DE3014013A1

DE3014013A1 - Aufblasbare dichtung mit grossem dichtungshub

Info

Publication number: DE3014013A1
Application number: DE19803014013
Authority: DE
Inventors: Daniel Josien; Bruno De Sivry
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1980-10-30
Also published as: NL176097B; AU522391B2; ES8101964A1; GB2047356B; JPS5673265A; NO155741C; FR2454029A1; NL176097C; US4305591A; NO801032L; NO155741B; FR2454029B1; ES490418A0; GB2047356A; NL8002100A; BR8002250A; DE3014013C2; JPS6039910B2; CA1145374A; AU5721180A

Description

DiPL.-lNG. Wilfrid RAECK 301 AC

PATENTANWALT
7 STUTTGART 1, MOSERSTRAE.SE 8 - TELEFON (0711) 244003

- C 113 -

COMPAGNIE FRANCAISE DES PE'. ROLES 75781 PARIS / FRANKREIC J

Aufblasbare Dichtung mit großem Dichtungshub

Die Erfindung betrifft eine aufblasbare Dichtung, die dazu bestimmt ist, sich an eine ihr benachbarte Wandung abdichtend anzulegen.

In ihrer allgemeinsten Anwendungsform ist eine derartige Dichtung dazu bestimmt, die gemeinsame Linie oder Oberfläche von zwei miteinander in Berührung stehenden Bauteilen oder Baueinheiten abzudichten, wobei die Dichtung selbst diese Linie oder Oberfläche bildet. Die auf diese Weise erzeugte Abdichtung soll gegebenenfalls auch sehr hohen Druckunterschieden standhalten, die beiderseits der Berührungslinie oder Berührungsfläche

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herrschen, wobei es sich auch um besonders hohe Druckunterschiede handeln kann, beispielsweise wenn auf einer Seite der Trennung ein sehr hohes Vakuum herrscht oder zu erzeugen ist.

Bei einer anderen Anwendungsform der erfindungsgemäßen Dichtung kann es sich darum handeln, eine zylindrische Baueinheit, beispielsweise ein Rohr oder eine Stange von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt abgedichtet zu umfassen. Im besonderen, wenn eine durch zwei abgedichtete Trennwände begrenzte, geschlossene Kammer vollständig von einer solchen Baueinheit durchzogen wird, ermöglichen zwei erfindungsgemäße Dichtungen, welche die entsprechende öffnung der Kammer verschließen und sich an die Baueinheit anlegen, eine auf einfache Weise herzustellende Abdichtung dieser Kammer. Im besonderen handelt es sich dabei um die Abdichtung gegenüber einem innerhalb einer Schweißkammer herrschenden Vakuum, wobei die Kammer iann die beiden Anschlußenden der miteinander beispielsweise durch Schweißung zu verbindenden, rohrförmigeι Baueinheiten aufnimmt bzw. umgibt, wobei es sich um anterseeische Rohrleitungen für Erdöl oder Erdgas handeln kann, die während ihrer Verlegung durch Elektrone:istrahlschweißung miteinander vereinigt werden und eine ringförmige Schweißnaht zwischen den beiden Bauei iheiten anzubringen ist. Bei der Anwendung der erfinduigsgemäßen Dichtung kann es sich auch um die Abdichtung einer Kammer handeln, in der ein bestimmter überdruck bezüglich des Atmosphärendruckes herrscht.

Eine der auf diesem Gebie; gewöhnlich auftretenden Schwierigkeiten besteht dirin, daß die sich durch eine solche Kammer hindurchers;reckenden Baueinheiten sich

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in unbearbeitetem rohgeseinredeten Zustand befinden, so daß die unvermeidbaren raahen und unebenen Oberflächen die Anwendung klassischer Abdichtungen nicht zulassen. Außerdem ist man in den genannten Fällen mit einer zusätzlichen Schwierigkeit confrontiert. Nachdem an das freie Ende der Rohrleitung ein weiteres Rohrelement angeschweißt worden ist, nuß die Rohrleitung über eine bestimmte Länge des bereits eingetauchten Abschnittes abgelassen werden, wobei dieser Abschnitt auch das zusätzlich angestückte Roirelement umfaßt« Dabei müssen alle denkbaren Vorsichtsmaßnahmen cetroffen werden, um eine Beschädigung der voriandenen 3 inrichtungen zu vermeiden, insbesondere dar Einricl tungen zur gegenseitigen Ausrichtung und -zum Verscl weißen, die empfindlich und bruchanfäLlig sind

Aus diesem Grund stellt s Lch an die erfindungsgemäßen Dichtungen, welche sich ai den Dur<hgangsöffnungen der Schweißkammer befinden, die Fcrden ng, daß sie in der Öffnungsstellung um die die Kammer durchziehende Baueinheit einen Freiraum od.*r einen : reien Abstand schaffen, dessen Durchmesser einen Wert in der doppelten Größenordnung des Durchme ssers der in die Kammer einzuführenden Baueinheit selbst erreiel Bn soll, wobei diese Größenordnung in de - Praxis r 3hr als hundert mal so groß wie diejenige sein kann, d: 2 man bisher mit einer üblichen Dichtung erreicht ui 1 mehr als zehn mal so groß wie die Breite de.: Dichtunc selbst in der zurückgezogenen Stellung be:rägt.

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Die bisher bekannten ausblasbaren Dichtungen sind nicht in der Lage, einerseits in ihrer Arbeitstellung eine gute Abdichtung zu gewährleisten und andererseits in ihrer zurückgezogenen Stellung einen beträchtlichen freien Abstand von der Anlagefläche zu schaffen, die sie zuvor abgedichtet haben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die gleichzeitig die beiden vorgenannten Forderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird bei einer aufblasbaren Dichtung, die unter einen Aufblasdruck ssetzbar ist, der einen aktiven Abschnitt der Dichtung in eine Arbeitsstellung bringt, in der er sich abdichtend gegen eine Wandung anlegt, und die unter einen Unterdruck setzbar.ist, um den aktiven Abschnitt in eine von der Wandung entfernte rückgezogene Stellung zu bringen, gemäß der Erfindung dadurch gelösu, daß der aktive Abschnitt aus einer Materialzusammensetzung bestaht, die wenigstens ein elastisches Material umfaßt/ i:i dem wenigstens eine Gruppe oder Anordnung von gro.3en und verformbaren Maschen aus wenig dehnbaren Feden oder Strängen eingebettet ist, die dem zusammengesetzt .en Material anisotrope Elastizitäts- und n.echai ische Widerstandseigenschaften verleihen, so daß dei aktive Abschnitt eine Elastizität aufweist, aufgrüne der er in eine zurückgezogene Stellung bringbar is c, sowie eine mechanische Widerstandsfestigkeit ι afweist, mit der er in der Arbeitsstellung äußeren Druc ^unterschieden standhält, so daß dadurch die Notweidigkeit einer äußeren Verstärkung der Dichtung er tfällt, die den freien Abstand zwischen der Dichtur j und der Wandung in der zurückgezogenen Stellung der Dichtung einschränken würde. Unter "großen und verformbaren Maschen"

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werden in diesem Zusammenhang Maschen verstanden, die ausreichend weit sind, damit ihre Form sich vollständig ändern kann, insbesondere sich abvechselnd in der einen oder anderen von senkrecht zueina" derstehenden Richtungen verlängern kann»

Bei fehlendem Aufblasdruck und bei einem die Rückzugs= stellung bewirkenden Unterdruck liegt die von dem aktiven Abschnitt der aufblasbaren Dichtung eingenommene Ruhestellung vorzugsweise sehr dicht bei der Arbeitsstellung^ in jedem Fall dichter an der Arbeitsstellung als an der zurückgezogenen Stellung,. Dieses Merkmal ist wichtig, um eine gute Abdichtung zu erzielen, weil der aktive Abschnitt der aufblasbaren Dichtung sich dadurch in der Arbeitsstellung in gespanntem, jedoch praktisch nicht deformiertem Zustand befindet«, In dem besonderen Fall einer aufblasbaren Dichtung, die eine zylindrische Wand umgibt, läßt sich auf diese Weise die Bildung von Falten auf dem aktiven Abschnitt der Dichtung vermeiden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Dichtung einen zweiten, starren,Abschnitt, der vorzugsweise parallel zu der Anlagewand verläuft und mit dem aktiven Abschnitt verbunden ist, um diesen in dem der Wandung gegenüberliegenden Bereich zu verschließen und dadurch im Innern des aktiven Abschnittes einen luftdicht abgeschlossenen Raum zu bilden. Dieser Raum kann unter einem bestimmten Druck stehen, der entweder über dem Atmosphärendruck liegt, oder unter einem bestimmten Unterdruck. Gegebenenfalls kann man auch den Innenraum der Dichtung direkt mit der Atmosphäre verbinden. Somit befindet sich die Dichtung im

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ersten Fall in ihrer Arbeitsstellung, im zweltsn Fall in ihrer zurückgezogenen Stellung und im dritten Fall in der Ruhestellung.

Der aktive Abschnitt der Dichtung ist aus einem Material gefertigt, das gleichzeitig biegsam und widerstandsfest ist, beispielsweise aus einem Gummi oder elastomeren Harz, das einerseits eine abdichtende Anlage der Dichtung an der rauhen, nicht ebenen Oberfläche der Baueinheit gewährleistet, indem sie sich an die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche anschmiegt und das andererseits dem aktiven Abschnitt der Dichtung ermöglicht, die erwünschte zurückgezogene Stellung einzunehmen. Aus dem gleichen Grund der Formgebung der erfindungsgemäßen Dichtung muß die Elastizität ihres aktiven Abschnittes anisotrop und unterschiedlich sein. Im Fall einer Dichtung in Form eines Rotationskörpers soll die Elastizität nur in Umfangsrichtung in Erscheinung treten und vom Umfang aus in Richtung auf die Mitte bzw. Mittelachse zunehmen. Die Elastizität soll in Radialrichtung praktisch den Wert Null erreichen. Nur auf diese Weise kann im vorliegenden Fall der aktive .^schnitt der Dichtung den Aufblasdruck, unter den sie in der Arbeitsstellung gesetzt wird, am besten aushalten, und gleichermaßen die Beanspruchungen, denen der aktr.ve Abschnitt ausgesetzt ist, wenn im Innern der Dichtung ein gewisser Unterdruck geschaffen wird, um sie in ihre: zurückgezogene Stellung zu bringen. Da Gummi oder andere elastomere Harze jedoch nicht die in dieser Hinsic.vt ausreichenden mechanischen Eigenschaften aufweisen, wLrd erfindungsgemäß vorgeschlagen, den aktiven Absc initt der Dichtung aus der oben beschriebenen Materia !.zusammensetzung herzustellen.

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Dieses Material umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von übereinanderliegenden elastomeren Schichtungen und dazv/ischen eingebetteten Netzen oder Geweben aus reißfesten und wenig dehnbaren Fäden oder Fasersträngen, wobei die Wetze oder Gewebe eine gewisse geometrische Verformbarkeit der Maschen aufweiser, aus denen sie gebildet sind, so daß eine ausreichenc 2 mechanische Widerstandsfestigkeit der den aktive .1 Abschnitt der Dichtung bildenden Einheit unter der vorgenannten Be= öingungen gewährleistet ist, und ohr 2 daß die die Maschen des Netzes bildenden Fäden salbst irgendeiner Dehnungsbeanspruchung ausgesetzt sini_o

Die Lagen oder Schichten aus elastomerem Material können aus Kautschuk oder aus einsm anderen Material wie Akrylnited.1, Polychloropren, Butylkautschuk, chlorsulfoniertem Polyäthylen und dergleichei bestehen. Das zwischen zwei beliebige Schichten eingefügte Netz oder Gewebe besitzt einen Aufbau mit Flachknoten, kann jedoch genauso gut aus gedrehten bzw. gedrillten und gekreuzten Mehrfachfasern bestehen. Die Fasern tonnen beispielsweise Naturfasern,, synthetische Fasern,, Stahlfasern und dergleichen seia. An den Scheitelpunkten der Maschen sind die Fasern verknotet oder auf eine andere Art, z_o B, durch Schweißung miteinander verbund=η_ο Der gesamte geschichtete Aufbau wird in 2inem Auto claven in Formen vulkanisiert bei einer Temperatur, cLe mit einem guten Betriebsverhalten der verschiedenen Materialien des geschichteten Aufbaus verträglich ist insbesondere unter den Funktionsbedingungen mit den be len Extremstellungen der Dichtung,

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nämlich mit der Arbeitsstellm g, in der das Innere der Dichtung unter einem DrucK von beispielsweise in der Größenordnung von 1 Bar relativ bzw. zwei Bar absolut steht, ur.d zwar an der Seite der Dichtungswand, die sich in direkter Berührung mit einer Kammer befindet, in eieren Innerem ein erhöhter Unterdruck, beispielsweise in der Größenordnung von 1o torr herrscht;

und der zurückgezogenen Stelling, wo in der Dichtung ein partieller Unterdruck geschaffen wird, der wesentlich schwächer als derjenige in der Kammer ist, wenn außerhalb eier Dichtung Atmosphärendruck herrscht. Besonderer Sorgfalt bedarf die Verbindung zwischen dem aktiven Abschnitt und dem starren Abschnitt der Dichtung. Vorzugsweise erfolgt diese Verbindung mit Hilfe von Schraubbolzen, die mit Unterlegscheiben und geeigneten Schraubmuttern festgezogen werden. Um eine Ovalverformung der Durchgangsöffnungen für die Schraubbolzen in der Wand des aktiven Abschnittes der Dichtung zu vermeiden, wird in dieser Zone das Meschennetz durch eine widerstandsfestere Einlage oder Bewehrung ersetzt, die beispielsweise aus Polyamid-Μεterial (Nfcylon) bestehen kann und mit dein Netz in Verbindung steht. Wenn beispielsweise die Dehnfähigkeit des Netzes oder Gewebes 14o % bis 15o % erreichen kann, soll die Dehnfähigkeit der Bewehrungseinlage praktisch Null sein. Die: Verbindung zwischen dem Netz oder Gewebe und der Bewehrungseinlage erfolgt während des Vulkanisierungsverganges der geschichteten Anordnung. Die Durchgangsöffnungen für die Schraubbolzen in der Wand des aktiven Abschnittes werden vorzugsweise ausgestanzt.

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Die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten der Dichtung kann auch auf beliebige andere bekannte Art durchgeführt werden^ beispielsweise durch Klebung, wobei die Dichtigkeit der zusammengefügten Einheit der Vorrang zukommt„

Bei einer Ausführungsform dar Erfindung kann der aktive Abschnitt der Dichtung folgendermaßen aufgebaut sein: Aus einer mittleren Schicht aus Kautschuk oder einem Elastomer mit einer Stärke von ungefähr 7/1o mm,

aus zwei Außenschichten beiderseits der Mittelschicht mit gleicher Stärke von ca« 14/1o min, aus zwei Maschen-Netzschichten, die jeweils zwischen einer Außenschicht und ier Mittelschicht angeordnet sind und jeweils eine Stärke von ungefähr 3/1 ο bis 4/1o mm aufweisen

und zwei Bewehrungseinlagen, welche die Verlängerung oder Fortsetzung der vorgenannten Maschennetze bilden und etwa die gleiche Dicke wie diese besitzen. Dm einen kontinuierlichen Aufbau zu erzielen, kann man die Maschennetze schließen, indem man die äußersten Maschen überlappt, oder man fertigt ein geschlosseness Netz auf kontinuierliche Art an.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung in Arbeitsstellung,

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht der Dichtung nach Fig. 1 in zusammengedrücktem Zustand,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Dichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des aktiven Dichtungsabschnittes einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 4 ein senkrechter Halbschnitt des aktiven Abschnittes der Dichtung nach Fig. 3 in Arbeitsstellung,

Fig. 5 ein schematischer, senkrechter Halbschnitt des gleichen aktiven Abschnittes in zurückgezogener Stellung,

Fig. 6 eine perspektivische JLisicht einer Zusammenbaueinheit, bei der die erfindungsgemäße Dichtung zur Anwendung kommt, während der Verbindung von zwei rohrförmigen Anordnungen mittels Elektronenstrahlschweißung,

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Fig. 7 einen schematichen Teilschnitt zur Erläuterung des Aufbaus des Wandungsgewebes des aktiven Abschnittes der erfindungsgemäßen Dichtung in dc:r Nähe seines Umfangsrandes,

Fig. 8 einen schematischen Teilschnitt entlang einer parallel, zur Wandungsfläche des aktiven Abschnittes der Dichtung verlaufenden Ebene, wobei der Schnitt mehrere Netzmaschen in der Ruhelace der Dichtung widergibt,

Fig. 9 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 8 eines Abschnittes des gleichen Netzes in zusammengedrücktem Zustand der Dichtung,

Fig. 1o in ähnlicher Darstellung wie zuvor einen

Abschnitt des gleichen Netzes in der zurückgezogenen Lage der Dichtung,

Fig. 11 einen vertikalen Halbschnitt einer Variante einer Ausfuhrungsform der Erfindung, bei der die Wandung des aktiven Abschnittes der Dichtung durch eina Mehrzahl von aufblasbaren Wülsten verstärkt ist und

Fig. 12 einen vertikalen Halbschnitt einer Variante einer Ausführungsform c.er Erfinduncf, bei der die Wandung des aktiven Abschnittes der Dichtung durch eine Mehrzahl von Rippen oder steifen, fischbeir.artigen Bauteilen verstärkt ist.

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Man erkennt in Fig. 1 eine ebene Wa:id 1o, an die sich der mittlere aktive Abschnitt einer aufblasbaren Dichtung mit seinem mittleren Streifen 1 in der Arbeitsstellung anlegt, wobei der starre Abschnitt der Dichtung an der Stelle 8 gezeigt ist. Der mittlere Streifen 1, der zur ebenen Wand 1o parallel verläuft, geht auf beiden Seiten in Flanschabschnitte 2 und 3 über, die an den starren Abschnitt 8 mit Hilfe von Stiften oder Dübeln angeschlossen sind, deren Achsen an der Stelle angedeutet sind, wobei die Verbindung auch durch beliebige andere bekannte Maßnahmen erfolgen kann. Der aktive Abschnitt 1, 2, 3 besteht aus einem elastischem Material mit darin untergebrachten verformbaren Maschen. In zusammengebautem Zustand bilden der aktive Abschnitt und der starre Abschnitt der Dichtung einen luftdicht abgeschlossenen Raum oder Mantel, der bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eine im allgemeinen längliche und im wesentlichen geradlinige Form aufweist. Als Variante kann der mittlere Streifen 1 im Innern durch eine steife Platte, gegebenenfalls in Form eines flachen Ringes verstärkt sein, die parallel zur Wand 1o und zum starren Abschnitt 8 verläuft. An der Stelle 8a ist eine Anschlußleitung angedeutet, um den Raum innerhalb der Dichtung unter Druck oder unter einen Unterdruck zu setzen. Der Einfachheit halber sind derartige Anschlußleitungen in den anderen Figt ren nicht mehr dargestellt. Fig. 1a zeigt die gleiche Dichtung, deren aktiver Abschnitt sich hier jedoch Ln einer zurückgezogenen Stellung befindet. Da die lage des starren Abschnittes der Dichtung sich bezüglich der Wand 1o nicht verändert hat, erkennt man, daß aufgrund des innerhalb der geschlossenen Dichtung geschaffenen Vakuums der mittlere Streifen sich soweit zurückgefaltet hat, daß er dem starren Abschnitt 8 sehr nahe kommt

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und dadurch einen breiten Abstand zwischen der Wand und dem starren Abschnitt der Dich ;ung freilegt.

Die sogenannte Ruhelage dar Dichtui g ist nicht gesondert dargestellt, da der mittlare Strei: an 1 in dieser Lage praktisch die gleiche Lag 3 wie in J ig. 1 einnimmt mit der Ausnahme, daß der Straifen auf iie Wand 1o kein Anlagedruck ausübt und sonit hier ] sine dichte Anlage mehr vorliegt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungs form der Erfindung dargestellt, die derjenigen naoh Fig. 1 ähnlich ist. Die allgemeine Form der Dichtung verläuft hier jedoch im wesentlichen kreisförmig ind nicht mehr geradlinig. Der starre Abschnitt 8 besitzt demzufolge eine Kreisringform, der in einer zur Wand 1o parallelen Ebene liegt. Bei dieser Ausführ-mgsform kann die erfir.iungsgemäße Dichtung dazu dienen, eine kreisförmige, abgedichtete Kammer zwischen swei parallelen Wejiden 1o, 1oa zu begrenzen, wobei in Fi.j. 2 die Wand 1oa mit unterbrochenen Linien angedeutet ist.

Eine Besonderheit der erf.i.ndungsgemäßen Dichtung besteht darin, daß eine Wand, wie z. B. die Wand 1o, innerhalb ihrer Ebene leichte Bewegungen oder Verschiebungen um ihre Ausgangslage ausführen kann und dennoch die Dichtung ihre Abdichtungseigenschaften vollständig beibehält, und zwar aufgrund der Nachgiebigkeit und der Elastizität ihres sich dabei verformenden aktiven Abschnittes, der bei solchen Bewegungen oder Verschiebungen dennoch an der Wand 1o angedrückt verbleibt. Dies Verhalten der Dichtung ist besonders klar ausgeprägt, wenn sich die

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Form des mittleren Strei::ens einen Kreis wie. in Fig. 2 annähert, bzw. weniger ausgeprägt, wenn die Form rechteckig wie in Fig* 1 und "· a vorliect.

Was den starren Abschnitt der Dichtung angeht, der an der Steile 8 in den weiter unten beschriebenen Fig. 4 und 5 sichtbar ist, so hat dieser eine im wesentlichen zylindrische Form, welche den akti/en Abschnitt außen umgibt bzw. einhüllt und mit diesen abgedichtet zusammengebaut ist, und zwar mit Hilf« von geeignet umgebogenen oder zurückgebogenen Abschnitten i Form von Flanschen oder Klemmschellen, in deaen Bohru .gen den in Fig. 3 an der Stelle 4 gezeigten Bohrungen entsprechen und in denen Verbindungsmittel (Schramben, Dübel, Niete) aufgenommen werden, um die aktiven und starren Abschnitte der Dichtung, wie weiter unten beschrieben, zu vereinigen.

In Fig. 3 ist außerdem eins der Maschennetze dargestellt, das zu dem Gewebe gehört, aus dem der aktive Abschnitt gebildet wird, wobei die 3as Maschenwerk bildenden Fäden oder Stränge an der Stella 5 und der spitze Winkel einer durch die Fäden gebildete! Raute an der Stelle 6 dargestellt sind.

Am Umfang des aktiven Abs :hnittes ist das Maschennetz durch einen Ring bzw. ein an ringförmigen Beschlagteil 7 verstärkt, dessen mechanische Widerstandsfestigkeit höher als die des Netzes ist. Aus der Art, wie die Wand des aktiven Abschnittes dar Dichtung aufgebaut ist, ergibt sich, daß die Elas zizität der Dichtung anisotrop und unterschiedlich ist, indeir. sie sich allein in Umfangsrichtung zeigt und dabei vom Umfang her in Richtung auf das Zentrum der beiden Flansche zunimmt,

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während die Elastizität in Radialrichtung nahezu fehlt.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Dichtung in Arbeitsstellung. Hierbei ist der aktive Abschnitt der Dichtung zusammengesetzt aus einem zylindrischen Mittelabschnitt und den beiden Flanschen 2 und 3, wobei die Einheit kontinuierliche Übergänge aufweist und in Richtung des starren Abschnittes 8 der Dichtung endet, wo sie mit den umgebogenen Rändern 9 des starren Abschnittes mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben, Bolzen, Nieten oder dergleichen verbunden ist, die sich durch die Öffnungen 4 erstrecken. Bei 15 und 16 sind zwei ringförmige Gegenflansche vorgesehen, um die oberen und unteren Dichtverbindungen zwischen dem aktivenAbschnitt und dem starren Abschnitt zu sichern.

Der mittlere Abschnitt 1 der Dichtung legt sich kraftvoll gegen die die Dichtung durchziehende Baueinheit 1o an unter der Wirkung eines im Innern des Ringraumes 13 erzeugten Überdruckes, der beispielsweise in der Größenordnung von 1 bar liegt und der einem absoluten Druck von ungefähr 2 bar entspricht. Wenn ein Zylindermantel 14 koaxial zu der die Dichtung durchziehenden Baueinheit 1o vorgesehen Lst und am unteren Ende des Zylindermantels 14 eine weitere Dichtung gemäß der Erfindung wie der in Fig. 4 am oberen Rand der Zylinderwandung gezeigte Anschluß angeordnet wird, so entsteht ein Ringraum 12, der einerseits von der Baueinheit 1o, andererseits vom Zylindernantel 14 sowie nach oben und unten durch die beide ι erfindurgsgemäßen Dichtungen begrenzt ist und eine Schveißkammei der oben erwähnten Art bildet, in deren Innerem man einen sehr hohen Unterdruck erzeugen kann," beispielsweise in der Größenordnung

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von 1o torr, so daß man in dieser Kammer beispielsweise Schweißverbindungen mit Hilfe gebündelter Elektronenstrahlen durchf ihren kanr.

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Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Dichtung in ihrer zurückgezogenen Stellung. In dieser Fig. befinden sich die starren Bauelemente in den gleichen Stellungen wie in Fig. 4. Im wesentlichen nur das Profil des aktiven Abschnittes der Dichtung ist hier unter der Wirkung eines partiellen Unterdrucks im inneren Ringraum 13 und der darauf lastenden Wirkung des atmosphärischen Druckes verändert. Es ist erwähnenswert, daß aufgrund der Elastizität der Wandung des aktiven Abschnittes der von der erfindungsgemäßen Dichtung in ihrer zurückgezogenen Stellung freigesetzte Abstand einen Radius der gleichen Größenordnung aufweist wie derjenige des zylindrischen Bauteils.

Fig. 6 zeigt eine zusammengesetzte Montageeinheit zur Schweißverbindung von zwei rohrförmigen Elementen, die nach ihrer Verbindung die zuvor erwähnte, die Dichtung durchziehende Baueinheit bilden, wobei in dieser Montageeinheit zwei erfindungsgemäße Dichtungen angewendet werden. Die Montageeinheit ist auf einem unteren_; rohrförmigen Bauteil 17 befestigt, das mit dem oberen rohrförmigen Bauteil 18 zu verbinden ist. Zwei dreiarmige Sattelteile 19 und 2o sind durch drei Arbeitszylinder 21 miteinander verbunden, die jeweils an Querachsen 22 und 23 gelenkig angeschlossen sind. Die Die Elektronenstrahl-Schweißkammer, deren zylindrische Außenwand an der Stelle 14 dargestellt ist, erstreckt sich koaxial zu der die Anordnung durchziehende Baugruppe 17 - 18, wobei die Schweißkammer durch obere und untere Flanschabschnitte 14a begrenzt ist. An jedem

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der beiden Flanschabschnitte ist eine erfindungsgemäße Dichtung befestigt, von denen in Fig. 6 nur die obere Dichtung mit ihrem starren Abschnitt 8, dem umgebogenen Rand 9 und dem oberen Flansch 2 des aktiven Abschnittes der Dichtung sichtbar ist. Mit 24 und 25 sind Anschlußleitungen bezeichnet, über die der Innenraum 12 der Schweißkammer 14 unter ein starkes Vakuum gesetzt werden. Der Übersicht halber sind die entsprechenden, an die Dichtungen geführten Anschlußleitungen nicht dargestellt, mit denen nacheinander im inneren Ringraum 13 der Dichtungen ein überdruck und ein Unterdruck erzeugt werden.

Fig. 7 bietet eine Übersicht über den Aufbau des elastischen und widerstandsfähigen Gewebes, aus dem der aktive Abschnitt der Dichtung besteht. Man erkennt an der Stelle 26 eine z. B. aus Kautschuk oder eine*» Elastomer bestehende Mittelschicht sowie bei 27 und 28 zwei äußere Schichten aus dem gleichen oder ähnlichen Material. Zwischen diesen Schichten sind zwei Netze 29 und 3ο mit großen verformbaren Maschen eingebettet. Man erkennt außerdem bei 31 und 32 mit den Netzen 29 und 3o verbundene Bewehrungen, die sich im Rand-: oder Umfangsoereich der Flansche der Dichtung befinden. An der Stelle 4 ist eine der bereits beschriebenen, vorzugsweise ausgestanzten öffnungen gezeigt, um einen nicht gezeigten Gewindebolzen aufzunehmen, der bei der Verbindung des Gewebes mit dem Gegenflansch 15 mittels einer Mutter verschraubt und festgezogen wird.

In Fig. 8, 9 und 1o ist das Netz mit großen verformbaren Maschen dargestellt, das einen Teil des Gewebeaufbaus

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bildet, aus dem der aktive Abschnitt der Dichtung besteht. Wie schon im Zusamnenhang mit Fig. 3 beschrieben, besteht das Netz aus Fäde.i oder Strängen 5, während mit 6 bzw. 6a jeweils einer dar Winkel einer rautenförmigen Masche bezeichnet ist, dis durch vier benachbarte Fäden gebildet wird. In Fig. 8 und 9, die den Ruhe- und Arbeitsstellungen der Dichtung entsprechen, ist der Winkel 6 spitz, während Fig. 1o ei ien stumpfen Winkel 6a zeigt, der der zurückgezogenen Stellung der Dichtung entspricht. In der Arbeitsstellung und in der Ruhestellung erstreckt sich die kürzere Diagonale der von jeder Masche gebildeten Raute vorzugsweise in der Richtung, in der die größte Deformation des aktiven Abschnittes erfolgt, wenn die Dichtung in die surückgezogene Stellung kommt. Bei der Ausfuhrungsform η ich Fig. 3 verläuft innerhalb des zylindrischen Abschni rtes 1 die große Diagonale der Raute somit parallel zur Zylinderachse.

Eine Verbesserung der erf.ndungsgemäßen Dichtung kann darin bestehen, daß man zwischen den aktiven Abschnitt der Dichtung und der Wand der sie durchziehenden Baueinheit, an die sich die dichtung anlegt, eine Mehrzahl von Hilfsdichtungen aus Vollmaterial einbringt, die unter axialem Abstand zue „nander verteilt werden, wobei solche Hilfsdichtungen au.: die erfindungsgemaße Dichtung aufvulkanisiert oder durch beliebige andere Hilfsmittel, beispielsweise durch Klebung, mit der Dichtung verbunden werden können. Diese Hilfsdichtungen können aus einer beliebigen bekannten Bauart bestehen, insbesondere aus Dichtrinqen mit Kreisquerschnitt.

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Zwei weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in Fig. 11 und 12 dargestellt. Die Anordung der Dichtungen entspricht dabei derjenigen nach Fig. 4. Entsprechend Fig. 11 sind die Dichtungen mit aufblasbaren Wülsten 33 versehen, die einen an der Stelle 34 angegebenen Querschnitt aufweisen können, um die Anlage der Dichtungswand an der Oberfläche der sie durchziehenden Baueinheit zu versteifen. Zu dem gleichen Zweck sind entsprechend Fig. 12 an den gleichen Stellen steife Rippen 35 nach Art von Fischbeinversteifungen vorgesehen. Die Befestigung der Wülste und Rippen an der Dichtungswand kann mit beliebigen bekannten Hilfsmitteln erfolgen.

Sollte sich die Notwendig ice it ergeben, die Weite der Rückzugsbewegung des aktiven Abschnittes der Dichtung zu verringern, so kann man zwischen dem aktiven Abschnitt und dem steifen Abschnitt einen im wesentlichen ebenen Bauteil von beliebiger Kontur einfügen, der parallel zu dem starren Abschnitt verläuft und selbst in sich steif ist. Ein solcher Bauteil mit dem eigentlichen steifen Bauteil der Dichtung kann so vereinigt werden, ohne daß dadurch die Wirksamkeit der Abdichtung der erfindungsgemäßen Dichturg in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.

Falls aus irgendeinem Grund ein schnelles teilweises Abheben der Dichtung von der von ihr umfaßten Wandung erforderlich ist, kann die Dichtung mit Einrichtungen ausgestattet werden, die eine sehr schnelle Rückzugsbewegung der Dichtung erröglichen, beispielsweise indem man in ihrer Nähe einen besonderen Behälter

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anordnet, in dem ein bestimmter Unterdruck herrscht, den man zur gegebenen Zeit in direkter Verbindung an die Dichtung anschließt.

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Claims

PATENTANWALT
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75781 PARIS / FRANKREICH - C 113 -

Ansprüche

, Aufblasbare Dichtung, bei der ein Aufblasdruck einen aktiven Abschnitt der Dichtung in eine Arbeitsstellung bringt, in der er. sich abdichtend gegen eine Wand anlegt, und bei der durch Anlegung eines Unterdruckes der aktive Abschnitt in eims von der Wand entfernte, zurückgezogene Stellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der aktive Abschnitt (1, 2, 3) aus einem Verbundwerkstoff besteht, der wenigstens ein elastisches Material umfaßt, in dem wenigstens eine Gruppe oder Anordnung von großen und verformbaren· Maschen aus wenig dehnbaren Fasern oder Fäden (5) eingebettet ist, die dem Verbundwerkstoff anisotrope Elastizitäts- und mechanische Widerstandseigenschaften derart verleihen, daß der aktive Abschnitt eine Elastizität aufweist, aufgrund der er in seine zurückgezogene Stellung bringbar ist, sowie eine mechanische Widerstandsfestigkeit aufweist, aufgrund der er in der Arbeitsstellung äußeren Druckunterschieden standhält, so daß die Notwendigkeit.einer äußeren Verstärkung der Dichtung entfällt, die den freien Abstand zwischen

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der Dichtung und der Wandung in der zurückgezogenen Stellung der Dichtung einschränken würde.

2. Aufblasbare Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem einen steifen Abschnitt (8) aufweist, der mit dem aktiven Abschnitt (1, 2, 3) verbunden ist, um diesen in dem der Wand (1o) gegenüberliegenden Bereich zu verschließen und dadurch..im Innern des aktiven Abschnittes einen luftdicht abgeschlossenen Raum (13) zu bilden.

3. Aufblasbare Dichtung lach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Abschnitt (1, 2, 3) im Bereich der Verbin lung mit dem steifen Abschnitt (8) eine Bewehrung (3I, 32) enthält, die eine höhere mechanische Widerstan Isfestigkeit als diejenige der Anordnung (29, 3o) de.: großen und verformbaren Maschen aufweist.

4. Aufblasbare Dichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlendem Aufblasdruck und bei fehlendem Unterdruck der aktive Abschnitt (1, 2, 3) dor Dichtung eine Ruhestellung einnimmt, die der Arbeitsstellung sehr ähnlich bzw. dicht benachbart ist.

5. Aufblasbare Dichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff, aus dem der aktive Abschnitt besteht, eine Mehrzahl von übereinander liegenden Schichten aus elastomerem Mater:al mit großer Elastizität

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30UG =3

C 113 - 3 -

aufweist sowie Netze oder Gewebe mit großen und verformbaren Maschen aus wenig del nbaren Fasern oder Fäden (5), die zwischen den Seiichten (26, 27, 28) angeordnet bzw. eingebettet sirä.

6. Aufblasbare Dichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig dehnbaren Fäden (5) an den Scheitelpunkter, der laschen verknotet sind.

7. Aufblasbare Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenig dehnbaren Fäden (5) an den Scheitelpunkten der Maschen miteinander verschweißt sind.

8. Aufblasbare Dichtung nach einei der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen in der Arbeitsstellung des aktiven Abschnittes im allgemeinen eine Rautenform aufweisen, deren kleine Diagonale in der Richtung verläuft, in der die größte Verformung des aktiven Abschnittes stattfindet, wenn dieser in seine zurückgezogene Stellung (z. B. Fig. 1a) einnimmt.

9. Aufblasbare Dichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche zur Anlage bzw* Abdichtung einer zylindrischen Wand und im allgemeinen in einer Torusform, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Abschnitt (8) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit zwei Flanschen (9) versehen ist, während der aktive Abschnitt der Form einer Spule oder Kabeltrommel mit einem zylindrischen Abschnitt und zwei dazu querverlaufenden Flanschen aufweist, die mit den

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C 113 -A-

Flanschen (9) des starren Absc inittes verbunden sind.

1ο. Aufblasbare Dichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen jine Rautenform aufweisen, deren große Diagonale Ln der Arbeitsstellung innerhalb des zylindr Ischen Abschnittes parallel zu dessen Achse verlaufen.

11. Aufblasbare Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Dichtung an dem aktiven Abschnitt eine Mehrzahl aufblasbarer Wülste (33, 34) befestigt sind.

12. Aufblasbare Dichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Dichtung am aktiven Abschnitt eine Mehrzahl von starren Rippen (35) befestigt sind.

13. Aufblasbare Dichtung nach Anspruch 1 zur Anlage bzw. Abdichtung einer ebenen Wand, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Abschnitt (1, 2, 3) durch eine parallel zu der Wand verlaufende steife Platte im Innern der Dichtung versteift ist.

14. Aufblasbare Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ihrer zurückgezogenen Stellung (Fig. 1a) eine Stärke aufweist, die ungefähr sechsmal geringer als der zwischen der Dichtung und der Wand freigelassene Abstand ist.

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C 113 - 5 -

15. Aufblasbare Dichtung nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß in der zurückgezogenen Stellung der freigelassene Abstand zwischen der Dichtung und der zylindrischen Wand ungefähr die gleiche Radiuslänge wie die der Wand aufweist.

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