DE2346332A1

DE2346332A1 - Dichtung fuer den verschluss eines druckbehaelters

Info

Publication number: DE2346332A1
Application number: DE19732346332
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr Ing Bruns; Karl-Heinz Huelsermann; Klaus Martin
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1975-03-27
Also published as: FR2244106B1; AT331597B; ATA476474A; US3915462A; GB1459520A; CA1010799A; FR2244106A1; CH580770A5

Description

BABC<g>CK

Tpat/1689/Mü/Chl

Dichtung für den Verschluß eines Druckbehälters

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für den Verschluß eines Druckbehälters, insbesondere für kerntechnische Anlagen, mit Hilfe eines Metallringes, der an einer Stirnseite eine rinnenförmige Ausnehmung aufweist, in die ein Gegenstück so eingreift, daß der Metallring sich mit seinen seitlichen Dichtflächen an das Gehäuse und das Verschlußstück anlegt.

Eine ähnliche Abdichtung ist bereits bei Kernreaktoren zwischen Flansch und Gegenflansch bekannt (DT-PS 1 090 039). Hierbei ist der Flansch mit einem Dichtungsansatzring versehen, der mit etwas Spiel in die zylindrische Nut des Gegenflansches eingesetzt wird. Der Dichtungsansatzring ist durch eine tiefe konische Rille in zwei Hälften geteilt. In die Rille greift eine mit der Nut des Gegenflansches versehene Rippe ein. Beim Anziehen der Flanschschrauben drückt die Rippe die beiden Teile des Ansatzes auseinander, so daß die beiden Seitenflächen des Ansatzringes gegen die entsprechenden Flächen der Nut gepreßt werden. Der Dichtungsansatzring der bekannten Dichtung besteht aus Aluminium, das sich plastisch verformen wird, wenn Flansch und Gegenflansch gegeneinander verspannt werden. Die Dichtung kann daher nicht mehrmals verwendet werden.

Die bei der Abdichtung von Druckbehältern und Armaturengehäusen verwendeten Dichtungen aus zusammendrückbarem Material

genügen nicht höchsten Anforderungen. Diese Anforderungen ergeben sich für Armaturen, die in kerntechnisehen Anlagen eingesetzt werden sollen. Hier sind wegen der Gefahr der radioaktiven Verseuchung höchste Dichtheitsgrade vorgeschrieben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die höchsten Anforderungen in bezug auf Dichtheit genügt und deren Dichtelement auswechselbar ist.

Das geschieht ausgehend von einer eingangs genannten Dichtung gemäß der Erfindung dadurch, daß das Gegenstück stirnseitig mit einer Anschlagfläche versehen ist, deren Abstand im unbelasteten Zustand von der ihr gegenüberliegenden Fläche des Metallringes in Abhängigkeit von dem Spiel zwischen dem Metallring und dem Gehäuse bzw. dem Verschlußstück so groß gewählt ist, daß sich das Gegenstück nur bis zur elastischen Verformung des Metallringes in die rinnenförmige Ausnehmung eindrückt.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung ist die Anpreßkraft begrenzt, so daß die zulässige spezifische Anpressung nicht überschritten wird. Da dafür gesorgt ist, daß die Verformung im elastischen Bereich bleibt, ,federt nach seiner Entlastung der Metallring zurück. Die Demontage des Verschlusses wird dadurch erleichtert und eine Wiederverwendung des Metallringes möglich. Die erzielbare Dichtheit genügt höchsten Anforderungen« Nach einer erneuten Erhöhung des Betriebsdruckes im Anschluß an eine vorübergehende Entlastung besteht bei Dichtungen aus zusammendrückbarem oder plastisch verformten! Material immer die Gefahr des Undichtwerdens. Diese Gefahr ist hier ausgeoo schaltet.

509813/OSaS

BABC<g>CK - 3 -

Die erfindungsgemäße Dichtung ist besonders vorteilhaft bei selbstdichtenden Verschlüssen zu verwenden. Bei diesen, durch die Metalldichtung entstehenden Verschlüssen ist die Höhe des Betriebsdruckes des abzudichtenden Mediums ohne Einfluß auf die Dichtwirkung. Die erfindungsgemäße Dichtung läßt sich daher sowohl für hohe als auch für niedrige Betriebsdrücke verwenden. Die Dichtung kann auch bei einfachen Deckelverschlüssen eingesetzt werden.

Die Anschlagfläche kann seitlich vom Gegenstück oder im mittleren Teil des Gegenstückes vorgesehen sein. Im zweiten Fall erhält man eine bessere Druckübertragung, da hier die Kraftlinien durch die Mitte des Metallringes verlaufen. Ferner kann die seitliche Dichtfläche des Metallringes so ausgebildet sein, daß sie eine Linienberührung mit der entsprechenden Gegenfläche am Gehäuse und am Verschlußstück aufweist. Das läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß die Dichtfläche gewölbt ist. Die Dichtfläche kann aber auch so gestaltet sein, daß eine Flächenberührung entsteht.

Vorteilhaft ist es, den Metallring nach Art eines Y auszubilden, und zwar derart, daß die rinnenförmige Ausnehmung des Metallringes durch zwei Schenkel gebildet ist, die in einem spitzen Winkel zueinander stehen und daß die Grundfläche des Metallringes schmaler ist als der Abstand der seitlichen Dichtflächen. Diese Form erleichtert bei Verwendung eines hochlegierten austenitischen Stahles als Werkstoff für den Metallring dessen elastische Verformbarkeit.

LO - 4 ~

509813/0565

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 den Längsschnitt durch den Verschluß eines Armaturengehäuses mit einer Dichtung gemäß der Erfindung,

Figur 2 im Querschnitt die Dichtung im vergrößerten Maßstab und Figur 3 bis 6 andere Ausführungsformen der Dichtung.

In Figur 1 ist der obere Teil eines Armaturengehäuses 1 mit einem selbstdichtenden Verschluß dargestellt. Die erfindungsgemäße Dichtung kann aber auch bei anderen Druckbehältern eingesetzt werden. Der Verschluß besteht aus dem Verschlußstück 2, das die später noch näher zu beschreibende Dichtung aufnimmt. Im Bereich der Dichtung liegt das Verschlußstück 2 an einem geteilten Ring 3 an. Dieser Ring 3 liegt zu einem Teil in einer Nut in der Gehäusewand 1 und stützt sich zum anderen Teil auf einen Deckel 4 ab. An seinem oberen Ende ist das Verschlußstück 2 über einen weiteren Ring 5 mit einem Halteflansch 6 versehen. Der Halteflansch 6 nimmt vier über seinen Umfang verteilte Schrauben 7 auf, die gegen den Deckel 4 wirken. Durch Anziehen der Schrauben 7 wird das Verschlußstück 2 in dem Oberteil des Gehäuses 1 verspannt. Durch das Verschlußstück 2 ist noch eine Ventilspindel 8 zur Betätigung eines nicht dargestellten Ventiles geführt und abgedichtet.

In Figur 2 ist die Dichtung in unbelastetem Zustand näher dargestellt. Sie enthält zwei gleichartige Metallringe 9, die mit

509¥T3/O 5 6 B

BABC<g>CK

- 5

Spiel zwischen das Gehäuse 1 und das Verschlußstück 2 eingelegt sind. Jeder Metallring 9 hat im Querschnitt die Form eines Y. Zwei unter einem spitzen Winkel zueinander stehende und miteinander verbundene Schenkel 10 begrenzen eine rinnenförmige Ausnehmung 11. An den Außenseiten der Schenkel 10 sind die Dichtflächen 12 vorgesehen. Die Grundfläche des Metallringes 9 ist schmaler als der Abstand der seitlichen Dichtflächen 12 voneinander» Wenn auch zwei Metallringe dargestellt sind, so genügt für die Funktionsweise der Dichtung schon ein Metallring 9.

Wenn, wie in Figur 2 zwei Dichtungen vorgesehen sind, so kann der Zwischenraum zwischen den Dichtflächen für eine Leckabsaugung herangezogen werden. Zu diesem Zweck wird durch die Gehäusewand 1 eine Bohrung 16 geführt, an die sich ein Leckabsaugerohr 17 anschließt.

In die rimienförmige Ausnehmung 11 des Metallringes 9 greift ein Gegenstück 13 ein, das bei Belastung die Schenkel 10 auseinanderdrückt, so daß die seitlichen Dichtflächen 12 zur Anlage an der Wand des Gehäuses 1 und am Verschlußstück 2 kommen. Dieses gewölbte Gegenstück 13 ist an einen Druckring derart angeformt, daß zu beiden Seiten des Gegenstückes 13 eine Anschlagfläche 15 entsteht. Die Anschlagfläche 15 begrenzt das Eindringen des Gegenstückes 13 in die rlnnenförmige Ausnehmung 11 und somit das Auseinanderspreizen der Schenkel 10. Im unbelasteten Zustand der Dichtung ist der Abstand (e) zwischen den Anschlagflächen 15 des Druckringes 14 und den ihnen gegenüberliegenden Flächen des Metallringes 9 in Abhängigkeit von dem

509813/0565

Spiel (s) so groß, daß die Verformung des Metallringes 9 gerade noch im elastischen Bereich bleibt, wenn Druckring 14 und Metallring 9 dicht aufeinanderliegen. Durch das Anziehen der vier Schrauben 7 bewegt sich das Verschlußstück 2 nach oben. Die dadurch eingeleitete Kraft wird über die Druckringe 14 auf die Metallringe 9 übertragen. Die Schenkel 10 werden dadurch radial gegen die Gehäusewand 1 und das Verschlußstück 2 gedrückt und somit wird eine Abdichtung erzielt. Schon durch cLie Vorspannkräfte der Schrauben 7 wird erreicht, daß die Metallringe 9 mit den Druckringen 14 zum Anschlag kommen, also der Abstand (e) gleich Null wird.

In der Figur 2 ist ein Metallring 9 dargestellt, dessen seitliche Dichtflächen 12 eben sind und auch im unbelasteten Zustand parallel zur entsprechenden Gegenfläche des Gehäuses 1 und des Verschlußstückes 2 liegen.

In den Figuren 3 bis β sind weitere Ausführungsformen der Dichtflächen und der Metallringe wiedergegeben. Nach Figur 3 stehen die Dichtflächen 12 des Metallringes 9 im unbelasteten Zustand der Dichtung unter einem kleinen Winkel zu ihren entsprechenden Gegenflächen. Bei dieser Dichtung ist ferner gezeigt, daß die Anschlagfläche 15 auch im mittleren Teil des Gegenstückes 13 angeordnet sein kann. In Figur 4 ist die gleiche Dichtung im belasteten Zustand dargestellt. Die seitlichen Dichtflächen 12 liegen dicht an den Gegenflächen an. Der Abstand (e) ist gleich Null geworden.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtung, bei

509813/0565

BABC<g>CK _ ₇

der das Prinzip der Erfindung verwirklicht ist. Zur Verdeutlichung sind die einander in der Wirkung entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die schon in den vorangegangenen Figuren benutzt wurden. Der in der Zeichnung untenliegende Druckring 14 ist mit einem Gegenstück 13 versehen, das in die rinnenförmige Ausnehmung 11 des unteren Metallringes 9 eingreift. Auf seiner der Ausnehmung 11 abgewandten Seite weist dieser untere Metallring 9 ebenfalls ein Gegenstück 13 auf, das die Schenkel 10 des oberen Metallringes 9 auseinanderspreizt. Die Stirnseite des oberen Druckringes 14 kann in diesem Fall glatt sein.

Die Dichtflächen 12 des Metallringes 9 sind bei der in Figur dargestellten Form gewölbt ausgebildete Mit dieser Form läßt sich eine Linienberührung von Dicht- und Gegenfläche erzielen, die eine gute Dichtwirkung mit sich bringt.

509813/0565

Claims

ΒΑΒΟφΟΚ _ ₈ _

PATENTANSPRÜCHE

(1·ΊDichtung für den Verschluß eines Druckbehälters, insbesondere für kerntechnische Anlagen, mit Hilfe eines Metallringes, der an einer Stirnseite eine rinnenförmige Ausnehmung aufweist, in die ein Gegenstück so eingreift, daß der Metallring sich mit seinen seitlichen Dichtflächen an das Gehäuse des Druckbehälters und das Verschlußstück anlegt, dadurch gekennzeichnet , daß das Gegenstück (13) stirnseitig mit einer Anschlagfläche (15) versehen ist, deren Abstand (e) im unbelasteten Zustand von der ihr gegenüberliegenden Fläche des Metallringes (9) in Abhängigkeit von dem Spiel (s) zwischen dem Metallring (9) und dem Gehäuse (1) bzw. dem Verschlußstück (2) so groß gewählt ist, daß sich das Gegenstück (13) nur bis zur elastischen Verformung des Metallringes (9) in die rinnenförmige Ausnehmung (11) eindrückt .
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (15) seitlich von dem in die rinnenförmige Ausnehmung (11) des Metallringes (9) eingreifenden Gegenstück (13) vorgesehen ist.
3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß die Anschlagfläche (15) im mittleren Teil des Gegenstückes (13) vorgesehen ist.

509813/0565

BABC<g»CK _ 9 _
4. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die seitliche Dichtfläche (12) des Metallringes (9) im belasteten Zustand eine Linienberührung mit den entsprechenden G-egenflächen am Gehäuse (1) und am Verschlußstück (2) aufweist.
5. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die seitliche Dichtfläche (12) des Metallringes (9) im belasteten Zustand eine Flächenberührung mit den entsprechenden Gegenflächen am Gehäuse (1) und am Verschlußstück (2) aufweist.
6. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Dichtfläche (12) des Metallringes (9) gewölbt ist.
7. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne t , daß die seitliche Dichtfläche (12) des Metallringes (9) im unbelasteten Zustand in einem kleinen Winkel zu der entsprechenden Gegenfläche am Gehäuse (.1) und am Verschlußstück (2) steht.
8. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die rinnenförmige Ausnehmung (11) des Metallringes (9) durch zwei Schenkel (10)gebildet ist, die in einem spitzen Winkel zueinander stehen und daß die Grundfläche des Metallringes (9) schmaler ist als der Abstand der seitlichen Dichtflächen (12).

- 10 -

50981 3/0565

BABC<g>CK ■ - 10 -
9. Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei Metallringen (9) besteht, die an ihren Grundflächen aneinanderstoßen.

509813/0565