DE1500058B1

DE1500058B1 - Dichtungsanordnung fuer Schieber oder Kugelhaehne

Info

Publication number: DE1500058B1
Application number: DE19651500058
Authority: DE
Inventors: Grove Marvin Henry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-12-01
Filing date: 1965-11-29
Publication date: 1970-12-03
Also published as: US3339886A; FR1462540A; NL6515618A; GB1100454A; DK116039B; CH447744A; BE673048A; LU49967A1

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungs- der Dichtungsring nach Entfernen des Verschlußanordnung für Schieber oder Kugelhähne mit min- Stücks ohne weiteres herausgenommen werden, weil destens einem hülsenartigen Dichtungsring, der zwi- bei seinem Herausnehmen die Schraubenfedern an sehen einer Seite eines Verschlußstückes und einem den Stirnflächen der Ringnut gehalten werden, so Gehäuse in eine zum Durchflußkanal konzentrische, 5 daß sie in der Ringnut verbleiben, zum Verschlußstück hin offene Gehäuseausnehmung, Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

oder in eine entsprechende Ausnehmung eines in die Zeichnung beispielsweise erläutert. Gehäuseausnehmung eingesetzten Dichtungshalte- Fig. 1 ist eine seitliche Schnittansicht eines Keilringes axial verschiebbar eingelegt ist und mit meh- Schiebers, an welchem die Erfindung verkörpert ist; reren über den Umfang der Ausnehmung verteilt io F i g. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene angeordneten Schraubenfedern, die an einer von dem Teilschnittansicht, in welcher die Dichtungsanordnung Verschlußstück abgewandten Fläche des Dichtungs- des Keilschiebers gemäß Fig. 1 wiedergegeben ist. ringes und an einer Fläche der Ausnehmung anliegen F i g. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene

und den bzw. die Dichtungsringe gegen das Ver- Teilschnittansicht, in welcher eine abgeänderte Ausschlußstück drücken. 15 führungsform einer Dichtungsanordnung für den

Bei einer bekannten Dichtungsanordnung dieser Keilschieber gemäß Fig. 1 wiedergegeben ist; Art sind die Schraubenfedern beim Zusammenbau F i g. 4 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene

nicht in ihrer Lage gesichert, so daß für den Zu- Teilschnittansicht, in welcher die Anwendung der sammenbau das Gehäuse umgelegt werden muß, um Erfindung bei einem Kugelhahn wiedergegeben ist; die Schraubenfedern von oben in die Ringnut ein- 2° F i g. 5 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene zusetzen. Danach wird der Dichtungsring gegen die Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung bei AnKraft der Federn in seine Stellung gedrückt. Aus Wendung an einem Flachschieber; diesem Grunde ist nicht nur der anfängliche Zusam- F i g. 6 ist eine der F i g. 5 ähnlichen Ansicht, in

menbau des Schiebers oder Hahnes schwierig, son- der eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dem es ist auch schwierig, den Schieber oder Hahn ²5 wiedergegeben ist.

am Einsatzort zu reparieren. In den Fig. 1 bis 3 ist die Anwendung der

Es ist auch eine Dichtungsanordnung bekannt, bei Erfindung bei einem Keilschieber wiedergegeben, der Schraubenfedern während des Zusammenbaus Der Keilschieber weist ein Gehäuse 111 auf, das mit in ihrer Lage gesichert sind. Jedoch muß hierzu Strömungsdurchgängen 112 versehen ist und bei dem jede Feder mittels einer geflanschten Hülse und einer 3o der bewegbare Schieberkeil 113 durch eine Spindel Schraube an einem Flansch eines Schiebersitzkörpers 114 getragen ist. Dichtungsanordnungen 115 sind befestigt werden. Dieser Schiebersitzkörper bildet von dem Gehäuse 111 auf gegenüberliegenden Seiten mit der Fläche, die der Fläche gegenüber liegt auf des Schieberkeils 113 getragen. Die Dichtungsanordder die Federn angeordnet sind eine Gegendicht- nung 115, wie sie in F i g. 2 wiedergegeben ist, weist fläche für den bei dieser Ausführung in der Schieber- 35 einen Metallhaltering 116 auf, der beispielsweise platte angeordneten Dichtungsring. mittels einer Schweißverbindung 117 mit dem GeAufgabe der Erfindung ist es, bei einer Dichtungs- häuse 111 verbunden sein kann. Der Außenumfang anordnung der einleitend genannten Art, d. h. bei des Halteringes 116 ist bearbeitet, um einen hülseneiner Dichtungsanordnung, bei der die Schrauben- artigen Dichtungsring 118 verschiebbar aufzunehmen, federn den Dichtungsrinig in die Abdichtstellung 4° Der Dichtungsring 118 kann aus verhältnismäßig drücken, den Einbau dieser Anpreßfedern mit gleich- hartem elastischem Material, wie einem Polyamid zeitiger Lagesicherung in dem Gehäuse ohne den gebildet und durch ein Metallband 119 verstärkt sein. Dichtungsring zu ermöglichen. Zwischen dem Haltering 116 und dem Dichtungs-

Die Lösung besteht gemäß der Erfindung darin, ,,.. ring 118 ist eine Dichtung durch einen O-Ring 12Θ daß die Schraubenfedem vorgespannt zwischen zwei 45 vorgesehen. Eine Mehrzahl von auf dem Umfang in sich gegenüberliegenden Flächen einer, am Umfang Abständen angeordneten Schraubenfedern 121 ist der Ausnehmung zur Aufnahme des Dichtungsringes um den Haltering 116 herum angeordnet, wobei ein angeordneten, nach innen zum Durchflußkanal hin Ende jeder Schraubenfeder 121 mit einer ringförmi- oder nach außen offenen Ringnut eingebaut sind, gen Bodenfläche 122 und das andere Ende mit einer und die radiale Tiefe der Ringnut so bemessen ist, 5° ringförmigen Schulter 125 einer Ringnut 45 im HaI-daß ihre dem Dichtungsring zunächst liegende, sich tering 116 oder einer ringförmigen Stirnfläche 123 radial erstreckende Fläche eine Breite hat, die kleiner des Dichtungsringes 118 im Eingriff steht, ist als der Durchmesser der Schraubenfedem. Die radiale Abmessung der Schulter 125 beträgt

Beim Zusammenbau werden zunächst die Schrau- beispielsweise ungefähr die Hälfte des Durchmessers benfedern in Abständen auf dem Umfang in die 55 einer Schraubenfeder 121, wodurch ein beträchtlicher Ringnut eingesetzt. Die Breite der Ringnut ist so Teil des mit der Schulter 125 in Eingriff stehendes gewählt, daß die Federn beim Einsetzen teilweise Endes der Feder 121 mit dem Dichtungsring 118 in zusammengedrückt werden, wodurch sie ohne weitere Eingriff treten kann. Jede Schraubenfeder 121 hat, Mittel in ihrer richtigen Lage auf dem Umfang ge- bevor sie in die Ringnut 45 eingesetzt wird, eine halten werden. Danach wird der Dichtungsring in 60 entspannte Länge, die beträchtlich größer als der seine Stellung eingesetzt. Wenn der Dichtungsring Abstand zwischen der Bodenfläche 122 und der sich in normalem Abdichtungseingriff mit dem Schulterfläche 125 ist. Wenn somit eine Schrauben-Schieber befindet, sind die Schraubenfedem weiter feder 121 eingesetzt wird, muß sie zusammengezusammengedrückt, so daß ihre gesamte Kraft auf drückt werden, damit sie zwischen den Flächen 122 den Dichtungsring ausgeübt wird, um diesen in 65 und 125 angeordnet werden kann, wonach die Zurichtigen Abdichtungseingriff mit dem Verschluß- sammendrückkraft aufgehoben wird, so daß sie in der stück zu drücken. Wenn der Schieber oder Hahn gewünschten Stellung im Eingriff mit den Flächen am Einsatzort repariert werden soll oder muß, kann 122 und 125 verbleibt.

Wenn der Schieberkeil nach oben in Richtung gegen die Offenstellung außer Berührung mit den Dichtungsringen 118 bewegt wird, dann bewegen sich die Dichtungsringe 118 nach außen, wodurch der Druck der Schraubenfedern 121 auf die ringförmige Schulterfläche 125 übertragen wird. Wenn der Schieber jedoch in die voll geschlossene Stellung bewegt wird, tritt er mit den Dichtungsringen 118 in Eingriff und drückt sie gegen den Druck der Schraubenfedern 121, so daß die Kraft der Schraubenfedern 121 auf die Stirnfläche 123 der Dichtungsringe 118 übertragen wird. Der von den Schraubenfedern 121 eingenommene Raum ist durch einen ringförmigen Ansatz 124 am Dichtungsring allgemein umschlossen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das Gehäuse derart ausgebildet, daß ein einstückiger ringförmiger Teil 126 gebildet ist, der bearbeitet ist, um einen Dichtungsring 127 verschiebbar aufzunehmen. Der Dichtungsring 127, der wiederum aus einem Material wie einem Polyamid gebildet sein kann, ist auf einem starren Metallträgerring 128 angeordnet. Schraubenfedern 129 sind wiederum in einer Ringnut 131 angeordnet. Wenn der Schieberkeil 113 nicht mit den Dichtungsringen 127 im Eingriff steht, ist die Lage der Teile derart, daß die Schraubenfedern 129 auf einer ringförmigen Schulterfläche 132 des Gehäuseteiles 126 aufsitzen. Wenn jedoch der Schieberkeil 113 mit dem Dichtungsring 127 im Eingriff steht und ihn in eine Stellung drückt, wie sie in Fig. 3 wiedergegeben ist, wird die Kraft der Schraubenfedern 129 von dem Ende 133 des Dichtungsringes 127 aufgenommen. Ein Ablagerungsschutz 134 wird bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 verwendet, und er ist dem Schutz 65 a gemäß Fig. 5 ähnlich.

In F i g. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben, die bei Kugelhähnen verwendbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Haltering 136 in dem Hahngehäuse 137 angeordnet und mit Bezug auf das Hahngehäuse 137 abgedichtet, beispielsweise mittels eines O-Ringes 138. Wenn es gewünscht wird, kann auch bei dieser Ausführungsform der Haltering 136 einstückig mit dem Hahngehäuse 137 ausgeführt sein. Das Kugelküken 139 steht mit seiner Oberfläche 141 mit der Dichtungsanordnung im Eingriff.

Die Dichtungsanordnung gemäß Fig. 4 weist einen Dichtungsring 142 auf, der wiederum aus verhältnismäßig hartem elastischen Material wie einem Polyamid gebildet und mit einem weicheren elastischen Einsatz 143 für eine mediumdichte Berührung mit der Kükenoberfläche 141 versehen ist. Der Dichtungsring 142 ist mit Bezug auf den Haltering 136 abgedichtet, beispielsweise mittels eines O-Ringes 144. Der Dichtungsring 142 ist mit einem Metallverstärkungsband 146 versehen, das auf die gleiche Weise, wie es in Verbindung mit F i g. 6 beschrieben ist, angeordnet ist. Wenn der Dichtungsring 142 mit der Kükenoberfläche 141 nicht im Eingriff steht, €0 stehen die Schraubenfedern 147 sämtlich mit einer ringförmigen Schulterfläche 148 des Halteringes im Eingriff. Jedoch wird die Kraft der Schraubenfedern 147 während des gewöhnlichen Betriebes durch eine Stirnfläche 149 des Dichtungsringes 142 aufgenommen. Wie dargestellt, ist der wirksame Durchmesser des Dichtungsringes 142 mit Bezug auf die Kükenoberfläche 141 etwas größer als der wirksame Durchmesser, auf welchem der O-Ring 144 abdichtet.

In den F i g. 5 und 6 sind Ausführungsformen für einen Flachschieber beschrieben. Gemäß Fig. 5 weist jede Dichtungsanordnung einen Haltering 39 auf, der in eine in dem Gehäuse 10 gebildete ringförmige Ausnehmung 41 eingepaßt und mit Bezug auf das Gehäuse 10 durch zweckentsprechende Mittel abgedichtet ist, beispielsweise mittels eines O-Ringes 42. Die Ausnehmungen 41 können in verhältnismäßig starken Gehäuseabschlußplatten gebildet sein. In einigen Fällen kann der Haltering 39 ein mit dem Gehäuse 10 einstückig ausgebildeter Teil sein. Wie in Fig. 5 wiedergegeben, ist der Haltering39 bearbeitet, um eine Umf angsfläche 43 und eine Umfangsfläche 44 zu bilden. Die Fläche 43 hat derartige Ausnehmungen, daß sie einen hülsenartigen Dichtungsring 46 verschiebbar aufnehmen kann. Die Umfangsfläche 44 ist eine der Begrenzungsflächen einer Ringnut 45, die weiterhin durch eine Bodenfläche 47 und eine Schulterfläche 48 begrenzt ist. Die Flächen 47 und 48 liegen einander gegenüber und sind zu der Achse der Strömungsdurchgänge 16 konzentrisch gebildet.

In der Ringnut 45 ist eine Mehrzahl von auf dem Umfang in Abständen angeordneten Schraubenfedern 49 angeordnet. Ein Ende jeder Schraubenfeder 49 sitzt auf der Bodenfläche 47 und ein Teil des anderen Endes auf der Schulterfläche 48 auf. Die Abmessungen von Ringnut 45 und Schraubenfedern 49 werden ebenso gewählt, wie bei den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen.

Der Dichtungsring 46 ist auch bei diesem Beispiel hülsenartig und ist aus einem verhältnismäßig hartem nicht metallischen Material gebildet, das etwas elastisch ist, beispielsweise aus einem Polyamid. Der Dichtungsring 46 ist auf einem Trägerring 51 angeordnet, der aus einem zweckentsprechenden Metall gebildet sein kann und verhältnismäßig starr ist. Um einen festen Sitz des Dichtungsringes 46 auf dem Trägerring 51 zu gewährleisten, ist der Dichtungsring 46 mit einer Rippe 52 versehen, die in eine an dem Trägerring 51 gebildete Nut 53 eingreift.

Der Dichtungsring 46 kann auf zweckentsprechende Weise an den Trägerring 51 gebunden sein, beispielsweise mittels eines Klebemittels. Der Dichtungsring 46 ist vorzugsweise an Stelle oder zusätzlich zu einer solchen Bindung mit Schrumpfsitz an dem Trägering 51 angeordnet. Somit wird zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Teile zusammengesetzt werden, der Dichtungsring 46 auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, beispielsweise durch Eintauchen in kochendes Wasser, und der Trägerring 51 kann auf Umgebungstemperatur gehalten oder auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur gekühlt werden. Nachdem der erhitzte Dichtungsring 46 auf dem Trägerring 51 angeordnet ist, führt die Rückkehr dieser Teile auf die Umgebungstemperatur zu einem verhältnismäßig festen Sitz unter gleichzeitiger Vorspannung der Teile.

Das mit der Schieberplatte 11 in Eingriff tretende Ende des Dichtungsringes¹46 ist mit einem Einsatz 54 versehen, der aus verhältnismäßig weichem elastischem Material gebildet ist, beispielsweise einem zweckentsprechenden synthetischen Kautschuk oder einem anderen Elastomer.

Der Dichtungsring 46 ist mit Bezug auf den Haltering 39 und das Gehäuse 10 durch zweckentspre-

Claims

liegt. Die Schultern 76 und 77 können auf der Abstromseite des Schiebers aneinander anliegen, wenn die Schieberplatte durch das Druckdifferential in Richtung gegen die Abstromseite gedrückt wird.

Die Schraubenfedern 78 gemäß F i g. 6 sind wiederum in einer Ringnut 79 angeordnet und ihre Enden legen sich gegen eine Bodenfläche 81 der Ringnut 79 und eine Schulterfläche 82. Unter allen gewöhnlichen Betriebsbedingungen des Schiebers

chende Mittel abgedichtet, beispielsweise durch einen elastischen O-Ring 56. Der O-Ring 56 ist in einer Nut 57 auf dem Umfang des Dichtungsringes 46 angeordnet. Er steht mit einem glatten zylindrischen Abschnitt 43 α der Umf angsfläche 43 des Halteringes 39 in Verbindung.

Das von der Schieberplatte 11 entfernt liegende Ende des Dichtungsringes 46 ist mit einer ringförmigen Rippe 58 versehen. Die Rippe 58 hat einen

Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser io drücken die Schraubenfedern 78 gegen die ringförder Zylinderfläche 43 α ist, wodurch, wenn der Ring mige Endfläche 83 des Dichtungsringes 69. Der 46 in dem Haltering 39 angeordnet ist, eine be- Raum der Ringnut 79, der im allgemeinen von den trächtliche Kraft angelegt werden muß, um das eine Schraubenfedern 78 eingenommen wird, ist durch Ende des Dichtungsringes 46 in ausreichendem Maße einen Ansatz 84 des Dichtungsringes 69 teilweise zu verformen, um seinen Durchgang durch den zy- 15 umschlossen. Wenn der Dichtungsring 69 nicht mit lindrischen Abschnitt 43 α zu ermöglichen. Wenn sie einer Schieberplatte in Eingriff steht, nehmen die an Ort und Stelle gedrückt ist, schnappt die Rippe 58
in eine Ausnehmung 59 ein, wonach eine Verschiebung des Dichtungsringes 46 durch den Eingriff der
Rippe 58 mit einer ringförmigen Schulter 61 verhindert ist.

Der Dichtungsring 46 hat weiterhin derartige Abmessungen und ist so ausgebildet, daß eine ringförmige Schulter 62 geschaffen ist, die sich gewöhnTeile die in F i g. 6 wiedergegebenen Stellungen ein, und der Druck der Schraubenfedern 78 wirkt auf die Schulterfläche 82.

An Stelle der Verwendung eines Trägerringes, wie er in Fig. 5 wiedergegeben ist, wird bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ein Metallverstärkungsband 86 verwendet, welches den äußeren Umfang des Dichtungsringes 69 umgibt. Das Band 86 kann in lieh in einem Abstand zu einer an dem Haltering 39 35 einer in dem Außenumfang des Dichtungsringes 69 gebildeten ringförmigen Schulter 63 befindet. gebildeten Ausnehmung 87 aufgenommen sein, und

Die Abmessungen des Trägerringes 51 sind derart, es wird vorzugsweise auf dem Dichtungsring 69 daß ein Teil von ihm die Ringnut 45 allgemein um- durch Verfahren angeordnet, welche einen verhältschließt, in welcher die Schraubenfedern 49 ange- nismäßig festen Eingriff mit geringer Vorzusammenordnet sind. Zusätzlich kann die Ringnut 45 von 3° drückung des Polyamidmaterials gewährleisten. Beieinem ringförmigen Ablagerungsschutz 65 α um- spielsweise kann zu dem Zeitpunkt, zu welchem schlossen sein, der aus einemzweckentsprechendenMa- die Teile zusammengesetzt werden, der Dichtungsterial wie einem Polyamid, einem Polytetrafluoräthylen ring 69 auf eine verhältnismäßig niedrige Tempeod. dgl. gebildet ist und in einer in dem Haltering 39 ratur gekühlt und das Metallband 86 auf eine ergebildeten Ausnehmung 65 b gehalten ist. Wie aus 35 höhte Temperatur erhitzt werden, so daß das Baud F i g. 5 ersichtlich, sind der Trägerring 51 und der 86 bequem auf den Dichtungsring 69 in der Aus-Ablagerungsschutz 65 α in allgemein überlappender nehmung 87 angeordnet werden kann, bevor die Lage angeordnet. Teile wiederum die Umgebungstemperatur anneh-

Die Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist in vieler men. Dadurch wird ein Schrumpfsitz geschaffen, bei Hinsicht der vorbeschriebenen Ausführungsform 40 welchem das Band 86 gewöhnlich unter beträchtähnlich, sie unterscheidet sich jedoch dadurch, daß licher Spannung und der Dichtungsring 69 gewöhndie Anordnung der Teile umgekehrt ist. Ein Halte- lieh unter Druck steht. Solches Vorzusammendrükring 66 entspricht dem Haltering 39 gemäß F i g. 5 ken kann den Vorteil haben, daß die Abmessungen und ist in ähnlicher Weise in eine Gehäuseausneh- des Dichtungsringes 69 festgelegt sind, so daß Ändemung 67 herausnehmbar eingepaßt und mit Bezug 45 rangen der Abmessungen während des Betriebs des auf das Gehäuse abgedichtet, beispielsweise mittels Schiebers, beispielsweise durch Absorption von eines elastischen O-Ringes 68. Ein dem Dichtungs- Medien, Temperaturänderungen usw. vermieden ring 46 entsprechender Dichtungsring 69 ist wie- sind.

derum aus einem zweckentsprechenden verhältnis- Allgemein ist die Ausführungsform gemäß F i g. S

mäßig harten elastischen Material gebildet, beispiels- 50 verhältnismäßig hohen Betriebsdrücken angepaßt, weise einem Polyamid. Der Haltering 66 ist bearbeitet, während die Ausführungsform gemäß Fig. 6 etwas um eine Umf angsfläche 71 zu schaffen, auf welcher
der Dichtungsring 69 verschiebbar angeordnet ist.
Der Dichtungsring 69 ist mit Bezug auf den Haltering 66 durch einen elastischen O-Ring 72 abgedich- 55
tet. Der Dichtungsring 69 ist mit einer Rippe 73 an
seinem inneren Umfang versehen, die gewöhnlich
mit einer ringförmigen Schulter 74 an dem Haltering 66 im Eingriff steht, wodurch der Dichtungsring
69 gegen Verschiebung gehalten ist. Wie bei der 60
Ausführungsform gemäß F i g. 5 kann der Dichtungsring 69 durch Verformung auf dem Haltering 66
angeordnet werden, wodurch die Rippe 73 hinter die
ringförmige Schulter 74 schnappen kann. Der mit der
Schieberplatte in Eingriff tretende Endteil des Dich- 65
tungsringes 69 ist derart ausgebildet, daß eine Schulter 76 geschaffen ist, die gewöhnlich im Abstand zu
einer an dem Haltering 66 gebildeten Schulter 77

niedrigeren Betriebsdrücken angepaßt ist. Patentanspruch:

Dichtungsanordnung für Schieber oder Kugelhähne mit mindestens einem hülsenartigen Dichtungsring, der zwischen einer Seite eines Verschlußstückes und einem Gehäuse in eine zum Durchflußkanal konzentrische, zum Verschlussstück hin offene Gehäuseausnehmung, oder in eine entsprechende Ausnehmung eines in die Gehäuseausnehmung eingesetzten Dichtungshalteringes axial verschiebbar eingelegt ist und mit mehreren über den Umfang der Ausnehmung verteilt angeordneten Schraubenfedern, die an einer von dem Verschlußstück abgewandten Fläche des Dichtungsringes und an einer Fläche der Ausnehmung anliegen und den bzw. die

Dichtungsringe gegen das Verschlußstiick drükken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (z. B. 49) vorgespannt zwischen zwei sich gegenüberliegenden Flächen (z. B. 47, 48) einer am Umfang der Ausnehmung zur Aufnahme des Dichtungsringes (z. B. 46) angeordneten, nach innen zum Durchfluß-

kanal hin oder nach außen offenen Ringnut (z. B. 45) eingebaut sind, und die radiale Tiefe der Ringnut so bemessen ist, daß ihre dem Dichtungsring zunächst liegende, sich radial erstrekkende Fläche (z. B. 48) eine Breite hat, die kleiner ist als der Durchmesser der Schraubenfedern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 549/134

COPY \