NL9201529A

NL9201529A - HOLLOW METAL SEAL.

Info

Publication number: NL9201529A
Application number: NL9201529A
Authority: NL
Original assignee: Specialist Sealing Ltd
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1993-04-01
Also published as: NO923401L; GB2259121B; GB9118823D0; GB2259121A; DE9211661U1; NO923401D0; NO180395B; GB9218660D0; CA2077266A1; NO180395C

Description

Holle metalen afdichtringHollow metal sealing ring

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op holle metalen afdichtringen, en in het bijzonder op afdichtringen van het zogenaamde statische type dat zichzelf bij lage belasting bekrachtigt, en zoals bijvoorbeeld worden gebruikt in kleppen, pompen, motoren en andere inrichtingen voor het vormen van lekdichte afdichtingen tussen tegenovergelegen, meestal vlakke, evenwijdige oppervlakken.The present invention relates to hollow metal sealing rings, and in particular to so-called static type self-energizing sealing rings, as used, for example, in valves, pumps, motors and other devices for forming leak-tight seals between opposite , usually flat, parallel surfaces.

Eén bekende uitvoering van een afdichtring bezit een radiale dwarsdoorsnede met C-vorm, waarbij de open zijde van de C naar het midden van de ring is gekeerd. Een andere bekende afdichting is die welke bekend is als de "Ellipseal" (handelsmerk) die is beschreven in het Britse octrooischrift 2187805, en welke is voorzien van een radiale dwarsdoorsnede met verbeterde parabolische vorm met convergente randgebieden. Een verdere bekende afdichting is die volgens GB-A-2038961, waarbij de benen van de afdichtingsdwarsdoorsnede naar buiten gekeerde lippen bezitten die een Ω-vormige dwarsdoorsnede vormen.One known embodiment of a sealing ring has a radial C-shaped cross section, with the open side of the C facing the center of the ring. Another known seal is that known as the "Ellipseal" (trademark) described in British Patent 2187805, which has a radial cross section with improved parabolic shape with convergent edge areas. A further known seal is that according to GB-A-2038961, wherein the legs of the sealing cross section have outwardly facing lips which form an Ω-shaped cross section.

De hiervoor genoemde afdichtingen zijn in zeer veel statische afdichtsituaties zeer succesvol geweest, doch waren niet altijd een totaal succes in het voldoen aan de eisen van afdichtapparatuur en pijpleidingen die worden gebruikt in aardgasvelden, waar drukken zich meestal in het gebied van 70 x 103 kPa bevinden en 200 x 103 kPa kunnen overschrijden.The aforementioned seals have been very successful in many static sealing situations, but have not always been a total success in meeting the requirements of sealing equipment and pipelines used in natural gas fields, where pressures are usually in the range of 70 x 103 kPa and can exceed 200 x 103 kPa.

Een reden voor het gebrek aan succes van deze bekende afdichtingen bij het afdichten van extreem hoge drukken is hun gebrek aan hoepelsterkte. Als gevolg hiervan kunnen de afdichtringen onder invloed van de aangebrachte inwendige flu-idumdruk uitzetten totdat zij niet verder kunnen uitzetten vanwege de beperking die wordt opgelegd door de uitsparingen waarin de afdichtingen zijn gezeten. Tijdens deze verandering van diameter van de afdichtring zijn de gebieden van het af-dichtringoppervlak die in aanraking zijn met de af te dichten passende vlakken onderworpen aan een vreten door wrijving hetgeen de oppervlakken ruwer maakt en in veel gevallen wordt het onmogelijk een bevredigende afdichting tot stand te brengen. Indien de dikte van het metaal van de afdichtring wordt ver hoogd voor het vergroten van de hoepelsterkte, wordt de buigzaamheid van de afdichting aanzienlijk verminderd aangezien de afdichtingen worden gemaakt van metaal van constante dikte.One reason for the lack of success of these known seals in sealing extremely high pressures is their lack of hoop strength. As a result, the sealing rings can expand under the influence of the internal fluid pressure applied until they cannot expand further due to the limitation imposed by the recesses in which the seals are housed. During this change of the diameter of the sealing ring, the areas of the sealing ring surface in contact with the mating surfaces to be sealed are subjected to frictional grinding which makes the surfaces rougher and in many cases it becomes impossible to achieve a satisfactory seal to bring. If the thickness of the metal of the sealing ring is increased to increase the hoop strength, the flexibility of the seal is significantly reduced since the seals are made of metal of constant thickness.

Dit vereist dan grotere bouten en een verhoogd koppel voor het samendrukken van de afdichting en maakt de afdichting minder in staat om opgewassen te zijn tegen een draaiing van de af te dichten flenzen, dat wil zeggen verlies aan evenwijdigheid, hetgeen kan optreden onder invloed van de druk van een ingesloten fluïdum.This then requires larger bolts and increased torque to compress the seal and makes the seal less able to withstand a rotation of the flanges to be sealed, i.e. loss of parallelism, which can occur under the influence of the pressure of an enclosed fluid.

GB-A-2239496 beschrijft zelfbekrachtigende metalen afdichtringen die in staat zijn de bovengenoemde tekortkomingen van de bekende afdichtingen te overwinnen en die in het bijzonder in staat zijn een betrouwbare afdichting tegen een fluïdum te verschaffen bij zeer hoge druk.GB-A-2239496 discloses self-energizing metal sealing rings capable of overcoming the above-mentioned shortcomings of the known seals and in particular capable of providing a reliable seal against a fluid at very high pressure.

Volgens GB-A-2239496 bezit een metalen afdichtring een dwarsdoorsnede die hol en open is aan zijn radiaal binnenste zijde en aan deze zijde convergente beengebieden bezit, terwijl het radiaal buitenste gebied is uitgevoerd met een versterking die zijn hoepelsterkte plaatselijk verhoogt. Bij voorkeur wordt de versterking van dit buitenste gebied verschaft door een grotere materiaaldikte dan radiaal binnenste beengebieden die in gebruik op de af te dichten oppervlakken aangrijpen.According to GB-A-2239496, a metal sealing ring has a cross section which is hollow and open on its radially innermost side and has convergent leg areas on this side, while the radially outer area is provided with a reinforcement that locally increases its hoop strength. Preferably, the reinforcement of this outer region is provided by a greater material thickness than radially inner leg regions which engage the surfaces to be sealed in use.

De verhoogde materiaaldikte in het radiaal buitenste gebied en de resulterende verhoogde hoepelsterkte weerstaan een uitzetting van de afdichting tijdens het gebruik, terwijl de kleinere dikte van de binnengebieden, met inbegrip van de buigzame benen die in aanraking zijn met de af te dichten oppervlakken, een uitgebreide buigzaamheid verschaft. Een relatieve beweging van de afdichting en afgedichte oppervlakken is derhalve verminderd of geëlimineerd, zodat de afdichting niet is onderworpen aan vreten en opruwen, doch de vereiste belasting voor het samendrukken van de afdichting is niet aanzienlijk verhoogd en de afdichting blijft voldoende buigzaam voor het opnemen van een verkeerde uitlijning en een gebrek aan evenwijdigheid van de af te dichten oppervlakken.The increased material thickness in the radially outer region and the resulting increased hoop strength withstand expansion of the seal during use, while the smaller thickness of the inner regions, including the flexible legs in contact with the surfaces to be sealed, expands flexibility. Relative movement of the seal and sealed surfaces is therefore reduced or eliminated, so that the seal is not subject to galling and roughening, but the load required to compress the seal is not significantly increased and the seal remains sufficiently flexible to accommodate misalignment and lack of parallelism of the surfaces to be sealed.

Hierin contrasteert de huidige afdichting aanzienlijk met de gebruikelijke afdichtingen die van metaal met constante dikte zijn gemaakt.In this, the current seal contrasts considerably with the usual seals made of metal of constant thickness.

De hoepelsterkte van de afdichtring kan verder worden verhoogd door het verbreden (in de axiale richting) van de buitenrand of het hielgebied van de afdichtring dat een verhoogde radiale dikte bezit.The hoop strength of the sealing ring can be further increased by widening (in the axial direction) the outer edge or the bead area of the sealing ring which has an increased radial thickness.

De hoepelsterkte en de buigzaamheid van de benen kunnen binnen ruime grenzen onafhankelijk van elkaar worden gekozen.Hoop strength and leg flexibility can be selected independently within wide limits.

Volgens een ander aspect van GB-A-2239496 zijn een holle zelfbekrachtigende metalen afdichtring en zijn zitting uitgevoerd met complementaire dwarsdoorsnedevormen die samenwerken voor het beperken van de draaiing van de afdichtings-dwarsdoorsnede bij samendrukking.According to another aspect of GB-A-2239496, a hollow self-energizing metal sealing ring and its seat are constructed with complementary cross-sectional shapes that cooperate to limit the rotation of the sealing cross-section when compressed.

De onderhavige uitvinding betreft een verder verbeterde holle metalen afdichtring, die toepasbaar is in situaties met exceptioneel hoge af te dichten druk en/of een neiging tot scheiding van de flenzen of andere af te dichten oppervlakken ten gevolge van de extreem hoge drukken.The present invention relates to a further improved hollow metal sealing ring, which is applicable in situations with exceptionally high pressure to be sealed and / or a tendency to separate the flanges or other surfaces to be sealed due to the extremely high pressures.

Volgens de onderhavige uitvinding is bij een metalen afdichtring van het type volgens GB-A-2239496 de versterking van het radiaal buitenste gebied verschaft door een verhoging van de dikte van het ringmateriaal in dit gebied; dit dikkere gebied is gevormd voor het verschaffen van een axiaal brede buitenrand of hieloppervlak dat in hoofdzaak evenwijdig verloopt aan de hartlijn van de ring; de radiaal binnenste vrije uiteinden van de beengebieden bezitten axiaal buitenwaarts uitstekende punten die de maximale axiale afmeting van de ring in zijn ontspannen toestand verschaffen; en de beengebieden bezitten bij voorkeur radiaal uitwendig van de genoemde uitsteeksels gebieden van verminderde axiale dikte die voorkeurs-buigpunten van de binnenste uiteinden van de beengebieden tijdens axiale samendrukking verschaffen.According to the present invention, in a metal sealing ring of the type of GB-A-2239496, the reinforcement of the radially outer region is provided by increasing the thickness of the ring material in this region; this thicker region is configured to provide an axially wide outer rim or bead surface that extends substantially parallel to the centerline of the ring; the radially innermost free ends of the leg regions have axially outwardly projecting tips which provide the maximum axial dimension of the ring in its relaxed state; and the leg regions preferably have radially external axial thickness areas of said protrusions which provide preferred inflection points of the inner ends of the leg regions during axial compression.

Bij voorkeur is de maximale axiale afmeting niet groter dan en bij voorkeur minder dan de radiale afmeting van de ringdwarsdoorsnede tussen zijn radiaal binnenste en buitenste oppervlakken.Preferably, the maximum axial dimension is not greater than and preferably less than the radial dimension of the annular cross-section between its radially inner and outer surfaces.

In één uitvoeringsvorm van de ring volgens de uitvinding zijn de beengebieden convergent aan hun axiaal buitenste oppervlakken, bijvoorbeeld langs cirkelvormige of andere bogen die overgaan in de gebieden van de geringste dikte, terwijl het inwendige profiel van de ringdwarsdoorsnede is voorzien van axiaal binnenste beenoppervlakken die in de ontspannen toestand althans ongeveer evenwijdig aan elkaar verlopen en aan hun radiaal buitenste zijden met elkaar zijn verbonden door gelijkmatig overgaande cirkelsegmentvormige of andere bogen.In one embodiment of the ring according to the invention, the leg areas are convergent on their axially outer surfaces, for example along circular or other arcs that merge into the areas of the smallest thickness, while the inner profile of the ring cross section is provided with axially inner leg surfaces which the relaxed state is at least approximately parallel to one another and is connected to each other on their radially outer sides by evenly circular segment-shaped or other arcs.

Eén uitvoeringsvorm van de afdichtring volgens de uitvinding zal thans louter bij wijze van voorbeeld worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarvan de enige figuur een dwarsdoorsnede van een radiaal en axiaal vlak van één zijde van een in een uitsparing gezeten afdichtring is.One embodiment of the sealing ring according to the invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawing, the only figure of which is a cross-section of a radial and axial plane of one side of a sealing ring seated in a recess.

De tekening toont een deel van een onderste flens 3 die dient te worden afgedicht tegen een (niet weergegeven) bovenste flens, bijvoorbeeld eindflenzen van een pijp in een pijplijn voor aardgas. De bovenste flens bezit een vlak oppervlak, terwijl de onderste flens een rechthoekige uitsparing 5 aan het einde van de pijpleidingboring 1 bezit, terwijl een holle metalen afdichtring 7 in deze uitsparing is gezeten. De algehele axiale afmeting A van de afdichtring is in zijn ontspannen toestand groter dan de axiale diepte van de uitsparing, zodat één axiale zijde van de ring uitsteekt buiten het flensoppervlak en in gebruik wordt samengedrukt door de tegenoverliggende flens. In het weergegeven geval is de diepte van de uitsparing 0,88 A.The drawing shows part of a bottom flange 3 to be sealed against a top flange (not shown), for example end flanges of a pipe in a natural gas pipeline. The top flange has a flat surface, while the bottom flange has a rectangular recess 5 at the end of the pipeline bore 1, while a hollow metal sealing ring 7 is seated in this recess. The overall axial dimension A of the sealing ring in its relaxed state is greater than the axial depth of the recess, so that one axial side of the ring protrudes beyond the flange surface and is compressed in use by the opposite flange. In the case shown, the depth of the recess is 0.88 A.

Met uitzondering van de radiale uitgestrektheid B van de ringdwarsdoorsnede zijn alle afmetingen van de ring-dwarsdoorsnede gerelateerd aan de maximale afmeting A, en een een de voorkeur verdienend stel relaties tussen de ringafme-tingen is in de tekening weergegeven. B kan gelijk zijn aan A, of groter zijn dan A voor het verschaffen van een grotere sterkte.With the exception of the radial extent B of the ring cross-section, all the dimensions of the ring cross-section are related to the maximum dimension A, and a preferred set of relationships between the ring dimensions is shown in the drawing. B may be equal to A or greater than A to provide greater strength.

De thans weergegeven ring combineert bepaalde aspecten van de ringen volgens de fig. 4 en 9 van GB-A-2239496, doch is gewijzigd teneinde berekend te zijn op hogere drukken en grotere flensscheidingen.The ring now shown combines certain aspects of the rings of Figures 4 and 9 of GB-A-2239496, but has been modified to accommodate higher pressures and larger flange separations.

De afdichtring is van metaal en bezit een holle dwarsdoorsnede die open is naar zijn radiaal binnenste zijde, dat wil zeggen in de richting van de pijpleidingboring, zodat het getransporteerde fluïdum toegang heeft tot het inwendige van de dwarsdoorsnede van de afdichtring en de druk van dit fluïdum derhalve op het inwendige van de afdichtring inwerkt teneinde zijn benen 9 in aanraking met de flensoppervlakken te dwingen. De benen 9 bezitten boogvormige convergente uitwendige randen 11, zodat het uitwendige oppervlak van de ring convex is waar het de flensoppervlakken ontmoet.The sealing ring is metal and has a hollow cross section that is open to its radially innermost side, i.e. in the direction of the pipeline bore, so that the conveyed fluid has access to the interior of the cross section of the sealing ring and the pressure of this fluid therefore acts on the interior of the sealing ring to force its legs 9 into contact with the flange surfaces. The legs 9 have arcuate convergent outer edges 11 so that the outer surface of the ring is convex where it meets the flange surfaces.

Het inwendige oppervlak van de dwarsdoorsnede van de afdichtring is U-vormig met parallelle oppervlakken 21 die zijn verbonden door een half cirkelvormig oppervlak 23. Het uitwendige oppervlak van de dwarsdoorsnede van de afdichtring is niet-cirkelvormig en is zodanig dat de dikte van het metaal van de afdichtring progressief toeneemt tot in het radiaal buitenste hiel- of randgebied 13.The inner cross-sectional area of the sealing ring is U-shaped with parallel surfaces 21 connected by a semicircular surface 23. The outer cross-sectional area of the sealing ring is non-circular and such that the thickness of the metal of the sealing ring progressively increases into the radially outer bead or rim region 13.

Het dikkere hielgebied 13 verhoogt de hoepelsterkte van de afdichtring, zonder het verminderen van de buigzaamheid van de benen 9.The thicker heel area 13 increases the hoop strength of the sealing ring, without reducing the flexibility of the legs 9.

De relatie tussen de dikte van de hiel en de benen is gekozen in overeenstemming met de vereist hoepelsterkte en buigzaamheid in relatie tot het beoogde gebruik.The relationship between the thickness of the heel and the legs has been chosen in accordance with the required hoop strength and flexibility in relation to the intended use.

Het dikkere hielgebied bezit een effectief cilindrisch buitenste oppervlak 15, dat is verbonden met de cirkelvormige bogen 11 die de benen begrenzen door afgeknot kegelvormige oppervlakken 17 die tangentiaal zijn met de benen, en afgeronde overgangen 19. Dit profiel verhoogt de hoepelsterkte van het hielgebied aanzienlijk. In de weergegeven afdichting bezit het hieloppervlak 15 een axiale uitgestrektheid van 0,6 A.The thicker heel area has an effective cylindrical outer surface 15, which is connected to the circular arcs 11 delimiting the legs by frusto-conical surfaces 17 tangential to the legs, and rounded transitions 19. This profile significantly increases the hoop strength of the heel area. In the illustrated seal, the bead surface 15 has an axial extent of 0.6 A.

Het is gewenst dat een draaiing van de dwarsdoorsnede van de afdichtring in zijn zitting wordt verhinderd. Het cilindrische buitenste oppervlak 15 werkt direct samen met het cilindrische radiale buitenoppervlak van de verdieping of zitting 5 voor het tegengaan van een draaiing.Desirably, rotation of the cross-section of the sealing ring in its seating is prevented. The cylindrical outer surface 15 interacts directly with the cylindrical radial outer surface of the depression or seat 5 to prevent rotation.

De binnenste uiteinden van de benen bezitten axiaal buitenwaarts gekeerde lippen 31, zodat het profiel althans ongeveer dat van de griekse letter Ω is.The inner ends of the legs have lips 31 axially outwardly turned, so that the profile is at least approximately that of the Greek letter Ω.

Deze buitenwaarts gekeerde lippen verhinderen ook dat de afdichting in zijn zitting draait.These outwardly facing lips also prevent the seal from rotating in its seat.

De buitenwaarts gekeerde lippen 31 bezitten axiaal gekeerde vlakke oppervlakken 25, die met elkaar convergeren in de radiaal buitenwaartse richting. Wanneer deze lippen aldus tussen de flenzen worden samengedrukt, zijn het de radiaal binnenste randen of hoeken van de lippen 31 die eerst worden samengedrukt, aangezien deze de maximale axiale afmeting A van de afdichtring vormen.The outwardly facing lips 31 have axially facing flat surfaces 25 which converge with each other in the radially outward direction. Thus, when these lips are compressed between the flanges, it is the radially innermost edges or corners of the lips 31 that are compressed first, since they form the maximum axial dimension A of the sealing ring.

Aangezien de inwendige oppervlakken 21 van de ring-dwarsdoorsnede vlakke radiale oppervlakken zijn, terwijl de buitenste oppervlakken 11 convergente boogvormige oppervlakken zijn, zijn gebieden 27 van minimale dikte van de benen direct radiaal buitenwaarts van de lippen 31 gevormd.Since the inner surfaces 21 of the ring cross-section are flat radial surfaces, while the outer surfaces 11 are convergent arcuate surfaces, areas 27 of minimum thickness of the legs are formed directly radially outwardly of the lips 31.

Wanneer de weergegeven afdichtring axiaal wordt samengedrukt, zijn de punten E aan de radiaal binnenste uiteinden van de lipoppervlakken 25 de eerste die in aanraking komen met de passende vlakken van de flenzen. Onder samendrukking worden de lippen 31 aanvankelijk samengedrukt, waarbij deze om de gebieden 27 met de geringste dikte buigen totdat de flenzen in aanraking komen met het volgende breedste gedeelte van de ringdwarsdoorsnede op de plaatsen C op het convexe gedeelte van het ringprofiel. Op dat tijdstip liggen de oppervlakken 25, die zijn gedraaid onder de aanvankelijke samendrukking, althans ongeveer vlak tegen de flensoppervlakken.When the illustrated sealing ring is compressed axially, the points E at the radially innermost ends of the lip surfaces 25 are the first to contact the mating faces of the flanges. Under compression, the lips 31 are initially compressed, bending around the areas 27 of the least thickness until the flanges contact the next widest portion of the ring cross section at the positions C on the convex portion of the ring profile. At that time, the surfaces 25 rotated under the initial compression lie at least approximately flat against the flange surfaces.

Dienovereenkomstig is op dit tijdstip een primaire afdichting aanwezig op de plaatsen E (oppervlakken 25) en een secundaire afdichting op de plaatsen C. Aangezien de beendik-te in punten C groter is dan in gebieden radiaal binnenwaarts van deze punten, en radiaal buitenwaarts van de punten C verder toeneemt, is de contactdruk in de punten C veel groter dan in de punten E. Tijdens een verdere samendrukking van de afdichtring, waarbij nu de samendrukking in de punten C wordt bewerkstelligd, buigen de benen bij de afgeronde diameter van het oppervlak 23 van de inwendige groef 29 in de afdichtring.Accordingly, at this time, a primary seal is present at positions E (surfaces 25) and a secondary seal at positions C. Since the leg thickness in points C is greater than in areas radially inward of these points, and radially outward of the points C increases further, the contact pressure in points C is much greater than in points E. During a further compression of the sealing ring, in which compression is now effected in points C, the legs bend at the rounded diameter of the surface 23 of the internal groove 29 in the sealing ring.

Teneinde het hoofd te bieden aan extremen in flensscheiding of -draaiing, zoals kunnen optreden bij het afdichten van drukvaten, kan de radiale afstand tussen punten C en E worden vergroot in zoverre als noodzakelijk is.In order to cope with extremes in flange separation or twisting, such as may occur when sealing pressure vessels, the radial distance between points C and E may be increased as necessary.

Het zal worden gezien dat de onderhavige ring een tweetraps afdichtwerking verschaft, waarbij afdichtcontact aanvankelijk slechts wordt gemaakt bij de relatief buigzame lippen 31, die een primaire afdichting vormen, en na de aanvankelijke samendrukking een verdere, sterkere, secundaire afdichting wordt gevormd op de plaats C. Dit, te zamen met de verhoogde radiale uitgestrektheid van de dwarsdoorsnede van de afdichtring en in het bijzonder van het vlakgemaakte hielge- bied, maakt de afdichtring in staat het hoofd te bieden aan de meest extreme afdichtomstandigheden.It will be seen that the present ring provides a two-stage sealing action, with sealing contact initially made only at the relatively flexible lips 31, which form a primary seal, and a further, stronger, secondary seal is formed at position C after initial compression This, together with the increased radial extent of the cross-section of the sealing ring and in particular of the flattened bead area, allows the sealing ring to withstand the most extreme sealing conditions.

Bij voorkeur zijn de oppervlakken 25 in de ontspannen toestand tangentiaal ten opzichte van de convexe boogvormige secundaire afdichtgebieden; dit is aangeduid door de onderbroken lijnen in de tekening. Zoals reeds is vermeld, zullen de oppervlakken na samendrukking wanneer zij tegen de afgedichte oppervlakken liggen tangentiaal zijn ten opzichte van de gebieden C.Preferably, in the relaxed state, the surfaces 25 are tangential to the convex arcuate secondary sealing regions; this is indicated by the broken lines in the drawing. As already mentioned, the surfaces after compression when they lie against the sealed surfaces will be tangential to the areas C.

Door ervoor te zorgen dat de primaire afdichtopper-vlakken 25 tangentiaal zijn ten opzichte van de secundaire afdichtoppervlakken wordt gewaarborgd dat de afdichtwerking optimaal toeneemt van het aanvankelijke contact bij de hoeken van de oppervlakken 25 naar de toestand waarbij de oppervlakken 25 vlak liggen tegen de afgedichte oppervlakken en de secundaire afgedichte gebieden in aanraking zijn met de afgedichte oppervlakken. Dit waarborgt ook een bijzonder goede afdichting in de uiteindelijke samengedrukte toestand.By ensuring that the primary sealing surfaces 25 are tangential to the secondary sealing surfaces, it is ensured that the sealing action increases optimally from the initial contact at the corners of the surfaces 25 to the condition where the surfaces 25 lie flush against the sealed surfaces and the secondary sealed areas are in contact with the sealed surfaces. This also ensures particularly good sealing in the final compressed state.

In de weergegeven uitvoering bezitten de benen van de dwarsdoorsnede van de afdichtring een minimale dikte op de plaatsen 27, direct aangrenzend aan de buitenwaarts gekeerde lippen. Dit heeft het belangrijke voordeel dat de lipgebieden om de gebieden van minimale dikte buigen ten opzichte van de gedeelten van de benen die zich op grotere straal van het midden van de ring bevinden.In the illustrated embodiment, the legs of the cross-section of the sealing ring have a minimum thickness at the positions 27, immediately adjacent to the outwardly facing lips. This has the important advantage that the lip areas bend around the areas of minimum thickness relative to the portions of the legs which are at a greater radius from the center of the ring.

Dit ontwerp waarbij de puntgebieden van de benen bij voorkeur buigen bij de aangrenzende gebieden 27, verschaft een bijzonder hoog elastisch herstel na samendrukking, in een typisch voorbeeld wordt een herstel van 43 % bij het weergegeven ringprofiel bereikt, hetgeen mogelijk maakt dat de afdichtring opnieuw wordt gebruikt.This design in which the tip areas of the legs preferably bend at the adjacent areas 27 provides a particularly high elastic recovery after compression, typically a 43% recovery is achieved at the illustrated ring profile, allowing the sealing ring to be re-applied used.

Het is evenwel ook mogelijk een afdichtring in overeenstemming met de onderhavige uitvinding te gebruiken die een constante beendikte in het gebied tussen de buitenwaarts gekeerde lippen 31 en de secundaire afdichtgebieden te gebruiken. In dit geval verlopen de inwendige oppervlakken 21 niet evenwijdig aan elkaar, doch in plaats daarvan is elk evenwijdig aan het bijbehorende buitenoppervlak 11 van hetzelfde been. Een ring met dit soort dwarsdoorsnedeprofiel verschaft evenwel niet de hoge mate van herstel na samendrukking als de in de tekening weergegeven ring, en het verschaft een kleinere afdichtcontactdruk, zodat deze niet in zeer veeleisende toepassingen kan worden gebruikt als de in de tekening weergegeven ring.However, it is also possible to use a sealing ring in accordance with the present invention which uses a constant leg thickness in the region between the outwardly facing lips 31 and the secondary sealing regions. In this case, the internal surfaces 21 are not parallel to each other, but instead are each parallel to the corresponding outer surface 11 of the same leg. However, a ring with this kind of cross-sectional profile does not provide the high degree of recovery after compression as the ring shown in the drawing, and it provides a smaller sealing contact pressure, so that it cannot be used in very demanding applications as the ring shown in the drawing.

De oppervlakken 25 dienen een zeer goede oppervlakte-afwerking en nauwe toleranties te worden gegeven, bijvoorbeeld door machinaal bewerken en polijsten.The surfaces 25 should be given a very good surface finish and close tolerances, for example by machining and polishing.

De onderhavige afdichtingen kunnen bijvoorbeeld worden vervaardigd door het draaien uit een massief stuk; door een combinatie van machinaal bewerken en rollen; of door het aanvankelijk maken van twee ringhelften en het vervolgens aan elkaar lassen hiervan op een radiaal oppervlak loodrecht op de hartlijn van de afdichtring.The present seals can be made, for example, by turning from a solid piece; by a combination of machining and rolling; or by initially making two ring halves and subsequently welding them together on a radial surface perpendicular to the axis of the sealing ring.

In het geval van een afdichtring van gelaste constructie kunnen de afzonderlijke ringhelften worden vervaardigd door het machinaal bewerken van een plaat, door persen of op andere geschikte wijze.In the case of a sealing ring of welded construction, the individual ring halves can be manufactured by machining a plate, by pressing or by other suitable means.

Het lassen kan bijvoorbeeld plaatsvinden door TIG- of micro-plasmalassen, doch elektronenstraallassen verdient de voorkeur ten gevolge van zijn lage warmte-inbreng, waardoor het mogelijk is zonder moeilijkheden secties te lassen met een hieldikte tot 35 mm.Welding can, for example, be by TIG or micro plasma welding, but electron beam welding is preferred due to its low heat input, making it possible to weld sections with bead thickness up to 35 mm without difficulty.

In het bijzonder in het geval van een afdichting die is gemaakt door elektronenstraallassen, kan het wenselijk zijn de afdichting na het lassen een warmtebehandeling te geven, bijvoorbeeld door een resolutiewarmtebehandeling, voorafgaande aan een eventueel daaropvolgende behandeling van verouderings-harden.In particular, in the case of a seal made by electron beam welding, it may be desirable to heat-seal the seal after welding, for example, by a resolution heat treatment, prior to any subsequent aging hardening treatment.

Afdichtingen volgens de onderhavige uitvinding kunnen van elk geschikt metaal worden gemaakt. Hoognikkellegeringen zijn bijzonder geschikt, bijvoorbeeld Nimonic (geregistreerd handelsmerk) en Inconel (geregistreerd handelsmerk). Een geschikte legering voor onderzeese toepassingen in zure bronnen is Inconel 718.Seals according to the present invention can be made of any suitable metal. High nickel alloys are particularly suitable, for example, Nimonic (registered trademark) and Inconel (registered trademark). A suitable alloy for submarine applications in acid sources is Inconel 718.

De veerkarakteristieken van de afdichting en derhalve zijn herstelfactor na samendrukking kunnen aanzienlijk worden verbeterd door verouderingsharding.The spring characteristics of the seal, and therefore its compression recovery factor, can be significantly improved by aging curing.

De afdichtingen kunnen voor gebruik worden gecoat met een beschermende en/of wrijvingsverminderende coating, bijvoorbeeld lood, zilver, goud, nikkel, PTFE of een combinatie van nikkel of andere metalen en PTFE. De laatstgenoemde combinatie is waardevol voor het verminderen van vreten tijdens samendrukking, wanneer een Inconel-afdichting wordt samengedrukt tussen Inconel-flenzen, en meer in het algemeen, wanneer afdichtingen van nikkellegeringen worden gebruikt in verbinding met nikkelbevattende of met nikkel gecoate flenzen.The seals can be coated before use with a protective and / or friction-reducing coating, for example, lead, silver, gold, nickel, PTFE or a combination of nickel or other metals and PTFE. The latter combination is valuable for reducing galling during compression when an Inconel seal is compressed between Inconel flanges, and more generally when nickel alloy seals are used in connection with nickel-containing or nickel-coated flanges.

Claims

A self-energizing sealing ring, wherein the axial cross-section of the ring is C-shaped and open on its radially inner side, while the radially outer region has an increased thickness and is formed to form an outer rim or bead surface substantially parallel to the The axis of the ring extends, characterized in that the radially innermost free ends of the leg regions (9) of the cross-section have axially outwardly turned points (31) which, in the relaxed state of the ring, have the maximum axial dimension (A) of form the ring.

Sealing ring according to claim 1, characterized in that the leg areas (9) have radial external areas of the protrusions (31) with reduced axial thickness areas (27) which form preferred bending points of the inner ends of the leg portions during axial compression.

Sealing ring according to claim 1 or 2, characterized in that said maximum axial dimension (A) of the ring cross section is not greater than the maximum radial dimension (B) of the ring cross section.

Sealing ring according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the inner profile of the ring cross section is provided with axially inner leg surfaces (21) which in the relaxed state run at least approximately parallel to each other and on their radially outer sides are connected by a smoothly passing circle segment or other arc (23).

Sealing ring according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the outwardly projecting points (31) of the leg regions have axially outer surfaces (25) which extend obliquely to the radial direction in the relaxed state of the ring and converge in the radially outward direction.

Sealing ring according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the point surfaces (25) extend tangentially to the convex outer surfaces of the legs.