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Verfahren zum Einbringen von elastischen Dichtungseinsätzen in Sitzflächen von Absperrorganen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen von elastischen Dichtungseinsätzen in
Sitzflächen von Absperrorganen. Die Sitzflächen weisen dabei eine Nut zur Aufnahme eines elastischen
Dichtungseinsatzes auf, welcher um die Durchtrittsöffnung für das Medium herum angeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung derartiger elastischer Dichtungseinsätze in Absperrorganen we- sentliche Vorteile mit sich bringt.
Insbesondere können mit solchen Dichtungseinsätzen ausgestattete Absperrorgane auch für die Rege- lung von sehr dünnflüssigen und unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten, wie Propan und Butan, ver- wendet werden, ohne dass dabei Leckverluste auftreten. Dies war bisher nur dadurch möglich, dass die Dichtwirkung des Absperrorgans durch Aufbringen eines dicken, zähen Fettes oder Schmiermittels auf den Dichtflächen vergrössert wurde.
Die Verwendung dieses Schmiermittels verursacht jedoch eine Verunreinigung der strömenden Flüssigkeiten. Bei der Verwendung von elastischen Dichtungseinsätzen erübrigt sich die Anwendung eines derartigen zusätzlichen Dichtungsmittels, wodurch auch eine Verunreinigung der Flüssigkeiten ausgeschlossen ist. Weiters bewirkt die Verwendung von elastischen Dichtungseinsätzen eine. Wischwirkung, wodurch die Oberflächen der Sitzflächen sauber gehalten werden.
Eine Schwierigkeit bei der Verwendung von derartigen elastischen Dichtungseinsätzen bestand jedoch bisher darin, dass es nicht gelang, die Dichtungseinsätze sicher und zuverlässig in ihrer Nut zu verankern. Beim Überschleifen der Durchtrittsöffnung des Absperrorgans besteht nämlich die Gefahr, dass die Dichtungseinsätze aus ihrer Nut herausgetrieben werden, wodurch die Dichtwirkung verlorengeht oder das Ventil durch Verklemmen des Einsatzes überhaupt nicht mehr betätigt werden kann.
Die Erfindung sucht die obigen Nachteile zu vermeiden und besteht im wesentlichen darin, dass die Nut an ihrem Umfang mit einer gewindeähnlichen Verzahnung versehen wird, worauf der eine grössere Querschnittsfläche als die Nut aufweisende Dichtungseinsatz, beispielsweise aus Plastikmaterial, unter Druck in die Nut eingebracht wird.
Auf diese Weise wird ein sicherer Sitz des Dichtungseinsatzes in der Nut und somit eine sichere Abdichtung und Funktion des gesamten Absperrorgans gewährleistet. Vorzugsweise wird gemäss der Erfindung der auf den Dichtungseinsatz wirkende Druck, nach dem der Dichtungseinsatz den Boden der Nut erreicht hat, gesteigert und so lange aufrecht erhalten, bis das Dichtungsmaterial in die gewindeähnliche Verzahnung eingedrungen ist. Das Dichtungsmaterial fliesst dann kalt in die Gewindegänge, und der Einsatz wird daher unverrückbar und unverlierbar in seiner Nut gehalten.
Der auf den Dichtungseinsatz wirkende Druck wird vorzugsweise mittels einer entlang eines in der Durchtrittsöffnung der Sitzfläche angeordneten Führungsteiles gleitenden Druckbüchse ausgeübt. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass lediglich auf den Dichtungseinsatz ein Druck ausgeübt wird, wobei ein Abgleiten der Druckbüchse vom Dichtungseinsatz vermieden wird. Eine Beschädigung der genau bearbeiteten Sitzfläche ist dadurch ausgeschlossen.
Um die Verankerung des Dichtungseinsatzes in seiner Nut zu verbessern, kann gemäss der Erfindung nach Nachlassen des auf dun Dichtungseinsatz ausgeübten Druckes ein konischer Dorn in die Durchtritts- öffnung der Sitzfläche unter Belastung eingeführt werden, wodurch das zwischen Durchtrittsöffnung und Nut liegende Material des Ventilsitzes zwecks Festklemmung des Dichtungseinsatzes verformt wird.
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Es kann aber auch die Anordnung so getroffen sein, dass nach Nachlassen des auf den Dichtungseinsatz ausgeübten Druckes ein napfartiger, an seiner inneren Wandung konisch verlaufender Teil um die Aussenwand des Ventilsitzes gelegt und belastet wird, wobei das zwischen der Aussenwand des Ventilsitzes und der Nut liegende Material des Ventilsitzes zwecks Festklemmung des Dichtungseinsatzes verformt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach Nachlassen des auf den Dichtungseinsatz ausgeübten Druckes eine konisch- verlaufende Rolle in die Durchtrittsöffnung eingeführt. welche mit einer zylindrischen, an der Aussenwand der Sitzfläche gleitenden Rolle zwecks Festklemmung des Dichtungseinsatzes zusammenwirkt.
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Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch einen Teil eines Absperrorgans mit nach dem erfindungsgemässen Verfahren eingebrachten Dichtungseinsätzen in Schliessstellung, Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Sitzfläche mit der besonderen Ausbildung der Nut, Fig. 3 zeigt schematisch das Einbringen eines Dichtungseinsatzes in die in der Sitzfläche angeordnete Nut.
Fig. 4 stellt eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht dar, aus welcher die den Druck auf den Einsatz ausübende Druckbüchse ersichtlich ist, Fig. 5 zeigt im Detail die gegenseitige Lage von Dichtungseinsatz und Nut beim Auftreffen des Einsatzes auf den Nutengrund, während Fig. 6 im Detail die gegenseitige Lage von Dichtungseinsatz und Nut nach dem Einfliessen des elastischen Dichtungsmaterials in die gewindeähnliche Verzahnung der Nut darstellt.
Fig. 7 zeigt schematisch die Verwendung des konischen Dornes zur weiteren Verklemmung des Dichtungseinsatzes in der gewindeähnlichen Verzahnung der Nut, Fig. 8 stellt eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht nach Anwendung des in
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weiteren Verklemmung des Dichtungseinsatzes in der gewindeähnlichen Verzahnung der Nut. während Fig. 10 eine weitere Vorrichtung für eine derartige weitere Verklemmung des Dichtungseinsatzes darstellt.
Fig. 1 zeigt ein Absperrorgan mit durchgehender Leitung, das ein mit einer inneren Schieberkammer 12 versehenes Gehäuse 10 besitzt. Im Inneren der Kammer 12 ist ein Schieber 14 vorgesehen. In gegen- überliegenden Wandungen des Gehäuses 10 befinden sich miteinander fluchtende Durchlässe 16, die an ihren inneren Enden einander gegenüberliegende, ebene Stirnseiten aufweisende Sitze 18 für den Schieber aufweisen. Jeder dieser Sitze 18 besitzt Flächen 20, zwischen denen der Schieber 14 des Absperrorgans geführt und gesichert ist. Die Sitze 18 sind als auswechselbare Einsätze ausgebildet und weisen einen ringförmigen Ansatz 24 auf, welcher mit Presssitz in einer am inneren Ende jedes Durchlasses 16angeord- neten Bohrung befestigt ist.
Jeder der Schiebersitze 18 besitzt eine ringförmige, seine Durchtrittsöffnung 27 umgebende Nut 28, welche im Radialschnitt, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweist. In jeder dieser Nuten 28ist ein
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sser ist als die Tiefe der Nut, so dass er etwas über die Nut hinausragt. Die über die Sitzfläche hinausra- gende Fläche 32 eines jeden Dichtungseinsatzes 30 stellt eine endlose Abdichtung-un Wischfläche für die gegenüberliegende metallische Fläche des Schiebers 14 dar.
Die Dichtungseinsätze 30 bestehen vorzugsweise aus Tetrafluoräthylen. Dieses Material ist federnd und ergibt eine dichte, lecksichere Abdichtung. Darüber hinaus ist Tetrafluoräthylen in einem grossen Temperaturbereich verhältnismässig fest und steif und eignet sich besonders gut dort, wo eine ausserordentliche chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit erforderlich sind. Tetrafluoräthylen ist gegen- über allen Chemikalien, ausgenommen alkalische und Fluormetalle, beständig und hat einen äusserst niedrigen Reibungskoeffizienten, der gegenüber poliertem Stahl 0, 04 beträgt.
Die Nut 28 des Schiebersitzes 18 ist an ihrem äusseren und inneren Umfang mit einer gewindeähnlichen Verzahnung versehen, welche beispielsweise bei einem 2 Zoll-Absperrorgan als Sägezahngewinde von 0, 18 bis 0, 23 mm Tiefe ausgebildet ist. Der Dichtungseinsatz 30 kann entweder durch Zerspa- nung von einem Tetrafluoräthylenrohr abgenommen werden, oder er kann auch massgenau gegossen sein. Es wurde gefunden, dass es bei einem 2 Zoll-Absperrorgan vorteilhaft ist, den äusseren Durchmesser des Dichtungseinsatzes um 0, 05 mm stärker zu machen als den äusseren Durchmesser der Nut, den inneren Durchmesser des Dichtungseinsatzes um 0,05 mm kleiner zu machen als den inneren Durchmesser der Nut und die Höhe des Dichtungseinsatzes um 1, 6 mm grösser als die Tiefe der Nut zu machen.
Zur Einführung des Dichtungseinsatzes 30 in die Nut 28 während des Einpressens wird eine Druckbüchse 46 verwendet, welche über einen Stempel 48 mit Druck beaufschlagt wird. Diese Druckbüchse gleitet entlang eines Führungsteiles 40, welcher einen in der Durchtrittsöffnung 27 des Ventilsitzes 18 angeordneten Zentrieransatz 42 aufweist, so dass der Führungsteil 40 gegenüber der Nut 28 zentriert ist.
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Der Führungsteil 40 weist eine Fläche 44 auf, die sich über der Stirnfläche des Sitzes in Fortsetzung der inneren Wand der Nut 28 erstreckt. Die Fläche 44 des Führungsteiles 40 bewirkt, dass die Druckbüchse
46 in ihrer richtigen Lage gehalten wird.
Durch den Führungsteil wird ferner die innere Wand des Dichtungseinsatzes 30 beim Einbringen in die Nut gestützt. Beim Einbringen dieses Dichtungseinsatzes in die Nut wird zuerst der Dichtungseinsatz um die Fläche 44 des Führungsteiles 40 gelegt. Dann wird die Druckbüchse 46 um den Führungsteil 40 herum auf dem oberen Teil des Ringes 30 (s. Fig. 3) aufgelegt. Hierauf wird mittels einer hydraulischen
Druckeinrichtung über den Stempel 48 auf die Druckbüchse 46 Druck aufgebracht, so dass der Dichtungs- einsatz 30 in die Nut 28 gedrückt wird. Die Fläche 44 des Führungsteiles 40 stützt dabei den inneren
Durchmesser des Dichtungseinsatzes 30 ab, so dass er unter dem ihn einpressenden Druck nicht zusam- menknicken kann. Da die gewindeähnliche Verzahnung als Sägezahngewinde ausgebildet ist, kann der
Dichtungseinsatz 30 über die Gewindespitzen hinweggleiten.
Um Lufteinschlüsse in der Nut 28 zu ver- hindern, lässt man den Druck zunächst allmählich einwirken, bis der Dichtungseinsatz auf dem Grund der Nut aufsetzt.
Die allmähliche Einwirkung des Druckes lässt die Luft durch die Gewindegänge aus der Nut ent- weichen. Da die Überschneidung zwischen den Gewindespitzen der gewindeähnlichen Verzahnung 29 und dem Dichtungseinsatz 30 nicht sehr gross ist, ist der Dichtungseinsatz zwar in enger Berührung mit den Gewindespitzen, er ist jedoch noch nicht bis an den Gewindekern herangeflossen (s. Fig. 5).
Nachdem der Dichtungseinsatz 30 den Grund der Nut 28 erreicht hat, wird der Druck auf die Druck- büchse so weit gesteigert, dass das Dichtungsmaterial kaltfliesst. Dieser Druck wird zwischen 30 sec und einer Minute aufrecht erhalten.
Unter dem Einfluss des gesteigerten Druckes fliesst das Dichtungsmaterial und dringt dabei in den
Gewindegängen bis zum Gewindekern vor. Auf diese Weise greifen der Dichtungseinsatz 30 und die mit einer gewindeähnlichen Verzahnung versehenen Wande der Nut 28 eng ineinander ein (s. Fig. 6). Der anfängliche Druck und der nach Aufsetzen des Dichtungseinsatzes auf dem Grund der Nut ausgeübte Druck hängt von der Stärke des eingesetzten Einsatzes ab. Der Druck muss genügend gross sein, um das Dichtungsmaterial vollständig in das gesamte Gewindeprofil einfliessen zu lassen und alle Hohlräume im Material zu vermeiden.
Natürlich darf der Druck nicht über die Bruchspannung des Materials gesteigert werden. Durch eine Erwärmung des Dichtungseinsatzes kann der erforderliche Druck und die erforderliche Zeit verringert werden.
Nachdem die Druckbüchse 46 und der Führungsteil 42 entfernt worden sind, wird ein konischer Dorn 50 mit einer 10 -Abschrägung in die Durchtrittsöffnung 27 des Schiebesitzes etwa 6 mm tief eingepresst (s. Fig. 7). Durch das Einpressen des konischen Dornes 50 in die Durchtrittsöffnung 26 des Sitzes wird das Material zwischen der Durchtrittsöffnung 26 und der inneren Wand der Nut 28 gegen die Nut 28 gedrückt, wodurch das Ineinandergreifen der Gewindegänge und des Dichtungseinsatzes noch verstärkt wird.
An Stelle des konischen Domes 50 kann auch ein napfartige Teil 52, dessen innere Wand 54 konisch ausgebildet ist, um die Aussenwand des Ventilsitzes gelegt und belastet werden, wodurch das zwischen der Aussenwand des Ventilsitzes 18 und der Nut 28 liegende Material zwecks zusätzlicher Festklemmung des Dichtungseinsatzes 30 verformt wird (s. Fig. 9). Ein anderes Verfahren zur Steigerung des Festklemmens zwischen Dichtungseinsatz und gewindeähnlicher Verzahnung ist in Fig. 10 gezeigt, wo ein Rollensatz 56,58 benutzt wird. Die in die Durchtrittsöffnung 26 eingeführte Rolle 56 ist konisch geformt, um den Sitz einzuquetschen und dadurch ein besseres Festklemmen des Dichtungseinsatzes in der gewinde- ähnlichen Verzahnung der Nut zu bewirken.
Nachdem der Dichtungseinsatz 30 eingesetzt und gesichert worden ist, wird er so bearbeitet, dass er um die richtige Höhe über die Stirnfläche des Sitzes hinausragt.
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