AT507432B1 - Dichtungsanordnung zum gegenseitigen abdichten von teleskopartig ineinandergreifenden und gegeneinander in achsrichtung verschiebbaren rohren - Google Patents

Abstract

Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich um eine Dichtungsanordnung zum gegenseitigen Abdichten von teleskopartig ineinandergreifenden und gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Rohren 1; 21 und 2; 22), wobei in dem Ringspalt zwischen den überlappenden Bereichen der Rohre wenigstens ein Dichtungsring (6; 26) angeordnet ist. Zur Erzielung einer platzsparenden und wenig störungsanfälligen Abdichtung greift an dem Dichtungsring (6; 26) ein diesen Dichtungsring (6; 26) an die Außenwandung des inneren Rohres (1; 21) andrückender Federring (7; 27) dichtend an, wobei der Federring (7; 27) gegenüber dem äußeren Rohr (2; 22) abgedichtet und an der Innenwandung des äußeren Rohre (2;22) abgestützt ist.

Description

österreichisches Patentamt AT507 432B1 2010-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zum gegenseitigen Abdichten von teleskopartig ineinandergreifenden und gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Rohren, wobei in dem Ringspalt zwischen dem überlappenden Bereiche der Rohre wenigstens ein Dichtungsring angeordnet ist.

[0002] Bei Fernheizrohren oder ähnlich thermisch belasteten Rohrleitungen ist darauf Bedacht zu nehmen, dass sich Temperaturunterschiede des beförderten Mediums in beachtlichen Längendehnungen bzw. Verkürzungen der Rohrleitungen auswirken.

[0003] Aus diesem Grund müssen sogenannte Kompensatoren eingebaut werden, welche aus U-förmigen Ausbuchtungen der Rohrleitungen bestehen, wobei in Abwinkelungen der Rohrleitungen Gelenke eingebaut sind, die eine Beweglichkeit zulassen. Derartige Kompensatoren haben aber den Nachteil, dass einerseits der Strömungswiderstand aufgrund der viermaligen Umlenkung erhöht wird, und dass aufgrund der häufigen Bewegungen in den Gelenken Materialermüdungen auftreten, die zu Undichtheiten oder Brüchen der Rohrleitungen führen können.

[0004] Aus diesem Grund hat man bereits Kompensatoren der eingangsgenannten Art entwickelt, wie sie beispielsweise aus DE 4012983 A1 oder DE 1805403 U1 veröffentlicht wurden. Beiden bekannten Ausbildungen liegt der Nachteil zu Grunde, dass die Dichtungen einerseits im Laufe der Zeit nicht mehr schließen und andererseits, dass die Dichtungen auch die Durchmesseränderungen, die aufgrund der Temperaturschwankungen auftreten und bei Rohren größerer Dimensionen im Millimeterbereich liegen, aufgenommen werden müssen. Diese Doppelbelastungen nämlich einerseits die beiden Rohren während der Längsverschiebung abzudichten und auch im Falle einer Durchmesseränderung aufgrund thermischer Schwankungen des Mediums ausgleichen zu müssen, werden diese Dichtungen im Laufe der Zeit eher rasch undicht, wobei das Auswechseln bzw. Nachdichten solcher Verbindungen mit erheblichen Zeit-und Kostenaufwand verbunden ist.

[0005] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde eine Dichtungsanordnung der eingangsgenannten Art zu schaffen, welche einerseits ein dichtes Anliegen an die Rohrwandungen auch längere Zeit und bei oftmaliger gegeneinander Verschiebung der Rohre gewährleistet, wobei diese Dichtung auch im Stande sein muss, oftmalige Durchmesseränderungen aufzunehmen ohne zu brechen.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an dem Dichtungsring ein diesen Dichtungsring an die Außenwandung des inneren Rohres andrückender Federring dichtend angreift, wobei der Federring gegenüber dem äußeren Rohr abgedichtet und an der Innenwandung des äußeren Rohres abgestützt ist. Dadurch wird erreicht, dass aufgrund des Federringes Abnützungen aufgrund der Relativbewegung zwischen den beiden Rohren ausgeglichen werden können und dass zusätzlich bei Durchmesseränderungen die jeweiligen Änderungen des Dichtungsringes durch den Federring abgefedert und in die Ausgangslage rückgestellt werden. Weiters können damit auch die Durchmesseränderungen des äußeren Rohres von der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung abgefangen werden.

[0007] Vorteilhafterweise kann der Federring im Bereich des Dichtungsringes als Kegelstumpfmantel ausgebildet sein, dessen Ende geringeren Durchmessers am Dichtungsring angreift. Auf diese Weise wird eine über den gesamten Umfang erzielte gleichmäßige Federkraft erreicht. Für eine einfache Abdichtung des Federringes gegenüber dem äußeren Rohr kann an dem den Dichtungsring abgewandten Ende des Federringes ein radial nach außen gerichteter Flansch angeformt sein, der an einem am Ende des äußeren Rohres vorgesehenen Rohrflansch dicht angebracht ist. Bevorzugt kann der Übergangsbereich zwischen Federring und Flansch in Achsrichtung über den Rohrflansch vorstehen, wobei an der dem Dichtungsring abgewandten Seite ein mit dem Rohrflansch verschraubbarer Spannflansch angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass der Dichtungsrichtung elastisch mittels des Federringes in die Rohrverbindung hineingedrückt wird. Dabei kann an dem Federring an seiner Abstützung an der Innenwandung des äußeren Rohres vom Dichtungsring wegweisend ein zu innerem Rohr hin verlaufender 1/7 österreichisches Patentamt AT507 432B1 2010-05-15 kegelstumpfmantelartiger Bereich anschließen, der im Übergang zum Flansch an einem weiteren Dichtungsring unter Druck gegen die Außenwandung des inneren Rohres anliegt. Aufgrund des kegelstumpfmantelartigen Bereiches wird beim Einführen des Dichtungsringes in den Zwischenrand zwischen innerem und äußerem Rohr durch den Federring der Druck auf den am Außenmantel des inneren Rohres anliegenden Dichtungsring erhöht. Zum sicheren Erkennen einer allfälligen Undichtheit kann in den durch die beiden Dichtungsringe, den Federring und die Außenwandung des inneren Rohres begrenzten Ringraum eine Leckageleitung einmünden.

[0008] Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann der Federring durch ein aus zwei entgegengesetzt gerichteten doppelkegelstumpfmantelförmigen konzentrischen Ringen bestehende Ringkombination gebildet sein, bei welcher die Ringe in den Bereich des größeren Durchmessers des inneren Ringes und des geringsten Durchmessers des äußeren Rohres miteinander dicht verbunden sind und an den freien umlaufenden Kanten mit Dichtungsringen zur dichten Anlagen an der Außenwandung des inneren Rohres bzw. der Innenwandung des äußeren Rohres versehen sind. Damit wird eine doppelte Abdichtung erreicht, wobei auf eine spezielle Abdichtung des Federringes in Bezug auf das äußere Rohr verzichtet werden kann. Bevorzugter Weise kann die Ringkombination mittels einer an einem Spannflansch abgestützten Schraubendruckfeder in den Ringspalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr hineindrückbar sein, wodurch eine entsprechende Dichtungsspannung erreicht ist. Auch bei dieser Ausführung kann zu Erkennung von allfälligen Leckagen in die Ringräume, die zwischen den konzentrischen Ringen und den gegenüberliegenden Rohrwandungen abgegrenzt sein, Leckageleitungen einmünden. Um zu vermeiden, dass durch die Relativbewegung zwischen innerem und äußerem Rohr die Dichtungen einer zu starken Abnützung ausgesetzt sind, kann die Außenwandung des inneren Rohres im Bereich der teleskopartigen Überlappung durch das äußere Rohr porenfrei, oberflächenvergütet z.B. verchromt sein. Weiters kann das innere Rohr im Bereich der teleskopartigen Überlappung durch das äußere Rohr einen geringeren Durchmesser als über den übrigen Verlauf aufWeisen, wodurch günstige Strömungsbedingungen erreicht sind. Zusätzlich kann das äußere Rohr im Bereich der Dichtungsanordnung aufgeweitet sein, wobei sich die Innenwandung des aufgeweiteten Bereiches vorzugsweise kegelstumpfmantelförmig vom Rohrende ausgehend verjüngt. Damit wird erreicht, dass durch das verstärke Hineindrücken der Dichtung von der Mündung des äußeren Rohres weg mit größerer Spannung an die Außenwandung des inneren Rohres gedrückt wird. Um einerseits eine exakte Führung des inneren Rohres im äußeren Rohr zu erzielen und andererseits Verschmutzungen im gegenseitigen Verschiebungsbereich zwischen innerem und äußerem Rohr vorzubeugen, kann in dem das äußere Rohr hineinragenden Ende des inneren Rohres ein den Spalt überbrückender Führungsring angeordnet sein. Zum gleichen Zweck kann auch in dem Spalt zwischen dem Spannflansch und der Außenwandung des inneren Rohres ein weiterer Führungsring vorgesehen sein.

[0009] In der Zeichnung sind zwei Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Längsschnitt wiedergegeben.

[0010] Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind zwei Rohre 1, 2 vorgesehen, von welchen das eine Rohr 1 mit einem verjüngten Abschnitt 3 versehen ist, welcher bis in das andere, äußere Rohr 2 hineinragt. Am äußeren Rohr 2 ist anschließend an den Bereichen, in welchen der verjüngte Abschnitt 3 des inneren Rohres 1 eingreift, eine Erweiterung 4 vorgesehen, in welcher eine Dichtungsanordnung 5 angeordnet ist. Die Erweiterung 4 ist dabei an seinen Innenwandungen konisch ausgebildet und geht an seinem freien Ende in einen Flansch 4' über. In diese Erweiterung 4 ist eine Dichtungsanordnung 5 eingesetzt, welche aus einem Dichtring 6 besteht, an welchen ein Federring 7 anliegt. Der Federring 7 weist einen über den Flansch 4' des Rohres 2 in Achsialrichtung vorstehenden Bereich 8 auf, an welchen ein Spann- bzw. Loseflansch 9 anliegt, welcher mit dem Flansch 4' verschraubt ist. Der Federring 7 ist mittels eines Ringes 10 am Flansch 4' dicht angebracht, wobei der Federring anschließend an den Bereich 8 einen Flansch 11 aufweist, der zwischen den Flansch 10 und den Flansch 4' dicht eingreift.

[0011] Zur Erhöhung der Anpresskraft des Dichtungsringes 6 an die Außenwandung des verjüngten Abschnitts 3 des Rohres 1 weist der Federring 7 eine Auswölbung 12 auf, über welche 2/7 österreichisches Patentamt AT507 432 B1 2010-05-15 sich der Federring 7 an der Innenwandung der Erweiterung 4 des Rohres 2 abstützt. Die Innenwandung der Erweiterung 4 ist dabei konisch ausgebildet und zwar vom Flansch 4' ausgehend zum Rohr 2 hin verjüngend, sodass bei Festziehen des Spann- bzw. Loseflansches 9 über den vorspringenden Bereich 8 der Federring 7 in Richtung zum Rohr 2 hineingedrückt wird, wodurch aufgrund der Konizität der Anpressdruck des Federringes 7 an den Dichtungsring 6 erhöht wird.

[0012] Zur Erhöhung der Dichtung ist in Achsialrichtung dem vorspringenden Bereich 9 benachbart ein weiterer Dichtungsring 13 vorgesehen, welcher ebenfalls über den Federring 7 dicht an die Außenwandung des verjüngten Abschnitts 3 des Rohres 1 angedrückt wird. Durch Festziehen des Spann- bzw. Loseflansches 9 und Bewegung der Dichtungsanordnung 5 in Richtung zum Rohr 2 bzw. in die Erweiterung 4 hinein, wird auch auf den Dichtungsring 13 der Druck entsprechend erhöht.

[0013] Zur besseren Führung der teleskopartig ineinander gleitenden Teile sind zwischen der Außenwandung des verjüngten Abschnitts 3 und der Innenwandung des Rohres 2 ein Dichtungsring 14 und zwischen der Außenwandung des verjüngten Abschnitts 3 und dem Spann-bzw. Loseflansch 9 ein Führungsring 15 vorgesehen. Diese Führungsringe haben neben der Führungsfunktion auch noch eine Reinigungsfunktion und zwar insbesondere der Führungsring 14, da damit Ablagerungen am Rohr 2 aus dem Verschiebungsbereich hinausgeschoben werden können. Der Führungsring 15 dient zusätzlich noch der Verhinderung des Eindringens von Schmutz in den Bereich der Dichtungsanordnung 5.

[0014] Mit 16 ist eine Leckageleitung bezeichnet, welche in den Bereich hinter dem Dichtring 6 mündet, wobei durch diese Leitung erkannt wird, ob der Dichtungsring 6 noch entsprechend dicht an der Außenwandung des verjüngten Bereichs 3 des Rohres 1 anliegt.

[0015] Um einer zu raschen Abnützung der Dichtungsringe 6 bzw. 13 vorzubeugen, ist die Außenfläche des verjüngten Bereiches 3 des Rohres 1 porenfrei oberflächenbehandelt und damit geglättet, wobei vorzugsweise eine Verchromung an diesem Rohrbereich angebracht ist.

[0016] Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind wieder zwei gegeneinander teleskopartig verschiebbare Rohre 21,22 vorgesehen, von welchen an dem einen Rohr, 21, ein verjüngter Abschnitt 23 angeschlossen ist, welcher in das Rohr 22 hineinragt. Der Endbereich 24 des Rohres 22 ist erweitert, wobei in diesem Erweiterungsbereich 24 eine Dichtungsanordnung 25 vorgesehen ist. Diese Dichtungsanordnung 25 weist einen Dichtungsring 26 auf, welcher über eine Federanordnung 27 gegen die Außenwandung des verjüngten Abschnittes 23 des Rohres 21 anliegt. Diese Federanordnung ist mittels eines Druckringes 28, der durch eine mittels eines Loseflansches 29 hineindrückbaren Feder 30 im Sinne eines Hineindrückens in den erweiterten Bereich 24 des Rohres 22 belastet ist.

[0017] Die Dichtungsanordnung weist noch einen weiteren an der Außenwandung des verjüngten Abschnittes 23 des Rohres 21 anliegenden, von der Federanordnung 27 ebenfalls gegen die Außenwandung gedrückten Dichtungsring 31 auf. Die Federanordnung 27 stützt sich über Dichtungsringe 32 und 33 an der Innenwandung des erweiterten Bereiches 24 des Rohres 22 ab, wobei aufgrund der konischen Ausbildung der Innenwandung des erweiterten Bereiches 24 der Federdruck auf die Dichtungsringe 26 und 31 durch das Hineinschieben der Dichtungsanordnung 25 in den erweiterten Bereich 24 über die Platte 28 bzw. über den Loseflansch 29 und die Feder 30, der Anpressdruck der Dichtungsringe 26,31 an die Außenwandung des Innenrohres erhöht wird. Die Federanordnung 27 ist dabei durch zwei Federringe gebildet, die konzentrisch ineinander liegen, wobei der innere, die Dichtungsringe 26 und 31 tragende Ring zum erweiterten Bereich 24 hin ausgewölbt ist und der äußere Ring, welcher die Dichtungsringe 32 und 33 trägt zum inneren Rohr hingewölbt ist, und wobei die beiden Ringe mit ihren ausgewölbten Bereiche aneinander liegen, und in diesen Bereichen miteinander dicht verbunden, z.B. verschweißt, sind.

[0018] Durch unterschiedlich starkes Anschrauben des Loseflansches 29 wird bei stärkerer Spannung der Feder 30 die Dichtungsanordnung 25 weiter in den erweiterten Bereich 24 des 3/7

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT507 432B1 2010-05-15 Rohres 22 hineingedrückt, wodurch aufgrund der konischen Ausbildung der Innenwandung dieses erweiterten Bereiches der Anpressdruck der Dichtungsringe 26 und 31 erhöht wird. Durch eine gegensinnige Bewegung des Loseflansches 29 und damit Entlastung der Feder 30 wird der Achsialdruck auf die Dichtungsanordnung 25 verringert, sodass sich diese Dichtungsanordnung etwas aus dem erweiterten Bereich 24 zurückziehen kann, wodurch dann der Anpressdruck der Dichtringe 26 und 31 verringert wird. [0019] In die Hohlräume zwischen den Dichtungsringen und der Federanordnung münden Leckageleitungen 38 und 38' ein. [0020] Auch bei dieser Ausbildung ist die Außenwandung des verjüngten Abschnittes 23 des Rohres 21 porenfrei oberflächenbehandelt und zwar bevorzugt verchromt. [0021] An dem in das Rohr 22 hineinragenden Ende des verjüngten Abschnittes 23 ist ein Führungsring 39 und in den Spalt zwischen Loseflansch 29 und der Außenwandung des verjüngten Bereiches 23 ist ebenfalls ein Führungsring 40 angeordnet. Die Funktion dieser beiden Führungsringe ist gleich jener, wie sie im Zusammenhang mit der Ausbildung gemäß Fig. 1 beschrieben ist. [0022] Die Ausbildung gemäß Fig. 2 weist überdies noch eine Wärmeisolation auf, und zwar sind die Rohre 21,22 an ihrer Außenseite mit Isolierungen 35 und 34 versehen, wobei die Isolierung des Rohres 21 am Übergang zum verjüngten Abschnitt 23 endet. Der erweiterte Bereich 24 ist in die Isolierung 34 des Rohres 22 eingeschlossen. [0023] Damit auch der teleskopartig ineinander schiebbare Teil wärmeisoliert ist, ist am Loseflansch 29 ein Hüllrohr 36 vorgesehen, dass konzentrisch über die Isolierung 35 des Rohres 21 reicht. Dieses Hüllrohr weist an seiner Außenseite ebenfalls eine Wärmeisolation 37 auf, und gleitet bei relativer Achsialbewegung der Rohre 21 und 22 an der Außenseite der Isolierung 35 des Rohres 21 entlang. [0024] Mit beiden Ausführungsvarianten ist somit ein platzsparender und wenig störungsanfälliger Kompensator für Längsdehnungen von Rohren geschaffen, bei welchem die Rohre achsial gegeneinander verschiebbar sind, und bei welcher Ausbildung ein Leckwerden aufgrund der verbesserten Dichtungsanordnung vermieden ist. Patentansprüche 1. Dichtungsanordnung zum gegenseitigen Abdichten von teleskopartig ineinandergreifenden und gegeneinander in Achsrichtung verschiebbaren Rohren, wobei in dem Ringspalt zwischen den überlappenden Bereichen der Rohre wenigstens ein Dichtungsring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dichtungsring (6; 26) ein diesen Dichtungsring (6; 26) an die Außenwandung des inneren Rohres (1; 21) andrückender Federring (7; 27) dichtend angreift, wobei der Federring (7; 27) gegenüber dem äußeren Rohr (2; 22) abgedichtet und an der Innenwandung des äußeren Rohres (2; 22) abgestützt ist.
2. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (7; 27) im Bereich des Dichtungsringes (6; 26) als Kegelstumpfmantel ausgebildet ist, dessen Ende geringeren Durchmessers am Dichtungsring (6; 26) angreift.
3. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Dichtungsring (6) abgewandten Ende des Federringes (7) ein radial nach außen gerichteter Flansch (11) angeformt ist, der an einem am Ende des äußeren Rohres (2) vorgesehenen Rohrflansch (4') dicht angebracht ist.
4. 4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen Federring (7) und Flansch (11) in Achsrichtung über den Rohrflansch (4') vorsteht, wobei an der dem Dichtungsring (6) abgewandten Seite ein mit dem Rohrflansch (4') verschraubbarer Spannflansch (9) angeordnet ist. 4/7 österreichisches Patentamt AT507 432 B1 2010-05-15
5. 5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Federring (7) an seiner Abstützung an der Innenwandung des äußeren Rohres (2) vom Dichtungsring (6) wegweisend ein zum inneren Rohr (1) hin verlaufender kegelstumpfmantelartiger Bereich anschließt, der im Übergang zum Flansch (11) an einem weiteren Dichtungsring (13) unter Druck gegen die Außenwandung des inneren Rohres (1) dicht anliegt.
6. 6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den durch die beiden Dichtungsringe (6, 13), den Federring (7) und die Außenwandung des inneren Rohres (1) begrenzten Ringraum eine Leckageleitung (16) einmündet.
7. 7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (27) durch ein aus zwei entgegengesetzt gerichteten doppelkegelstumpfmantelförmigen konzentrischen federnden Ringen bestehende Ringkombination gebildet ist, bei welcher die federnden Ringe in den Bereichen des größten Durchmessers des inneren Ringes und des geringsten Durchmessers des äußeren Ringes miteinander dicht verbunden sind und an den freien umlaufenden Kanten mit Dichtungsringen (26, 31, 32, 33) zur dichten Anlage an der Außenwandung des inneren Rohres (21) bzw. der Innenwandung des äußeren Rohres (22) versehen sind.
8. 8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkombination mittels einer an einem Spannflansch (29) abgestützten Schraubendruckfeder (30) in den Ringspalt zwischen dem inneren (21) und dem äußeren Rohr (22) hineindrückbar ist.
9. 9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ringräume, die zwischen den konzentrischen federnden Ringen und den gegenüberliegenden Rohrwandungen abgegrenzt sind, Leckageleitungen (38, 38') einmünden.
10. 10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung des inneren Rohres (21) im Bereich der teleskopartigen Überlappung durch das äußere Rohr (22) porenfrei oberflächenvergütet, z.B. verchromt, ist.
11. 11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (1; 21) im Bereich (3; 23) der teleskopartigen Überlappung durch das äußere Rohr (2; 22) einen geringeren Durchmesser als über den übrigen Verlauf aufweist.
12. 12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (2; 22)) im Bereich der Dichtungsanordnung aufgeweitet ist, wobei sich die Innenwandung dieses aufgeweiteten Bereichs (4; 24) vorzugsweise kegelsumpfmantelförmig vom Rohrende ausgehend verjüngt.
13. 13. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in das äußere Rohr (2; 22)) hineinragenden Ende des inneren Rohres (1; 21)) ein den Spalt überbrückender Führungsring (14; 39) angeordnet ist.
14. 14. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spalt zwischen Spannflansch (9; 29) und der Außenwandung des inneren Rohres (1; 21) ein weiterer Führungsring (15; 40) vorgesehen ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 5/7