DE1133606B

DE1133606B - Seal for a valve with a conical valve seat

Info

Publication number: DE1133606B
Application number: DEA31219A
Authority: DE
Inventors: Paul Julius Natho
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1958-01-30
Filing date: 1959-01-28
Publication date: 1962-07-19

Description

Dichtung für ein Ventil mit konischem Ventilsitz Die Erfindung betrifft eine Dichtung für ein Ventil mit einem feststehenden konischen Ventilsitz für einen beweglichen konischen Ventilverschlußkörper, die aus einem O-Ring besteht, der in einer rund um die Umfangsfläche des Ventilverschlußkörpers verlaufende Nut sitzt.Seal for a valve with a conical valve seat The invention relates to a seal for a valve with a fixed conical valve seat for a movable conical valve closure body, which consists of an O-ring, which is in a groove running around the circumferential surface of the valve closure body is seated.

Bei einer Dichtung der genannten Art besteht die Gefahr, daß beim Öffnen des Ventils der in einer rund um die Umfangsfläche des Ventilverschlußkörpers verlaufenden Nut sitzende O-Ring durch die Strömung vom Ventilverschlußkörper abgestreift und von der Strömung mitgerissen wird. Es ist bereits bekannt, diese Gefahr durch Verwendung einer Schutzhülse zu beseitigen, die am Ventilverschlußkörper gleitend geführt ist und beim Öffnen des Ventils über den O-Ring fällt. Bei dieser Konstruktion kann es aber nun vorkommen, daß die am Ventilverschlußkörper gleitend geführte Schutzhülse sich beim Öffnen des Ventils verklemmt und nicht über den O-Ring fällt, der dann durch die Strömung mitgerissen werden kann.In a seal of the type mentioned there is a risk that when Opening the valve in one around the circumferential surface of the valve closure body running groove seated O-ring stripped by the flow from the valve closure body and gets carried away by the current. It is already known to cause this danger Use a protective sleeve to eliminate the sliding on the valve closure body and falls over the O-ring when the valve is opened. With this construction but it can now happen that the protective sleeve slidably guided on the valve closure body jams when opening the valve and does not fall over the O-ring, which then can be carried away by the current.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den O-Ring einer Dichtung der eingangs erwähnten Art so zu sichern, daß er nicht durch die Strömung fortgerissen werden kann.The invention is now based on the object of the O-ring of a seal of the kind mentioned at the beginning so that it is not carried away by the current can be.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der O-Ring ständig von einem lose sitzenden Band aus einem verformbaren Werkstoff umgeben ist, das zwar Flüssigkeit von beiden Seiten zu dem O-Ring gelangen läßt, aber gleichzeitig den O-Ring gegen Verschiebungen sichert.This is achieved according to the invention in that the O-ring is constantly is surrounded by a loosely fitting band made of a deformable material that allows liquid to reach the O-ring from both sides, but at the same time secures the O-ring against displacement.

Ein bevorzugtes Erfindungsmuster ist zum Zwecke der Veranschaulichung in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt eines ausgeglichenen Ventils, das mit der Abdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist.A preferred inventive pattern is for the purpose of illustration shown in the drawings. Fig. 1 is a vertical cross section of a balanced Valve provided with the seal according to the present invention.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Sitzkonstruktion in geschlossener Stellung; Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht in der offenen Stellung.FIG. 2 is an enlarged view of the seat structure shown in FIG. 1 in closed position; Figure 3 is a view similar to Figure 2 in the open Position.

Das Ventil 10 hat ein Gehäuse 12, mit Anschlüssen 1.4 und 16. Die Trennwand 18 hat oben eine Öffnung 22 und einen Teil 20, der den festen Ventilsitzring 24 trägt, der durch einen Sprengring 26 an seinem Platz gehalten ist. Der Sitzring 24 ist mit einer Umfangsnut 28 versehen, in der ein die Außenfläche des Sitzringes 24 abdichtender O-Ring liegt. Die Innenwand 32 des Sitzringes 24 verjüngt sich ein wenig.The valve 10 has a housing 12, with connections 1.4 and 16. Die Partition wall 18 has an opening 22 at the top and a part 20, which is the fixed valve seat ring 24 carries, which is held in place by a snap ring 26. The seat ring 24 is provided with a circumferential groove 28 in which the outer surface of the seat ring 24 sealing O-ring is located. The inner wall 32 of the seat ring 24 tapers little.

Mit dem Ventilsitz 24 arbeitet ein becherförmiges Verschlußstück 34 zusammen, das durch eine Spindel 36 betätigt wird. Diese geht durch eine Haube 38 hinaus, die die Öffnung 22 verschließt. Das becherförmige Verschlußstück 34 wird aus einer zylindrischen Wand 39 und einem Boden 40 gebildet, der einen Kragen 42 hat. Die zylindrische Wand 39 ist im Gehäuseteil 66 geführt und durch den Dichtungsring 68 dagegen abgedichtet. Im Boden sind Entlastungslöcher 70. Die kegelige Oberfläche 44, deren Durchmesser nach unten abnimmt, arbeitet mit der sich entsprechend verjüngenden Innenwand 32 des Sitzes 24 zusammen. Am Zusammenstoß des Kragens 42 und der kegeligen Oberfläche 44 entsteht eine Schulter 46, und dicht unter dieser Schulter 46 ist eine Umfangsnut 48, in der ein O-Ring 50 liegt. Am Boden 40 ist eine Kreisplatte 52 angebracht. Zwischen beiden entsteht eine am Umfang offene Fangrille 54. Eine weitere Fangrille 56 ist in die Schulter 46 eingearbeitet. Ein L-förmig gesäumtes Band 58 aus federnd nachgiebigem Stoff, z. B. Polyamid oder Polytetrafluoräthylen, mit einem nach innen einspringenden Saum 60 ist über die kegelige Oberfläche 44 so gestülpt, daß es den O-Ring 50 bedeckt. Die Oberkante 58 liegt in der Fangrille 56, und der Saum 60 liegt in der Fangrille 54. Sowohl oben als auch unten wird das gesäumte Band von den Fangrillen eingefaßt, so daß der Durchfluß des Ventils das Band nicht losreißen kann. Jedoch sind die Bandenden nicht eingeklemmt, und der Druck aus jeder Richtung kann hinter das Band 58 gelangen und den O-Ring 50 beeinflussen, wodurch dieser eine aufblasfeste Dichtung bewirken kann wie in Fig.2. Die Innenwand 62 der Fangrille 56 kann aufgeräuht werden, so daß der Druck; wenn er gegen das Band 58 stößt, dieses nicht in dichten Eingriff mit teer Wand 62 bringt und nicht den Durchfluß zum O-Ring verhindert. Da die Platte 82 nicht dicht gegen den Boden 40 abgeschlossen ist, entfällt die Notwendigkeit, die obere Fläche der Fangrille 54 aufzurauhen; wenn es jedoch gewünscht wird, kann auch sie aufgeraubt werden.A cup-shaped closure piece 34 works with the valve seat 24 together, which is operated by a spindle 36. This goes through a hood 38 addition, which closes the opening 22. The cup-shaped closure piece 34 is formed from a cylindrical wall 39 and a base 40 which has a collar 42 Has. The cylindrical wall 39 is guided in the housing part 66 and through the sealing ring 68 sealed against it. There are relief holes 70 in the bottom. The conical surface 44, the diameter of which decreases downwards, works with the correspondingly tapered one Inner wall 32 of the seat 24 together. At the collision of the collar 42 and the tapered Surface 44 creates a shoulder 46, and just below this shoulder 46 is a circumferential groove 48 in which an O-ring 50 is located. At the bottom 40 is a circular plate 52 attached. Between the two there is a catching groove 54 open on the circumference. One Another catch groove 56 is incorporated into the shoulder 46. An L-shaped lined Band 58 made of resilient fabric, e.g. B. polyamide or polytetrafluoroethylene, with an inwardly re-entrant seam 60 is over the tapered surface 44 inverted so that it covers the O-ring 50. The upper edge 58 lies in the catch groove 56, and the seam 60 lies in the tuck groove 54. Both above and below this will be Lined tape bordered by the catch grooves, so that the flow of the valve the Band cannot tear loose. However, the ends of the tape are not jammed, and the Pressure from any direction can get behind the belt 58 and affect the O-ring 50, whereby this can cause an inflation-proof seal as in Fig.2. the Inner wall 62 of the catch groove 56 can be roughened so that the pressure; if he against that Band 58 abuts, this does not and does not bring it into tight engagement with tar wall 62 prevents flow to the O-ring. Because the plate 82 is not tight against the ground 40 is complete, eliminating the need for the top surface of the catch groove 54 to roughen; however, if so desired, it can also be stolen.

Wie die Fig.2 zeigt, kann der nach beliebiger Richtung wirkende Druck, wenn das Verschlußstück 34 mit dem Sitz 24 zusammenschließt, hinter das Band 58 treten, den O-Ring 50 beeinflussen und ihn an jene Kante seiner Nut bewegen, die sich der Flußrichtung entgegenstellt. Da diese Gegenwand die Bewegung des O-Ringes hemmt, steigert der Druck den wirksamen Durchmesser des O-Ringes, zwängt dadurch das federnde Band 58 in enge Berührung mit der Oberfläche 32 des Sitzes 24 und bewirkt eine blasfeste Dichtung. Wie man in Fig. 2 sehen kann; schlägt die Schulter 46 oben auf dem festen Sitz 24 an und begrenzt die Bewegung des Verschlußstückes 34. Bei dieser Konstruktion wird vom Band 58 nicht verlangt, daß es irgendeine Belastung trägt, und es wirkt als ein Glied nur zum Abdichten, jedoch nicht zum Einsetzen. Auch wird die Gefahr behoben, das Band abzuquetschen und den Druck daran zu hindern, den O-Ring 50 zu erreichen. Falls die durch den O-Ring 50 und das Band 58 gebildete Dichtung zerstört oder zerrissen wird, bildet die Berührung von Metall zu Metall am Anschlag 46 und Sitz 24 eine Hilfsdichtung.As shown in Fig. 2, the pressure acting in any direction, when the locking piece 34 joins the seat 24, behind the band 58 step, influence the O-ring 50 and move it to that edge of its groove that opposes the direction of flow. As this counter wall prevents the movement of the O-ring inhibits, the pressure increases the effective diameter of the O-ring, thus forcing the resilient band 58 in close contact with the surface 32 of the seat 24 and causes a blow-resistant seal. As can be seen in Figure 2; hits shoulder 46 up on the fixed seat 24 and limits the movement of the locking piece 34. At of this construction, the belt 58 is not required to have any stress and it acts as a member for sealing only, not for insertion. It also eliminates the risk of squeezing the tape and preventing the print from to reach the O-ring 50. If the one formed by the O-ring 50 and the band 58 If the seal is destroyed or torn, it forms metal-to-metal contact an auxiliary seal at the stop 46 and seat 24.

Die Verjüngung des Verschlußstückes und des Sitzes sollte so klein wie möglich gehalten sein; weil die Dichtung beim öffnen gegen Durchfluß an den Sitz gepreßt und bei einer geringen Verjüngung infolgedessen weniger gedehnt wird.The taper of the breech and seat should be as small be kept as possible; because the seal when opened against flow to the Seat is pressed and is stretched less as a result with a slight taper.

Bei der vorliegenden Dichtungskonstruktion kann die Abdichtlinie durch irgendeinen Punkt im Profil des O-Ringes 50 gehen; in Fig. 2 z. B. irgendwo zwischen a und b. Wie man sieht, ist die vom Druck wirksam beaufschlagte Sitzfläche, wenn das Ventil bei a abdichtet, größer, als wenn es bei b abdichtet. Danach wäre in der Tat eine Zylinderfläche wünschenswert, aber eine zylindrische Führung neigt leicht zum Klemmen. Auch bekäme man auf der ganzen Stärke des Sitzes gleitende Bewegung. Wenn man jedoch eine geringe Verjüngung wählt, so erreicht man den Vorteil der Führungseigenschaft der Verjüngung, die gleitende Berührung wird vermindert, und die Herstellungstoleranzen kommen in den Bereich des Möglichen. Hier ist eine Verjüngung von 5° gewählt worden; jedoch kann man nach Wunsch auch eine kleinere oder größere Verjüngung je nach Größe, Druck und Betriebsbedingungen anwenden. ; Bei einer Verjüngung von 5° ändert sich der Durchmesser bei je 1,59 mm Tiefe ungefähr um 0,28 mm, und wenn die Verjüngung wächst, wächst auch die Änderung im Durchmesser. Die dieser Durchmesseränderung entsprechende Fläche muß ausgeglichen werden. Nimmt man .ein 4zölliges Ventil mit einem inneren Sitzdurchmesser von 95,25 mm an, so äußert sich jede Änderung im Durchmesser um 0,28 mm in einer Änderung der Fläche um etwa 0,42 Quadratzentimeter. Wenn der Druck 10 Einheiten je Quadratzentimeter beträgt, bedeutet das einen Ausgleichsfaktor von 4,2 Einheiten, die bei einem beliebigen anderen Druck mit ihm proportional steigt oder fällt. Wie zuvor erwähnt, kann dieser Faktor durch die Feder 64 ausgeglichen werden. Wird er jedoch zu groß, so sieht man, daß die Abmessungen der Feder hinderlich würden. Daher ist einzusehen, daß die Verjüngung so klein wie möglich gehalten werden sollte.With the present seal construction, the seal line can pass through any point in the profile of the O-ring 50; in Fig. 2 z. B. somewhere between a and b. As can be seen, the seat area effectively acted upon by the pressure is larger when the valve seals at a than when it seals at b. Thereafter, a cylindrical surface would indeed be desirable, but a cylindrical guide is prone to jamming. One would also get sliding movement over the whole strength of the seat. If one chooses a small taper, however, one takes advantage of the guiding property of the taper, the sliding contact is reduced, and the manufacturing tolerances come within the realm of possibility. Here a taper of 5 ° has been chosen; however, a smaller or larger taper can be used as desired depending on the size, pressure and operating conditions. ; With a taper of 5 °, the diameter changes approximately 0.28 mm for every 1.59 mm depth, and as the taper increases, the change in diameter also increases. The area corresponding to this change in diameter must be compensated for. Assuming a 4-inch valve with an inner seat diameter of 95.25 mm, every change in diameter by 0.28 mm results in a change in area of about 0.42 square centimeters. If the pressure is 10 units per square centimeter, that means a compensation factor of 4.2 units, which increases or decreases proportionally with any other pressure. As previously mentioned, the spring 64 can compensate for this factor. However, if it is too large, it can be seen that the dimensions of the spring would be a hindrance. Therefore, it can be seen that the taper should be kept as small as possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Seal for a poppet valve with a fixed conical valve seat for a movable conical valve closure body, consisting of an O-ring which sits in a groove running around the circumferential surface of the valve closure body, characterized in that the O-ring (50) is constantly surrounded by a loosely seated band (58) made of a deformable material, which allows liquid to reach the O-ring from both sides, but at the same time secures the O-ring against displacement.

2. Seal according to claim 1, characterized in that that the band (58) has an L-shaped cross-section and the end of the leg is parallel for stroke in a groove running above the O-ring in the valve closure body (56) and the end of the other leg (60) in one below the O-ring in the Valve closure body extending annular groove (54) sits.

3. Seal after Claim 1 or 2, characterized by a stop (46) that prevents penetration of the valve body (34) in the valve seat (24) and thus the band against Protects loads from the operation.

4. Seal according to claim 3, characterized characterized in that the stop (46) for limiting the penetration movement of the valve body (34) rests in the valve seat (24) on the upper side of the valve seat and the O-ring (50) arranged in the groove (48) of the valve body in the part of the valve body which penetrates the valve seat.

5. Seal after any of the foregoing Claims, characterized in that the conical taper of the valve seat is very low. Publications considered: German Patent No. 511264; French Patent No. 1034 893; U.S. Patent No. 2,666,614.