahl von Flanschen mit verschiedenen Abmessungen angebracht werden (Flanschen, die zu einer Produktpalette mit vorgegebener Abmessungsbandbreite gehören; Flanschen, die unterschiedlichen Normungen entsprechen; usw.).
Unter diesen Umständen ist es durchaus vorstellbar, eine Dichtung mit einem Durchmesser und für die Ausstattung der Flansche mit verschiedenen Durchmessern geeigneten mechanischen Merkmalen auszubilden, die Drücke in einem vorgegebenen Bereich aushalten können. Daher kann in einem typischen Beispiel der Einsatz von nur zwei unterschiedlichen Dichtungstypen vorgesehen werden, die den gleichen Außendurchmesser aufweisen, und zwar:

– Niederdruck-Dichtungen für Nenndrücke bis 100 bar/mm,
– Hochdruck-Dichtungen für Nenndrücke von 150 bis 420 bar/mm.

In einem praktischen Ausführungsmodus sind vier der strahlenförmigen Bänder vorhanden, von denen sich jeweils zwei diametral gegenüberliegen und zueinander winklig um etwa 90° versetzt sind.
Eine solche Anordnung der strahlenförmigen Bänder, die vorteilhafterweise mit Schweißnähten auf dem ringförmigen metallischen Teil der Dichtung angestückelt sind, bietet den beträchtlichen Vorteil, dass der Teil intakt gelassen wird, der die eigentliche Dichtung bildet: diese kann also weiterhin wie eine vorherige Dichtung des gleichen Typs ausgebildet sein und weiterhin die gleichen Funktionsmerkmale aufweisen.
Zum Teil können die der Erfindung entsprechenden Anordnungen auf verschiedene Dichtungstypen angewendet werden, das heißt auf Dichtungen, in denen der oben genannte ringförmige starre Teil einen starren Kern der Dichtung bildet, oder auch auf Dichtungen, in denen der starre ringförmige Teil ein starrer Ring ist, der die Dichtung außen umgibt und eine geringere Dicke besitzt als diese: die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungen können also das Organ gegen eine Druckverformung beibehalten.
Letztlich gestatten die erfindungsgemäßen Anordnungen:

– das Vereinfachen und Beschleunigen der Positionierung der Dichtung auf einem Flansch, selbst wenn dieser vertikal angeordnet ist,
– das Begrenzen von Fehlern bei der Auswahl der anzubringenden Dichtungen,
– das Vereinfachen und Reduzieren der Herstellungskosten und der Lagerhaltung für den Hersteller,
– das Vereinfachen und Reduzieren der zu verwendenden Bandbreite von Produkten und das Verringern der Lagerhaltungskosten für den Benutzer.

Die Anordnungen der Erfindung finden eine besonders interessante, obwohl nicht ausschließliche Anwendung in den als "metalloplastisch beschichtet" bezeichneten Dichtungen, die einen ringförmigen Einsatz aufweisen, der den von einer Metallhülle umgebenen Kern bildet, der auf seinen zwei sich gegenüberliegenden Hauptseiten jeweils mit Schichten eines Antihaftmaterials beschichtet ist, wobei die Dichtung, sofern erforderlich, mit einem äußeren Metallring ausgestattet sein kann.
Es ist ebenfalls anzumerken, dass der Einsatz der Anordnungen der Erfindung keine störende Auswirkung auf die Struktur der Innenkontur der Dichtung hat, insbesondere auf das Vor handensein oder Fehlen eines inneren Metallrings zum Zentrieren und/oder gegen 'eine Druckverformung.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden Beschreibung von gewissen bevorzugten Ausführungsformen besser verständlich, die nur als nicht einschränkende Beispiele aufgeführt sind. In dieser Beschreibung wird auf die folgenden Zeichnungen im Anhang Bezug genommen:
1 ist eine sehr schematische Draufsicht einer Dichtung, die erfindungsgemäß ausgelegt ist;
die 2A, 2B und 2C zeigen in der Perspektive den Einsatz der Dichtung von 1 auf einem horizontalen Flansch;
die 3A und 3B zeigen in der Perspektive den Einsatz der Dichtung von 1 auf einem vertikalen Flansch; und
die 4 bis 7 zeigen in einer Teilschnittansicht verschiedene Ausbildungen von Dichtungen, die erfindungsgemäß ausgestattet sind.
In 1 ist eine ringförmige Dichtung J schematisch dargestellt, die dazu bestimmt ist, zwischen zwei Anschlussflanschen für industrielle Rohrleitungen eingespannt zu werden, beispielsweise in der Chemie- oder Erdölindustrie. Diese Dichtung J umfasst einen Dichtring 1, der einen (in 1 nicht gezeigten) starren ringförmigen Metallteil enthält, für den später verschiedene Beispiele angegeben werden.
Mehrere strahlenförmige metallische Bänder 2 sind mit dem vorher genannten ringförmigen starren Teil einstückig, (insbesondere dadurch, dass sie daran angeschweißt sind, wobei sie aber auch in einem Stück mit diesem ausgebildet sein können), und weisen jeder eine Länge auf, die deutlich über der Querabmessung des größten eines Satzes von Flanschen liegt, die mit der Dichtung ausgestattet werden sollen.
Die Bänder können eine beliebige Anzahl aufweisen, doch besteht die Lösung, die gleichzeitig sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht am effizientesten erscheint, darin, vier Bänder vorzusehen, von denen sich jeweils zwei im wesentlichen diametral gegenüberliegen und zueinander um einen Winkel von etwa 90° versetzt sind.
Jedes Band 2 kann vorteilhafterweise eingravierte oder aufgemalte Markierungen 3 aufweisen, die in Entsprechung zu (im Prinzip genormten) Durchmessern von Flanschen angeordnet sind. Unter Umständen können gewisse dieser Markierungen, oder andere Markierungen, die von diesen unabhängig sind, vorgesehen sein, sogar vormarkiert sein, um eine mechanisch schwächere Linie für das Abschneiden des Bandes auszubilden, wenn dieser zu lang ist und nach dem Aufsetzen auf den Flansch eine deutliche Behinderung bilden kann.
Außerdem können die Bänder ganz oder teilweise in codierter Weise bemalt sein, zum Beispiel in Abhängigkeit vom Durchmesser der Dichtung und/oder des Nenndrucks und/oder jeder anderen Information (beispielsweise dem Einbaudatum).
Weitere Angaben, insbesondere alphanumerische und/oder farbige, können auf jedem Band an einer vorgegebenen Position desselben vorgesehen sein, (beispielsweise am andersfarbig bemalten Ende 4), um eine weitere codierte Information zu liefern, beispielsweise über die Klasse der Dichtung, den Nenndruck der Dichtung, ihre Struktur, ihr Einbaudatum, ...
Es wird hier angemerkt, dass die weiter oben genannten vormarkierten Markierungen 3 eine örtlich Schwächung des Bands nach sich ziehen: das Band kann daher einem mehrmaligen Umbiegen und Zurückbiegen nicht ausgesetzt werden, ohne dass Gefahr besteht, dass er bricht. Daraus ergibt sich, dass es in der Praxis unmöglich ist, eine Dichtung wieder zu verwenden, die bereits Gegenstand einer ersten Montage war, was eine Sicherheit gegen einen beabsichtigten oder unbeabsichtigten mehrfachen Einsatz einer gleichen Dichtung darstellt.
Unter folgender Bezugnahme auf die 2A bis 2C, wenn der Flansch 5, der mit der Dichtung J auszustatten ist, horizontal angeordnet ist, kann die Dichtung J mit ausgebreiteten Band 2 auf der Oberfläche des Flanschs 5 in einer zentrierten Position aufgesetzt werden, wobei man sich dabei der Hilfe der auf dem Band vorgesehenen Markierungen so bedient, dass alle Bänder 2 die gleiche Überstandslänge über den Umfangsrand des Flanschs 5 hinaus aufweisen (2A).
Wenn die richtige Zentrierung erreicht ist, können die Bänder 2 gegen den Umfang des Flanschs 5 umgebogen werden, ohne dadurch die Dichtung J in Bezug auf den Flansch zu verschieben (2B). Die umgebogenen Enden 6 befinden sich dann auf dem Umfang des Flanschs 5.
Anschließend werden die Kraftschlussverbindungsbolzen 8 in die Öffnungen 7 des Flanschs eingesetzt, die zu diesem Zweck vorgesehen sind, danach wird auf dem Flansch 5 der Gegenflansch 9 angeordnet, der durch die Bolzen 8 automatisch zentriert wird; abschließend werden die Spannmuttern 10 auf den Bolzen 8 so festgezogen, dass die Flansche 5 und 9 den Dichtring 1 der Dichtung J mit einer vorgegebenen Kraft zusammenpressen (2C). In dieser Montageposition wird bemerkt, dass die umgebogenen Enden 6 der Bänder 2 sichtbar bleiben, und dass die auf ihnen befindlichen Angaben (farbige Bereiche, eingravierte oder aufgemalte Zeichen, ...) sichtbar bleiben: es ist daher möglich, diese Angaben abzulesen, ohne die Flansche zu demontieren.
Wenn der Flansch 5 sich in vertikaler Position befindet, wird damit begonnen, auf den Bändern 2 der Dichtung J die Position zu markieren, die sich in der Entsprechung zur Umfangskante des Flanschs befindet, anschließend werden die Bänder an den so markierten Positionen umgebogen (3A). Danach wird die Dichtung gegen die vertikale Oberfläche des Flanschs 5 aufgesetzt, wobei die umgebogenen Enden 6 der Bänder den Umfang des Flanschs 5 umschließen und die Dichtung J auf diesem festhalten (3B). Danach kann die Montage des Gegenflanschs 9 und das Zusammenpressen der Dichtung J beendet werden.
Selbstverständlich ist es im vorherigen Fall eines horizontalen Flanschs 5 ebenfalls möglich, mit dem Markierungsvorgang und dem Umbiegen der Bänder 2 vor dem Aufsetzen der Dichtung J auf den Flansch zu beginnen.
Nach den vorhergehenden Erläuterungen sind die zahlreichen und wesentlichen Vorteile zu erkennen, die durch die mit dem Dichtring 1 der Dichtung J einstückigen Band 2 erzielt werden.
Es wird einfach, die Dichtung J auf dem Flansch 5 in einer zentrierten Position aufzusetzen, gleichgültig, ob sich die Dichtung in horizontaler oder vor allem in vertikaler Lage befindet. Außerdem wird die Dichtung durch die Bänder 2 in der zentrierten Position auf dem Flansch 5 festgehalten, wenn dieser vertikal ist. Damit werden die Risiken von Positionierungsfehlern und die Risiken eines unkontrollierten Versatzes der Dichtung zwischen dem Zeitpunkt des Einbaus und dem Zeitpunkt der Anbringung des Gegenflanschs eliminiert.
Das Überstehen der Enden 6 der Bänder 2 ermöglicht eine Sichtkontrolle nach dem Festziehen und unter Umständen während des Betriebs, ob die Dichtung J ihre zentrierte Position beibehält. Des weiteren ermöglichen die farbigen Codierungen und/oder Beschriftungen, die auf den Enden 6 der Bänder 2 zu sehen sind, eine sofortige und rasche Kontrolle der Merkmale der Dichtung, ihres Alters, ...
Es ist ebenfalls leicht zu erkennen, dass eine erfindungsgemäß ausgelegte Dichtung nicht mehr an eine genaue Abmessung des Flanschs gebunden ist, sondern auf Flanschen mit verschiedenen Abmessungen innerhalb eines vorgegebenen dimensionsgerechten Bereichs montiert werden kann, wobei der Dichtring 1 dann so ausgelegt ist, dass er dem Druck standhalten kann, der dem höchsten Wert entspricht, der für den entsprechenden Bereich von Flanschen und Rohrleitungen vorgesehen ist.
Die der Erfindung inhärenten Anordnungen weisen außerdem den Vorteil auf, dass sie nicht auf einen speziellen Dichtungstyp festgelegt sind, sondern dass sie mit jedem Dichtungstyp eingesetzt werden können, der einen Metallteil (starren Kern) aufweist, der an seinem Außenumfang zugänglich ist, wie dies bei den einigen folgenden Beispielen der Fall ist.
In 4 ist eine Dichtung J₁ bruchstückhaft und perspektivisch im Querschnitt dargestellt, deren "Wellendichtung" einen Dichtring 1 mit einem ringförmigen gewellten Metallkern 11 umfasst, der zu beiden Seiten mit zwei Beschichtungen aus Graphit 12 umhüllt ist. Die Bänder 12 werden dann durch Schweißnähte mit der Kante des Metallkerns 12 einstückig gemacht, die am äußeren Rand des Dichtrings 1 erscheint.
In 5 wird auf gleiche Weise eine Dichtung J₂ dargestellt, die als "Kammprofildichtung" bezeichnet wird, die einen Dichtring 1 mit einem ringförmigen Metallkern 13 umfasst, dessen einander gegenüberliegende Hauptseiten 14 gerippt und jeweils mit Graphitschichten 15 beschichtet sind. In dem dargestellten Beispiel ist der Dichtring 1 des weiteren mit einem äußeren Metallring 16 versehen, (beispielsweise einem Ring gegen eine Druckverformung mit einer kalibrierten Dicke, die geringer ist als die des Dichtrings), an dem die Bänder 2 befestigt sind. In dem Fall, in dem die Dichtung nicht mit einem äußeren Ring 16 ausgestattet ist, sind die Bänder 2 direkt an der Außenkante des Metallkerns 13 angebracht, wie dies in 6 für die Dichtung J₃ dargestellt ist (die beispielhaft mit einem inneren Metallring zum Zentrieren 17 ausgestattet dargestellt ist).
Die Erfindung findet eine besonders interessante Anwendung in den metalloplastischen beschichteten Dichtungen J₄, die in 7 dargestellt sind, die einen Dichtring 1 umfassen, der aus einer ringförmigen Metallhülle 18 gebildet wird, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, der einen inneren Einsatz 19 umgibt, der den Kern bildet, beispielsweise aus expandiertem Graphit, und der auf seinen gegenüberliegenden ringförmigen Seiten jeweils Beschichtungsschichten aus Antihaftmittel 20 trägt, beispielsweise aus Graphit oder einem synthetischen Material, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen. Ein äußerer Ring gegen Druckverformung 16 und/oder ein innerer Ring kann mit der Hülle 18 einstückig gemacht werden. Die Bänder 2 werden entweder direkt mit der Hülle 18 einstückig gemacht, wenn kein Ring gegen Druckverformung vorgesehen ist, oder mit dem äußeren Ring 16, sofern vorhanden.

Claims

Dichtung (J) für einen Rohrflansch (5, 9) zum Verbinden von Rohrleitungen, wobei die Dichtung einen Dichtring (1) umfasst, der einen ringförmigen starren Metallteil (11, 13, 18, 16) aufweist, mit dem mehrere davon strahlenförmig ausgehende Metall-Bändern (2) einstückig verbunden sind, die eine Länge aufweisen, welche die querverlaufende Abmessung des Flanschs überschreitet, und die vor der Montage der Dichtung auf dem Flansch gemäß der exakten Kontur dieses Flanschs vorgebogen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (2) mehrere Markierungen (3) für das Vorbiegen aufweisen, die eingraviert oder aufgemalt sind und jeweils mehreren vorgegebenen querverlaufenden Abmessungen von Flanschen entsprechen, und dadurch, dass am Ende wenigstens eines Bands (2) alphanumerische und/oder farbige Angaben (4) zum Identifizieren der Dichtungsklasse vorgesehen sind, wodurch eine Reihe vorgegebener Flansche, die unterschiedliche querverlaufende Abmessungen aufweisen, mit der gleichen Dichtung ausgestattet werden können, wobei in jedem Fall eine Information über die Klasse der Dichtung angezeigt wird, die von außen sichtbar bleibt.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vier die strahlenförmige Bänder (2) vorhanden sind, von denen sich jeweils zwei im wesentlichen diametral gegenüberliegen, und die zueinander um etwa 90° winklig versetzt sind.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der starre ringförmige Teil einen starren Kern der Dichtung bildet (11, 13, 18).
Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der starre ringförmige Teil ein starrer Ring (16) ist, der die Dichtung außen umgibt und eine geringere Dicke als diese aufweist.
Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine beschichtete metalloplastische Dichtung (J4) ist, die einen ringförmigen Einsatz (19) aufweist, der den von einer Metallhülle (20) umgebenen Kern bildet, der auf seinen zwei sich gegenüberliegenden Hauptseiten jeweils mit einem Anti-Haft-Material beschichtet ist, wobei die Dichtung mit einem äußeren Metallring (16) ausgestattet sein kann.