DE1245660B - Dichtungsanordnung, insbesondere Hochdruckdichtung, fuer Rohrverbindungen - Google Patents

Description

• Dichtungsanordnung, insbesondere Hochdruckdichtung, für Rohrverbindungen Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere eine Hochdruckdichtung für Rohrverbindungen, mit einem O-Ring aus elastischem Material, der zwischen zwei planen Stirnflächen der zu verbindenden Rohrteile zusammenpreßbar angeordnet und auf der Seite niederen Drucks in der konkaven Ringnut eines Stützringes radial anliegt, sowie einer Zentriervorrichtung, die beim Lösen der Dichtungsanordnung*bei Druckdifferenz ein seitliches Verschieben der Ringeverhindert.
• Bei einer bekannten Dichtungsanordnung dieser Art besteht die - Zentriervorrichtung -aus einem am Stützring ausgebildeten Bund, der in die Bohrung eines der zu verbindenden Rohrteile eintritt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß Dichtungsring und Stützring nicht an einem der Rohrteile gehaltert sind und daher die Gefahr besteht, daß sie beim Lösen der Verbindung abfallen und dadurch verlorengehen oder verschmutzen. Würde man jedoch den Stützring einfach an dem einen der Rohrteile nicht nur durch einen Bund zentrieren, sondem auch befestigen, so würde beim Lösen der Verbindung bei noch bestehender Druckdifferenz die Gefahr bestehen, daß der Dichtungsring vom Stätzring abrollt und seitlich herausgeblasen wird.
• Erlindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Zentriervorrichtung in an sich bekannter Weise als ein axial sich erstreckender, auf der Seite höheren Druckes gegenüber den Ringen an einem der Rohrteile fest angeordneter Bund ausgebildet ist und daß dieser eine Ringn-qt aufweist, in die der O-Ring eingreift.
• Hierbei wird der O-Ring in der Nut des Bundes gehaltert, während jedoch der Stützring an keinem der beiden Rohrteile starr befestigt ist und daher beim Lösen der Rohrverbindung bei noch bestehendem Druck einer entsprechenden Verformung des O-Rings folgen, d. h. stets etwa in der axialen Mitte des O-Rings bleiben und die Stützfunktion gegen Abrollen und seitliches Herausgeblasenwerden des O-Rings erfüllen kann.
• Es ist zwar eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der ein an den äußeren Stützring anvulkanisierter Dichtungsring von trapezförmigem Querschnitt mit Hilfe von an der Innenseite des Dichtungsrings vorstehenden elastischen Lappen, die in Rillen, z. B. Schraubengängen, an einem Bund eines der Rohrteile eingreifen können, an diesem Rohrteil gegen ein Abfallen gesichert ist. Gegenüber dieser Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Lösung je- doch in mehrfacher Hinsicht vorteilhafter: einmal können die handelsüblichen, billigen und stets leicht als Ersatzteile erhältlichen O-Ringe verwendet werden, während die bekannte Ausführungsform die Verwendung. eines Rings mit angeformten Lappen voraussetzt. Zum anderen ist der O-Ring durch Lagerung in einer Ringnut eines Bundes fester und gegen ein unbeabsichtigtes Abfallen sicherer gehaltert als der bekannte Dichtungsring durch die notwendigerweise schwachen und biegsamen Lappen. Als besonderer Vorteil ist weiter hervorzuheben, daß bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Ringnut des Bundes dem O-Ring eine der Stützfläche des Stützrings komplementäre Stätzfläche bietet, so daß beim Gegeneinanderdrücken der planen Stirnflächen der Rohrverbindung der 0.7.Ring nicht durch einseitige radiale Verformung ausweichen kann. Die Anordnung entspricht daher in ihrem Dichtungsverhalten den ebenfalls an sich bekannten Anordnungen, bei denen ein O-Ring zwischen konkaven Ringnuten eines inneren und eines äußeren Stützrings eingespannt ist, wobei diesen bekannten Anordnungen jedoch wiederum die Zentrierung und die Halterung.an einem der Rohrteile fehlt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bund an einer mit Preßsitz an einem der Rohrteile befestigten Buchse angeordnet. An Hand der Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt schematisch einen Verteilerkopf für ein unter Hochdruck stehendes Medium, bei welchem eine Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft Anwendung findet; F i g. 2 zeigt den Verteilerkopf teilweise im Schnitt mit verschiedenen Ausführungsformeii der Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung.
• F i g. 1 zeigt schematisch einen Vorratsbehälter 2 oder eine Flasche mit komprimiertem Sauerstoff, ein Gerät 4, z. B. für künstliche Atmung, das von dem Vorratsbehälter 2 aus versorgt wird, und eine Versorgungsleitung mit einem Behälterventil 6 und einem Verschlußventil 8 für das Atmungsgerät. Das Behälterventil 6 steuert den Fluß des Druckmediums von dem Behälter 2 aus in die Versorgangsleitung 10 mittels eines bekannten Ventilkopfes und einer Anordnung 12, 14, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist. Das Behälterventil 6 ist zusätzlich mit einer Bruchsicherung 16 bekannter Art ausgerüstet, das mit dem Eingangsdurchlaß 18 mittels einer Leitung 20 in Verbindung steht und so ausgebildet ist, daß es bei zu hohem Druck im Behälter 2 bricht und dadurch den Behälter durch die Sicherheitslüftleitung 22 entlüftet.
• Eine Ausführungsform der Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung ist allgemein mit 30 bezeichnet, in F i g. 2 dargestellt und am Auslaß des Ventils 6 angeordnet, wo sie die Verbindung mit der Versorgungsleitung 10 dichtet. Bei der Ausführungsform der F i g. 2 besteht die Auslaßverbindung aus einem Rohr 32, dessen eines Ende mit der Auslaßleitung 19 eines Nippels 7 des Ventils fluchtet und degsen anderes Ende in geeigneter Weise mit der Versorgungsleitung 10 gemäß F i g. 1 verbunden ist. Das Rohr 32 ist in der Auslaßleitung 19 mittels einer Kappe 34 verbunden, die mit einem Gewinde 35 in ein entsprechendes Gewinde 11 des Nippels 7 des Ventils eingreift, und den Flansch 36, der an dem Rohr 32 ausgebildet ist, an der Stirnfläche 38 eines Bundes 39 zieht, der einstückig mit dem Auslaßnippel 7 an dem Ende desselben ausgebildet ist.
• Ein elastisch verforinbarer, im wesentlichen inkompressibler O-Ring 42 aus Gummi oder einem entsprechenden elastischen Werkstoff ist nun in einer Ringnut 40 außen an dem Bund 39 vorgesehen. Die Nut 40 ist entsprechend dem O-Ring 42 geformt und weist einen Durchmesser auf, der gleich ist dem Innendurchmesser des O-Rings 42 oder etwas größer als dieser, so daß der Bund 39 und der O-Ring 42 gut ineinander eingreifen, damit der O-Ring an dem Bund gehaltert ist und auch eine radiale Verformung des O-Rings 42 nach innen im wesentlichen verhindert wird. Der O-Ring 42 ist genügend dick, so daß, wenn das Rohr 32 angeschlossen wird, wie in F i g. 2 gezeigt ist, die entgegengesetzten ungestützten Seiten des O-Rings 42 sich unter Verformung an die Stimfläche 9 des MT ppels 7 und die Fläche 37 des Flansches 36 des Rohres 32 anlegen, um dadurch eine Dichtung zu bilden, die verhindert, daß Druckmedium aus dem Auslaßkanal 19 in die Atmosphäre entweicht.
• Um eine äußere radiale Verformung des O-Rings 42 zu verhindern, ist ein äußerer Stützring 50 aus Metall oder anderem geeignetem Material an dem O-Ring 42 mittels einer Ringnut 52 gehalten, die am Inneaumfang des Stätzrings 50 ausgebildet ist und an der äußeren Umfangsfläche des O-Rings 42 dicht anliegt. Die Stützringnut: 52 weist eine der Form des O-Rings 42 angepaßte Form auf, wobei der Durchmesser gleich ist dem Außendurchmesser des O-Rings 42 oder etwas kleiner als dieser, so daß der Stützring 50 fest un dem O-Ring 42 gehalten ist und im wesentlichen- eine nach außen gerichtete radiale Verformung desselben verhindert. Die Dicke des Stätzrings 50 ist geringer als die Dicke des O-Rings 42, so daß der O-Ring an beiden Seiten als Dichtwulst vorsteht, der an den Flächen 9 und 37 anliegt, um so die oben beschriebene Dichtung zu bilden. Bei der hier beschriebenen Anwendung der Dichtungsanordnung hat sich herausgestellt, daß gute Dichtungsergebnisse erzielt werden, wenn die Dicke des Stützrings 50 etwa 25 go' geringer ist als die des O-Rings 42.
• Wie in F i g. 2 gezeigt ist, wird der O-Ring in allen Richtungen gegen . unerwünschte dauernde Verformung gehalten, wobei die einzige Verformung, die der O-Ring 42 ausführen kann, an den Dichtungsflächen entstehen kann, wodurch eine Dichtung bewirkt wird. Diese Verformung ist durch den Angriff des Flansches 36 gegen die Fläche des Stützrings 50 begrenzt.
• Aus dem Obengesagten ist klar ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung die Verwendung eines genormten O-Rings zum Dichten einer Verbindungsstelle in einer Hochdruckkammer oder -leitung möglich ist, wobei die Dichtungsanordnung an der einen Dichtungsfläche der Verbindungsstelle verbleibt, wenn die Verbindungsstelle getrennt wird. Früher waren jedoch derartige Dichtungen mit genormten O-Ringen nicht geeignet für die Verwendung als Hochdruckdichtung, auf Grund des folgenden, beim Lösen der gedichteten Verbindungsstellen auftretenden Problems.
• Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß, wenn das Ventil 6 offen ist, um der Vorrichtung 4 Gas unter hohem Druck zuzuführen, das Gas in der Versorgungsleitung 10 der Vorrichtung den Druck erreicht, der in dem Behälter 2 herrscht. Wenn also das Ventil oder die Regulierung 8 beim Stillsetzen der Vorrichtung 4 geschlossen wird, verbleibt der Druck des Gases in der Zufuhrleitung 10 in derselben Höhe wie in dem Behälter, obwohl das Behälterventil 6 geschlossen ist und verhindert, daß weiteres Gas in die VersorgungsIitung 10 aus dem Tank 2 eintritt. Wenn nun die Zufuhrleitung 10 von dem Ventil 6 gelöst werden soll, müssen Mittel vorgesehen werden, um stufenweise ' das unter hohem Druck stehende Gas aus der Versorgungsleitung 10 abzulassen, um zu verhindern, daß ein plötzliches Ausblasen durch die Dichtungsstelle erfolgt, wenn die Versorgungsleitung von dem Nippel 7 gerade gelöst wird. Die, Wichtigkeit dieser 'l atsache läßt sich besonders gut dann erkennen, wenn man sich vergegenwärtigt, daß ein Standard-O-Ring aus einem elastischen, relativ schwachen Material besteht und daher durch den auf seine dem Hochdruck ausgesetzte Seite wirkenden Druck beim Trennen der beiden planen Dichtflächen so verformt wird, daß er möglichst lange dichtend an beiden Dichtflächen anliegt. Diese Verformung des O-Rings kann so lange bestehen bleiben, bis der relativ schwache O-Ring im wesentlichen ungestätzt ist gegen den hohen Druck, wobei dann ein explosionsartiges Entspannen des Gases zwischen den Dichtungsflächen. der Verbindungsstelle hindurch erfolgt und der O-Ring aus der Dichtungsstelle herausgeschleudert wird.
• Bei der erfmdungsgemäßen Anordnung tritt diese Gefahr nicht auf. Wenn nämlich die Kappe 34 abgeschraubt wird, um die Zuführungsleitung 10 vom Ventil 6 zu lösen, so wird durch diesen hohen Druck, falls er so auf den 0-Ring 42 wirkt, daß er ihn in Richtung auf den Flansch 36 zu bewegen sucht, der O-Ring 42 dem sich entfernenden Flansch 36 nachfolgend nach rechts bewegt. Da Aer der Stützring 50 fest an den O-Ring 42 gehaltert ist, ist der Stützring 50 bestrebt, sich in axialer Richtung zusammen mit dem O-Ring zu bewegen, so daß ein nicht dargestellter Kanal zwischen dem Stützring 50 und der Fläche 9 gebildet wird, damit der hohe Druck beim Abschrauben der Kappe 34 nach und nach abgeblasen werden kann. Der Stützring bleibt so immer etwa in der axialen Mitte des O-Rings, so daß dieser weder nach der einen noch der anderen Seite'von ihm abrollen und ausgeblasen werden kann. Auf diese Weise stellt die Dichtungsanordnung 30 der Erfindung eine Sicherung gegen explosionsartiges Entspannen des Druckes beiin Lösen der Leitung 10 dar, bei der verhindert wird, daß der O-Ring mit ausgeblasen'wird und dadurch in der Nähe stehende Personen verletzt werden können.
• Durch'die erfindungsgeniCäße Ausbildung sind der 0-Ring 42 und sein Stützring 50 an dem Nippel 7 in ihrer Lage gehalten, daß bei einer nachfolgenden Verwendung der Dichtungsanordnung an dem Ventil 6 die Versorgungsleitung 10 und die Kappe 34 wieder an dem Ventil 6 befestigt werden können. Wenn jedoch der O-Ring 42 ersetzt werden soll, so ist das leicht und schnell möglich, indem der O-Ring aus seiner Nut 40 in axialer Richtung abgezogen und das Ersatzstück wieder eingesetzt wird.
• Eine weitere Ausführungsform der Dichtungsanordnung ist allgemein mit 60 bezeichnet und in. F i g. 2 dargestellt, und zwar als Dichtung an der Eingangsverbindung des Ventils 6 zwischen der-Basis des Ventils und dem Hals des Behälters 2, wobei die Verbindung mittels eines Schraubnippels 54 mit einem Gewinde 56 erreicht wiid, das mit einem Gewinde 57 'an der Behälteröffining zusammenwirkt. Abgesehen von der Größe, die unterschiedlich ist, sind der O-Ring 62, der Stätzring 64 und die Nut 66 des Ventilkörpers, der den O-Ring und den Stützring hält, in derselben Weise ausgebildet, wie die oben beschriebene Ausführungsform 30, wobei eine Dichtung gebildet wird, die zwischen den Stimflächen 67 und 68 des Ventilkörpers und des Behälters angeordnet ist.
• Es ist ersichtlich, daß, wenn der Ventilkörper von dem Behälter 2 abgeschraubt wird, jeder Druck, der auf den O-Ring 62 in der Weise wirkt, daß er den O-Ring in Richtung auf den Behälter 2 bewegt, den O-Ring 62 zusammen mit seinem Stätzring 64 in Richtung auf die Behälterfläche 68 bewegen wird, was dazu führt, daß ein Raum oder ein Lüftkanal zwischen dem Stützring 64 und der Ventiloberfläche 67 gebildet wird, durch den der Druck sich allmählich bis auf Atmosphärendruck entspannen kann, während der Ventilkörper von dem Behälter 2 abgeschraubt wird. Eine weitere Ausführungsform der Dichtungsanordnung ist allgemein mit 70 bezeichnet und ebenfalls in F i g. 2 dargestellt, wobei eine Dichtung zwischen der Sicherheitslüftung 72 und dem Sicherheitsauslaßnippel 74 des Ventils 6 gebildet wird. Die Dichtungsanordnung 70 ist an dem Ventilkörper mittels einer durchbohrten Hülse 76 befestigt, die in eine in dem Auslaßkanal 20 vorgesehene Ausnehmung 78 eingepreßt ist. Die Hülse 76 ist an ihrem einen Ende mit einem Flansch 79 ausgerüstet, der eine Ringnut 80 aufweist, die den O-Ring 82 in derselben Weise aufnimmt', wie es oben in Verbindung mit den zuerst beschriebenen Ausführungsformen erwähnt wurde. Dementsprechend ist ein Stützring 64 vorgesehen und an dem O-Ring 82 in der oben beschriebenen Weise befestigt.
• Auch bei dieser Anwendungsart der Dichtungsanordnung 70. sichert der Stätzring gegen ein explosionsartiges Entspannen des Druckes und ein Ausblasen des O-Rings, wenn der Sicherungspfropfen 72 von dem Ventilkörper gelöst wird, beispielsweise, um den Sicherungspfropfen oder Sicherungsverschluß zu ersetzen. Es hat sich gezeigt, daß diese Dichtungsanordnung 'lediglich mit Fingerkraft dicht angezogen werden kann und es nicht nötig ist, den Sicherheitsverschluß 72 mit einem hohen Drehmoment anzuziehen, was häufig zu einem Abscheren des Nippels 74 geführt hat.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Dichtungsanordnung, insbesondere Hochdruckdichtung für Rohrverbindungen, mit einem O-Ring aus elastischem Material, der zwischen zwei planen Stirnflächen der zu verbindenden Rohrteile zusammenpreßbar angeordnet und auf der Seite niederen Drucks in der konkaven Ringnut eines Stützringes radial anliegt, sowie einer Zentriervorrichtung, die beim Lösen der Dichtungsanordnung bei Druckdifferenz ein seitliches Verschieben der Ringe verhindert, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Zentriervorrichtung in an sich bekannter Weise als ein axial sich erstreckender, auf der Seite höheren Druckes gegenüber den Ringen an einem der Rohrteile fest angeordneter Bund ausgebildet ist und daß dieser eine Ringnut (40; 66; 80) aufweist, in die der O-Ring (42; 62; 82) eingreift.
2. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund an einer mit Preßsitz an einem der Rohrteile befestigten Buchse (76) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 895 998, 856 815; deutsche Auslegeschrift Nr. 1042 315; deutsche Patentanmeldung K 1711 XII/47f (bekanntgemacht am 19. 8.1951); deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1745 873; österreichische Patentschrift Nr. 220 897; französische Patentschrift Nr. 1286 052; französische Zusatzpatentschrift Nr. 79 092 (Zu Patent Nr. 920 311); ' britische Patentschrift Nr. 701614; »Feinwerktechnik« 1, 1960, S. 30.