DE3149753A1

DE3149753A1 - Sealing ring for flange seals

Info

Publication number: DE3149753A1
Application number: DE19813149753
Authority: DE
Inventors: Uwe 5830 Schwelm Maurer; Johann Dipl.-Ing. 4200 Oberhausen Neumann
Original assignee: Mueller & Co Schwelmer Eisen; Kempchen and Co GmbH
Current assignee: Mueller & Co Schwelmer Eisen; Kempchen and Co GmbH
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1983-06-23
Also published as: DE3149753C2

Abstract

The invention relates to a sealing ring for flange seals, to be precise in particular for flange seals having enamelled sealing surfaces. The sealing ring has a spiral ring wound from a resilient metal band of angled-off or arcuate profile. At least some of the spiral turns have intermediate layers of a deformable non-metallic material, such as polytetrafluoroethylene and/or glass ceramic. On the sealing surface side, ring discs which consist of a material having a high coefficient of surface friction are placed on the spiral ring. The assembly comprising spiral ring and sealing disc is surrounded on the sealing surface side and at least towards the flange inner side by a sheathing of polytetrafluoroethylene. The ring discs consist of IT material and/or a sintered metal nonwoven. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Dichtungs-The invention relates generically to a sealing

ring für Flanschdichtungen, insbes. für Flanschdichtungen mit emaillierten Dichtflächen, -mit aus einem federnden metallischen Band mit abgewinkeltem oder bogenförmigem Profil gewickeltem Spiralring, wobei zumindest einige Spiralwindungen Zwischenlagen aus einem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff aufweisen.ring for flange seals, especially for flange seals with enamelled Sealing surfaces, -with made of a resilient metallic band with angled or arcuate profile wound spiral ring, with at least some spiral turns Have intermediate layers made of a deformable, non-metallic material.

Emaillierte Flansche und folglich emaillierte Dichtflächen sind insbes. im Apparatebau der chemischen Verfahrenstechnik gebräuchlicht wo die mit den Reaktanten in Berührung kommenden Flächen emailliert sind. Das metallische Band solcher Dichtungsringe besteht aus Stahl, insbes. austenitischem Stahl, Bronze oder ähnlichen Werkstoffen.Enamelled flanges and consequently enamelled sealing surfaces are esp. in chemical process engineering apparatus engineering where the reactants surfaces that come into contact are enameled. The metallic band of such sealing rings consists of steel, especially austenitic steel, bronze or similar materials.

Die (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Dichtungsringe werden unmittelbar, gleichsam nackt, zwischen den Dichtflächen angeordnet. Die verformungsfähige, nichtmetallische Zwischenlage besteht aus Polytetrafluoräthylen. Sie erfährt beim Verschrauben der Flansche zusammen mit dem metallischen Band eine Verformung nach Maßgabe der Dichtkraft und bewirkt durch Kontakt mit den Dichtflächen die Dichtung (Ergänzung anhand der Patentschrift erforderlich). Das alles hat sich an sich bewährt, ist jedoch unter speziellen Einsatz- und Betriebsverhältnissen verbesserungsbedürftig, nämlich dort, wo das inkompressible Polytetrafluoräthylen unter dem Einfluß von Druck, Temperatur und Dichtkraft zwischen den Dichtflächen und dem Spiralring fließt und daher im Laufe der Zeit die Dichtwirkung verliert. Bei den bekannten Dichtungsringen ist daher unter speziellen Einsatz- und Betriebsverhältnissen die erreichte Dichtung nicht hinreichend langfristig. Das kann dort der Fall sein, wo die Dichtflächen ihrerseits sehr glatt sind sowie einen geringen Koeffizienten der Oberflächenreibung aufweisen. Insbes. emaillierte Dichtflächen besitzen oft einen sehr geringen Koeffizienten der Oberflächenreibung. Sie sind darüber hains häufig durch unterschiedliche Emailledicke uneben.The (from practice) known generic sealing rings are directly, as it were naked, arranged between the sealing surfaces. The deformable, The non-metallic intermediate layer consists of polytetrafluoroethylene. She learns from Screwing the flanges together with the metallic band after a deformation Determination of the sealing force and causes the seal through contact with the sealing surfaces (Supplement based on the patent specification required). All of this has proven itself is, however, in need of improvement under special application and operating conditions, namely where the incompressible polytetrafluoroethylene is under the influence of Pressure, temperature and sealing force between the sealing surfaces and to the Spiral ring flows and therefore loses its sealing effect over time. Both known sealing rings is therefore under special use and operating conditions the achieved seal does not last long enough. That can be the case there where the sealing surfaces themselves are very smooth and have a low coefficient the surface friction. Esp. often have enamelled sealing surfaces a very low coefficient of surface friction. You're hains about it often uneven due to different enamel thicknesses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßgen Dichtungsring so weiter auszubilden, daß eine unter allein Einsatz- und Betriebsverhältnissen langfristig sichere Dichtwirkung erreicht wird.The invention is based on the object of a generic sealing ring so further to train that one under alone employment and operating conditions long-term secure sealing effect is achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß auf dem Spiralring dichtflächenseitig Ringscheiben aufgelegt sind, die aus einem Werkstoff mit hohem Koeffizienten der Oberflächenreibung bestehen, und daß das Aggregat aus Spiralring und Ringscheiben dichtflächenseitig sowie zumindest zur Flanschinnenseite hin durch eine Umhüllung als Polytetrafluoräthylen abgedeckt ist. - Bei einem erfindungsgemäßen Dichtungsring wird die Abdichtung gleichsam durch die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen bewirkt. Uberraschenderweise verliert die Umhüllung des Aggregates aus Spiralring und Ringscheiben ihre Dichtungsfunktion durch Kriechen oder Fließen auch langfristig nicht mehr, weil nämlich der hohe Koeffizient der Oberflächenreibung dieses verhindert. Es versteht sich von selbst, daß die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen ihrerseits nicht zu dick sein darf. Das läßt sich von Fall zur Fall einfach experimentell ermitteln. Für die üblichen Anwendungsfälle besitzt die Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen eine Dicke von etwa 0,5 mm im Dichtflächenbereich. Im Rahmen der beschriebenen Kombination erfüllt der Spiralring eine andere Funktion als bei der bekannten Ausführungsform. Die einzelnen Spiralwindungen des metallischen Bandes, welches ein abgewinkeltes oder bogenförmiges Profil aufweist, funktionieren gleichsam als ein System von umlaufenden, parallel geschalteten Federn, die wegen der Zwischenlage aus dem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff in diesem Bereich hinreichend unabhängig voneinander in Richtung gegen die Dichtflächen wirken und sicherstellen, daß die Dichtkraft mit über die gesamte Breite des Dichtungsringes ausreichend homogener Flächenpressung wirkt, und zwar auch dann, wenn die Flansche selbst unter dem Einfluß der Dichtkräfte bzw. Verschraubungskräfte eine Verformung erfahren. Die Zwischenlage wirkt zwischen diesen Federn gleichsam als Gleitzwischenlage, erfüllt aber ihrerseits keine Dichtungsfunktion mehr. Besonders bewährt haben sich Zwischenlagen aus Polytetrafluoräthylen und/oder Glaskeramik. Die homogene Flächenpressung in Verbindung mit dem hohen Koeffizienten der Oberflächenreibung der Ringscheiben verhindern wirksam und langfristig jedes störende Kriechen oder Fließen des Werkstoffes der Umhüllung aus Polytetrafluoräthylen. Bei emaillierten Dichtflächen werden auch emaillierungsbedingte Oberflächenungenauigkeiten in Form von Wellungen o. dgl. infolge der Federwirkung der Spiralwindungen und der Anpassungsfähigkeit der Umhüllung ausgeglichen, ohne daß die homogene Flächenpressung beeinträchtigt wird.To solve this problem, the invention teaches that on the spiral ring On the sealing surface side annular disks are placed, which are made of a material with high There are coefficients of surface friction, and that the unit consists of a spiral ring and ring washers on the sealing surface side and at least towards the inside of the flange an envelope is covered as polytetrafluoroethylene. - In an inventive Sealing ring is the seal as it were through the envelope made of polytetrafluoroethylene causes. Surprisingly, the casing of the unit from the spiral ring loses it and ring washers their sealing function by creeping or flowing even in the long term no longer because the high coefficient of surface friction prevents this. It goes without saying that the polytetrafluoroethylene envelope for its part must not be too thick. That can be made easy on a case-by-case basis determine experimentally. For the usual applications, the envelope has made of polytetrafluoroethylene a thickness of about 0.5 mm in the sealing surface area. in the In the context of the combination described, the spiral ring fulfills a different function than in the known embodiment. The individual spiral turns of the metallic Band, which has an angled or arched profile, work as it were as a system of revolving, parallel-connected springs, which because of the intermediate layer made of the deformable, non-metallic material in this Sufficiently independent of each other in the area act in the direction against the sealing surfaces and ensure that the sealing force is applied across the entire width of the sealing ring Sufficiently homogeneous surface pressure acts, even if the flanges deformation even under the influence of the sealing forces or screwing forces Experienced. The intermediate layer acts as a sliding intermediate layer between these springs, but in turn no longer fulfills a sealing function. Have particularly proven themselves Interlayers made of polytetrafluoroethylene and / or glass ceramic. The homogeneous surface pressure in connection with the high coefficient of surface friction of the ring discs effectively and in the long term prevent any disturbing creep or flow of the material the envelope made of polytetrafluoroethylene. In the case of enamelled sealing surfaces, Surface inaccuracies caused by enamelling in the form of corrugations or the like as a result the spring action of the spiral windings and the adaptability of the envelope balanced, without the homogeneous surface pressure being impaired.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere ~Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung bestehen die Ringscheiben aus IT-Material (zum Werkstoff IT vgl. DIN 3754). Die Ringscheiben können aber auch aus Sintermetall-Viies bestehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Ringscheiben mit, einer Einlage aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht zu versehen, die stabilisierend wirkt. Die Umhüllung kann eine geschlossene Umhülltng sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die, sich durch,montagetechnische Einfachheit auszeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung einen U-förmigen Querschnitt mit wulstartig verdicktem U-Steg aufweist. Dieser verhindert eine unverwünschte Faltenbildung der Umhüllung'im Bereich des U-Steges unter dem Einfluß der Dichtkräfte.In particular, there are several possibilities within the scope of the invention further training and design. According to a preferred embodiment of the invention the washers are made of IT material (for IT material see DIN 3754). the Ring disks can also consist of sintered metal Viies. Within the scope of the invention it lies with the washers, an insert made of wire mesh or wire mesh to provide, which has a stabilizing effect. The envelope can be a closed envelope be. A preferred embodiment of the invention, which, by, assembly technology Characterized by simplicity, it is characterized in that the envelope is U-shaped Has cross-section with a bead-like thickened U-web. This prevents an unwanted one Wrinkling of the envelope in the area of the U-web under the influence of the sealing forces.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtungsring, Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1.In the following the invention is based on only one embodiment Illustrative drawing explained in more detail. It show in a schematic representation 1 shows an axial section through a sealing ring according to the invention, FIG. 2 shows a another embodiment of the object of FIG. 1.

Die in den Figuren dargestel-lten Dichtungsringe sind für Flanschdichtungen bestimmt. Es mag sich -däbei insbes. um Flanschdichtungen mit emaillierten Dichtflächen handeln,- wie sie im Apparatebau der chemischen Verfahrenstechnik gebräuchlich sind.The sealing rings shown in the figures are for flange seals certainly. It may be especially flange seals with enamelled sealing surfaces act - as they are used in chemical process engineering.

Der Dichtungsring ist aus mehreren Bauteilen aufgebaut. Man erkennt zunächst einen aus einem federnden, metallischen Band 1 mit im Ausführungsbeispiel abgewinkeltem Profil gewickelten Spiralring 2. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Spiralwindungen im Bereich der Mitte Zwischenlagen 3 aus einem verformungsfähigen, nichtmetallischen Werkstoff. Es mag sich dabei um Polytetrafluoräthylen und/oder Glaskeramik handeln. Auf den Spiralring 2 sind dichtflächenseitig jeweils Ringscheiben 4 aufgelegt. Diese bestehen aus einem Werkstoff mit hohem Koeffizienten der Oberflächenreibung. Das Aggregat aus Spiralring 2 mit Zwischenlagen 3 und Ringscheiben 4 ist dichtflächenseitig sowie im Ausführungsbeispiel zur Flanschinnenseite hin durch eine Umhüllung 5 aus Polytetrafluoräthylen abgedeckt.The sealing ring is made up of several components. One recognises initially one made of a resilient, metallic band 1 with in the exemplary embodiment angled profile wound spiral ring 2. In the embodiment, have the Spiral windings in the area of the middle intermediate layers 3 made of a deformable, non-metallic material. It may be polytetrafluoroethylene and / or Trade glass ceramics. On the spiral ring 2 there are each ring disks on the sealing surface side 4 launched. These consist of a material with a high coefficient of surface friction. The unit consisting of a spiral ring 2 with intermediate layers 3 and ring disks 4 is on the sealing surface side and in the exemplary embodiment towards the inside of the flange by a casing 5 Polytetrafluoroethylene covered.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mögen die Ringscheiben 4 aus IT-Material bestehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 mögen sie aus einem Sintermetall-Vlies bestehen, wobei in Fig. 2 auch angedeutet wurde, daß die Ringscheiben 4 eine Einlage 6 aus Drahtgewebe oder Drahtgeflecht besitzten., die stabilisierend wirkt. Die Umhüllung 5 besitzt im Ausführungsbeispiel einen U»förmigen Querschnitt mit einen U-Steg 7, der wulstartig verdickt ist.In the embodiment according to FIG. 1, the annular disks 4 may be made of IT material exist. In the embodiment according to FIG. 2, they may be made of a sintered metal fleece exist, it was also indicated in Fig. 2 that the annular disks 4 are an insert 6 made of wire mesh or wire mesh., Which has a stabilizing effect. The wrapping 5 in the exemplary embodiment has a U-shaped cross-section with a U-web 7, which is thickened like a bead.

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Claims

Sealing ring for flange seals Patent claims: 1. Sealing ring for flange seals, especially for flange seals with enamelled sealing surfaces, -with made of a resilient metallic band with angled or curved Profile wound spiral ring, with at least some spiral turns Have intermediate layers made of a deformable, non-metallic material, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t * that on the spiral ring (2) on the sealing surface side Ring discs (4) are placed, which are made of a material with a high coefficient consist of surface friction, and that the unit consists of a spiral ring (2) and washers (4) on the sealing surface side and at least on the inside of the flange by a cover (5) is covered as polytetrafluoroethylene.

2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the Ring disks (4) consist of IT material.

3. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the Ring disks (4) consist of sintered metal fleece.

4. Sealing ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the annular disks (4) have an insert (6) made of wire mesh or wire mesh.

5. Sealing ring according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the casing (5) has a U-shaped cross-section with a bead-like, thickened U-web (7) owns.