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Ventil mit einer stählern harten und einer elastisch nachgiebigen
Dichtung Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Ventil der mit Preßluft
von 30 bis 60 atü füllbaren Anlaßflasche eines Dieselmotors.
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Die Erfindung bezweckt, ein Ventil zu schaffen, das vollkommen dicht
schließt, dessen lichte Weite zur Geringhaltung der Drosselverluste verhältnismäßig
groß ist, und das leicht bedienbar ist.
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Ein solches Problem besteht besonders bei den Ventilen der Anlaßflaschen
von Dieselmotoren. Es ließ sich bisher nur eine Kompromißlösung erzielen, denn die
dort verwendeten stählernen Ventilsitze brauchen, um dicht zu sein, sehr hohe Anpreßkräfte,
die im allgemeinen sogar mit einem Schlagrad erzeugt werden.
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Die Erfindung geht zur kompromißlosen Lösung des Problems aus von
bekannten Ventilen, die in Kombination einen stählern harten und einen elastisch
nachgiebigen Dichtring besitzen. Der elastisch nachgiebige Dichtring, z. B. aus
Kunststoff, ist bei geschlossenem Ventil von Metallteilen völlig umgeben, so daß
er sich wie ein hydraulisches Medium verhält und spezifisch hoch beansprucht werden
kann, obgleich die eigentliche hohe Anpreßkraft vom stählern festen Dichtring aufgenommen
wird. Primäre Dichtung ist nämlich bei den bekannten Ventilen der feste Dichtring,
der bei zunehmendem Verschleiß des nachgiebigen Dichtringes allmählich alleintragender
Dichtring wird. Aus Verschleiß- bzw. Beanspruchungsgründen ist es bei Ventilen der
fraglichen Druckbereiche nicht angängig, ausschließlich elastisch nachgiebige Ringe
zu verwenden, wenn man dieselben, wie bekannt, vollständig durch Metallteile umgibt,
d. h. vollständig panzert. Cberdies haben solche einsitzigen Ventile den
Nachteil, daß sie im Strömungsquerschnitt des Ventils nicht bündig glatt sind. Es
sind aber auch bereits Ventile mit festen und nachgiebigen Ringen bekannt, bei denen
der feste Ring nicht starr am Gehäuse befestigt ist. Entsprechend dem hydraulischen
Reaktionsdruck des nachgiebigen Ringes wird dabei der feste Ring gegen den Verschlußkörper
gepreßt. Bis zu einem gewissen Grade bleiben auch bei Verschleiß des elastischen
Ringes beide Ringe an der Dichtwirkung beteiligt. Auch bei Schiebem sind solche
kombinierten Dichtringe bekannt. Die fraglichen Ventile mit dem unstarren festen
Dichtring lösen das anstehende Problem aber auch noch nicht zufriedenstellend; denn
der lichte Durchmesser des Ventils ist erheblich kleiner als der Dichtungsdurchmesser.
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Das Ventil gemäß der Erfindung, das in bekannter Kombination einen
elastisch nachgiebigen Dichtring und einen stählern festen, aber gegenüber dem Gehäuse
unstarren Dichtring hat, bei dem jedoch abweichend von Ventilen des Standes der
Technik der lichte Durchmesser der Dichtungskante nicht oder kaum größer als der
lichte Ventildurchmesser ist, zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: Die nachgiebige
Dichtung besteht aus einem Ring mit radial nach innen gerichtetem Mansch; der radial
nach innen gerichtete Flansch des nachgiebigen Ringes liegt auf einer Hülse auf,
die den nachgiebigen Ring auf seiner Innenseite panzert; auf der Oberseite des Flansches
liegt der Ring, der den stählern harten Ventilsitz bildet; die Innenkante des elastischen
Ringes und der Hülse ist im Durchmesser gleich oder etwa gleich dem lichten Ventilsitzdurchmesser;
die dichtende Fläche des stählern harten Ringes ist parallel zur dichtenden Fläche
des sich in Schließrichtung verjüngenden Verschlußstückes und springt gegen die
des nachgiebigen Ringes so weit zurück, daß das in Schließrichtung sich verjüngende
Verschlußstück beim Schließen zuerst auf den elastischen Ring auftrifft.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Sie zeigt im Längsschnitt denjenigen Teil des Ventils der Anlaßflasche eines Dieselmotors,
der das für die Erfindung Wesentliche beinhaltet.
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in einem in der Zeichnung ausschnittsweise angedeuteten Ventilgehäuse
1 führt eine Bohrung 2 zum Kopf einer nicht gezeichneten Anlaßflasche und
eine große, winklig abgesetzte Bohrung 3 zu einem nicht gezeichneten Anschluß
des Dieselmotors. Eine mittlere, dazwischenliegende Bohrung 4, die ebenfalls winklig
abgesetzt ist, nimmt einen im wesentlichen elastisch nachgiebigen Ring
5 aus Kunststoff auf,
dessen Innenkante und dessen Oberkante
bündig mit den benachbarten Bohrungen 2 und 3 abschließen. Der obere Teil
des Ringes 5 ist als radial nach innen gerichteter Flansch 6 ausgebildet.
Der Flansch 6 liegt auf einer Hülse 7 auf, die mit der Innenkante
des Flansches bündig ist und den unteren Teil des Ringes 5 an seiner Innenseite
panzert.
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Die Hülse 7 besitzt gegenüberliegend zwei radiale Bohrungen
8, in die eine nicht gezeichnete Ausziehvorrichtung hineingreifen kann. Auf
der oberen Stirnfläche des elastisch nachgiebigen Ringes 5 liegt ein stählerner
Ring 9 auf, der zugleich auf dem Absatz der Bohrung 3 aufliegt. Der
stählerne Ring 9 ist als Dichtring innen dem Kegel 10 des sich in
Schließrichtung verjüngenden Verschlußstückes 11 entsprechend kegelförmig
ausgebildet. Der Dichtkeael des Ringes 9 springt gegen die scharfe Dichtkante,
das ist die Innenkante des Flansches 6, so weit zurück, daß das Verschlußstück
beim Schließen zuerst auf den elastischen Ring auftrifft. Auf dem Ring
9 liegt ein Haltering 12 auf, der als geschlitzter Ring in eine Ringnut
13 des Ventilgehäuses 1 eingeschnappt ist.
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Wird das Ventil aus der gezeichneten Offenstellung heraus geschlossen,
so ist der eigentliche Ventilschluß schon erreicht, wenn sich der Kegel
10 auf den Flansch 6 des elastisch nachgiebigen Ringes 5 aufgesetzt
hat und denselben innen leicht kegelförmig verformt hat. Es ist nicht notwendig,
daß sich der Kegel 10 auch auf den stählernen Ring 9 aufsetzt. Allerdings
sind die schließenden Teile des Ventils so bemessen, daß, sofern keine Berührung
zwischen dem Kegel 10 und dem Ring 9 stattfindet, der Abstand bzw.
der Spalt jener beiden Teile so gering ist, daß der Kunststoff dem eingangs genannten,
in der Zeichnung von unten wirkenden Druck der Preßluft standhält, ohne sich in
den Spalt hineinzuquetschen. Der elastische Ring 5 ist bei geschlossenem
Ventil allseitig durch Stahl gepanzert, verforint sich also im wesentlichen nur
so viel, wie es bei dem dreiaxialen Spannungszustand die geringe eigene Kompressibilität
und die Elastizität der Panzerung zuläßt. Bei höheren Schließkräften drückt das
Material des elastisch nachgiebigen Ringes 5 in der Wirkung als hydraulisches
Medium den Ring 9 in die Gegenrichtung zur Schließbewegung. Kommt der feste
Ring 9 dabei zum Anschlag an den Haltering 12, so verformt er sich in Fortführung
der Bewegung elastisch. Die elastische Verformung des Ringes 9 durch den
durch die Preßluft auf den Kunststoffring ausgeübten Druck ist dadurch begrenzt,
daß der Entlastungsring sich an den Kegel 10 anlegt und durch ihn eine Abstützung
erfährt.
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Somit hat der stählerne Ring 9, wenn der Kegel 10
auf
ihm aufsitzt, zwei Aufgaben zu erfüllen: Er dient einmal dazu, die etwa vorhandene
überschüssige Anzugskraft des Handrades aufzunehmen und damit den aus Kunststoff
bestehenden einen Ventilsitz zu entlasten, und er dient zum anderen dazu, die starre
Panzerung des Kunststoffringes 5 sicherzustellen.
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Der Ventilsitz 6 muß nicht, wie gezeichnet, scharfkantig sein.
Er kann auch leicht angeschrägt sein. Dies vor allem dann, wenn die Preßluft Schmutzteilchen
mit sich führt. Dieselben drücken sich elastisch in den Kunststoff ein und werden
bei offenem Ventil wieder fortgespült. Bei Ventilsitzen aus Stahl führten harte
Schmutzteilchen bei den ohnehin sehr hohen Ventilsitzpressungen zu örtlichen Überbeanspruchunn
des Ventilsitzes und damit zu Verletzungen der Dichtkanten bzw. der Dichtflächen.