DE1817614C3 - Dichtungseinsatz für einen Kugelhahn - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dichtungseinsatz für einen Kugelhahn mit in wenigstens einer Ebene senkrecht zur Durchflußrichtung geteiltem Gehäuse und einem das Kugelküken sowie die Dichtungen enthaltenden, in Richtung der Gehäusetrennebene bzw. der Gehäusetrennebenen ausbaubaren Gehäuseteil, wobei der Dichtungseinsatz aus im Bereich der Gehäusetrennebene oder Gehäusetrennebenen angeordneten zweiteiligen Haltescheiben besteht, von denen jede an ihrem Außenrand einen Dichtring zur Abdichtung der Gehäusetrennfugen trägt und am Innenrand einen Dichtring zur Anlage am Kugelküken zwischen ihren Teilen einschließt, während beide Teile der Haltescheibe aus im wesentlichen ebenen Blechscheiben bestehen, die je am Innenumfang Bördel aufweisen, zwischen welchen der gegen das Kugelküken abdichtende Dichtring abgedichtet und relativ zur Haltescheibe unverschieblich festgehalten ist, und wobei die beiden die Haltescheibe bildenden Blechscheiben gleichen Außendurchmesser aufweisen und dort gemeinsam von dem gegen die benachbarten Gehäuseteile abdichtenden Dichtring zusammengefaßt sind, nach Patent 16 75 433.

Die Haltescheiben aus Blech, bei weichen die Aufnahmestellen für die Dichtringe aus dem Blech geformt sind, weinen gegenüber starren, un ν erformbaren Haltescheiben wesentliche Vorteile auf. Diese Vorteile bestehen darin, daß bei Kugelhähnen mit solchen Haltescheiben eine Abdichtung nicht nur auf der stromabwärts liegenden Seite des Kugelkükens erzielt werden kann, sondern auch auf der stromaufwärts liegenden Seite. Wenn nämlich die Konstruktion des Kugelhahns derart ausgeführt ist, daß die in den Haltescheiben gelagerten Dichtringe zur Abdichtung am Kugelküken mit Vorpressung an dem Kugelküken aufliegen, wird so auch eine Abdichtung auf der stromabwärts gelegenen Kükenseite erzielt; diese Vorpressung kann entweder durch Abstützung der Ringe von außen mittels entsprechender Gehäuseteüe oder durch Verformung der aus Blech geformten Haltescheiben erzielt werden. Der bei höheren Drücken zur Abdichtung nötige Anpreßdruck zwischen Kugelküken und Dichtring ergibt sich dabei dadurch, daß der gegen das Kugelküken wirkende, von der Haltescheibe aufgenommene Druck des Mediums die Scheibe verformt und dadurch eine stärkere Anpressung des Dichtringes am Kugelküken hervorruft.

Bei gegebener Blechdicke der Haltescheibe kann der Druck natürlich so groß werden, daß sich die Haltescheibe im Bereich zwischen den Auflagestellen im Gehäuse und am Kugelküken sehr stark plastisch verformt und dadurch Schäden und Undichtheiten am Hahn entstehen. Dem könnte dadurch begegnet werden, daß man die Haltescheiben unverformbar und starr macht, was aber bedingt, daß die funktions- und herstellungsmäßigen Vorteile der Haltescheiben aus relativ dünnem Blech nicht mehr vorhanden sind.

Aus der OE-PS 2 57 311 ist ein Dichtungseinsatz bekannt, der eine zweiteilige Haltescheibe aufweist, die aus einem einen Federdruck auf den Dichtring ausübenden Metallring und einem weiteren Metallring besteht, der den Dichtring und den ersten Metaiiring abstützt, indem zwischen diesen beiden Metallringen der Dichtring aufgenommen wird. Eine Anpassung dieses abstützenden Ringes an aufzunehmende höhere Drükke ist nur sehr beschränkt oder gar nicht möglich. Ferner ist der abstützende Metallring in seiner Abstützfunktion beschränkt, weil er gleichzeitig die Funktion einer Gleitführung für den Dichtring besitzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dichtungseinsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch bei höheren Drücken die Vorteile einer verformbaren Haltescheibe aus relativ dünnem Blech beibehalten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Haltescheibe gegen das Kugelküken hin ein im Gehäuseteil gelagerter Abstützring vorgeschaltet ist, der im Bereich der Haltescheibe zwischen den beiden Aufnahmestellen für je einen Dichtring in einem an den Innendurchmesser des Abstützringes anschließenden Ringbereich im drucklosen Zustand Spiel zur Haltescheibe aufweist, so daß diese erst nach einer Verformung durch einen von der anderen Seite auf die Haltescheibe einwirkenden vorbestimmten Druck dort zur Anlage kommt.

Auf diese Weise kann die Haltescheibe aus Blech relativ dünn gemacht werden, die den Dichtring unter Vorspannung oder mil Hilfe abstützender Gehäuseteüe

gegen das Kugelküken drückt. Mit ansteigendem Druck ist eine Verformung der Haltescheibe aus Blech möglich und damit auch die nötige zusätzliche Anpressung des Dichtringes an das Kugelknken. Bei nach wunschbestimmbarem Druck bzw. Verformung der Haltescheibe liegt diese dann am \bstützring an, so daß bei weiterem Druckanstieg im Bereich des Abstützringes keine weitere Verformung der Haltescheibe möglich ist. Durch geeignete Wahl des Innendur.hmessers des Abstützringes kann allerdings erreicht werden, daß nach Anliegen der Haltescheibe am Stützring im Bereich innerhalb des Innendurchmessers des Abstützringes noch eine zusätzliche geringe Verformung der Haltescheibe auf'ritt.

Zur Steuerung des Durchbiegeverhaltens der Haltescheibe in Abhängigkeit vom Druck kann vorteilhaft ehe Konstruktion gewählt werden, bei welcher das Spiel zwischen Abstützring und Haltescheibe vom Innendurchmesser nach außen, gegebenenfalls bis zur gegenseitigen Berührung, abnimmt. Infolge der Durchbiegung der Haltescheibe unter dem von außen einwirkenden Druck wird sich dann der Anlagekreis der Haltescheibe am Abstützring mit zunehmendem Druck immer mehr gegen die Achse der Haltescheibe hin verlagern. Dabei kann durch Wahl der Spielabnahme die gewünschte Charakteristik der Anpressung des Dichtringes an das Kugelküken erzielt werden. In den meisten Fällen wird es genügen, wenn das Spiel linear abnimmt, was fertigungsmäßig Vorteile mit sich bringt. Für besondere Beanspruchungen wird es dagegen vorteilhaft sein, wenn das Spiel degressiv abnimmt, weil dann mit zunehmendem Druck die abgestützte Fläche der Haltescheibe stetig zunimmt. In diesem Falle muß natürlich gewährleistet sein, daß das Kugelküken nicht stromabwärts zu stark abwandert.

Die Erfindung wird nun an Hand zweier in den Abbildungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Kugelhahn, bei dem das Spiel zwischen Abstützring und Haltescheibc von innen nach außen linear abnimmt;

F i g. 2 den Ausschnitt A aus F i g. 1 in größerem Maßstab;

F i g. 3 zeigt den gleichen Ausschnitt wie F i g. 2 mit einem anderen Abstützring.

Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Kugelhahn besteht aus einem dreiteiligen Gehäuse 1, 2, wobei die Teilungsebenen 3 senkrecht zur Durchgangsrichtung im Bereich der beiden Dichtringe 4 zur Abdichtung gegen das Kugelküken verlaufen. In der Zeichnung ist nur der eine Dichtring zu sehen. Am mittleren Gehäuseteil 1 ist ein mit einer Durchgangsöffnung versehenes Kugelküken 5 angeordnet, das durch einen in diesem Gehäuseteil gelagerten Bewegungsbolzen 6 verdrehbar ist. Dieser Bewegungsbolzen ist durch einen P-Ring 7 gegen das Gehäuse abgedichtet und an seinem nach außen ragenden Ende mit einem Betätigungsgriff 8 verbunden, der mit einer Mutter 9 am Bewegungsbolzen festgehalten ist. Die mit dem Griff ausführbare Drehbewegung wird durch eine Anschlagscheibe 10 begrenzt, welche mit einem im mittleren Gehäuseteil t eingesetzten Anschlagstift H zusammenarbeitet. Der Bewegungsbolzen 6 weist außerdem eine Schulter 12 auf, die ihn gegen den im Hahn herrschenden Innendruck relativ zum Gehäuse festhält.

An den mittleren Gehäuseteil 1 schließen auf beiden Seiten Gehäuseendteile 2 an, wobei diese dreiteilige Gehäusekonstruktion durch Schraubenbolzen 13 zusammengehalten ist, die sich an den beiden Gehäuseendteilen abstützen und den mittleren Gehäuseteil 1 zwischen diesen Endteilen festhält. Die Dichtringe 4 zur Abdichtung gegen das Kugelküken 5 sind nahe dem Innenrand einer Haltescheibe angeordnet, die aus zwei Blechscheiben 14,15 besteht.

Diese beiden Blechscheiben 14, 15, welche gemeinsam die Haltescheibe bilden, weisen am Außenrand gleiche Durchmesser auf und greifen dort nebeneinander in einen radialen Einstich am Innenumiang eines gegen die beiden benachbarten Gehäuseteile abdichtenden Dichtringes 16 ein. Auf diese Weise werden die beiden Blechscheiben zusammengehalten. Die Blechscheiben 14,15 weisen am Innenrand je einen in axialer Richtung verlaufenden Bördel unterschiedlichen Durchmessers auf. In den Raum zwischen diesen beiden Bördel ist der gegen das Kugelküken abdichtende Dichtring 4 eingesetzt, der durch die Bördel, welche fast bis zur Kugelfläche reichen, sehr fest und an jeder Verformung behindert, festgehalten ist. Die aus den beiden Blechscheiben 14, 15 bestehende Haltescheibe bildet mit den beiden Dichtringen eine Einheit.

Neben der Haltescheibe ist kükenseitig ein Abstützring 17 vorgesehen, der sich in Richtung gegen das Kugelküken hin am Gehäuse abstützt. Im Bereich zwischen der Aufnahmestelle für die Abdichtung gegen das Gehäuse und des Dichtringes zur Abdichtung gegen das Kugelküken liegt der Abstützring nahe dem Abdichtring 16 an der Haltescheibe an. Nach innen zu erweitert sich dann das Spiel linear bis zum Innendurchmesser der Haltescheibe. Die Konstruktion ist also so, daß im drucklosen Zustand der Dichtring unter Pressung am Kugelküken anliegt; die Pressung ergibt sich in diesem Falle dadurch, daß sich die Haltescheibe im Bereich des Dichtringes am benachbarten Gehäuseendteil abstützt und die Vorpressung beim Anziehen der Schrauben hergestellt wird. Es wäre aber auch möglich, daß die Vorpressung des Dichtringes am Kugelküken allein durch Verformung der Haltescheibe aus Blech zustande kommt.

Falls sich nun bei geschlossenem Hahn auf die in F i g. 1 und 2 dargestellte Haltescheibe vom Gehäuseendteil 2 her Druck aufbaut, wird sich die Haltescheibe im Bereich zwischen innerem und äußerem Dichtring verformen und so die Pressung des Dichtringes auf das Kugelküken vergrößern. Die Abdichtung gegen den jeweils herrschenden Druck ist damit gesichert. Die Durchbiegung der Haltescheibe ist aber durch den Abstützring begrenzt, so daß keine unzulässigen Verformungen im Bereich zwischen den beiden Dichtringen auftreten können. Sobald sich die Haltescheibe zur Gänze bis zum Innendurchmesser des Abstützringes an diesen angelegt hat, ist eine weitere Verformung durch den Abstützring sicher verhindert. Die vom Abstützring zugelassene Verformung der Haitescheibe und damit des Dichtringes ist aber so groß, daß die Abdichtung im gesamten Betriebsbereich des Hahnes gesichert ist.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform des Ab-"Vützringes gezeigt. Die Berührungsfläche 18 des Abstützringes 19 ist mit der Haltescheibe 14, 15 so ausgebildet, daß sie im drucklosen Zustand die Haltescheibe so weit als möglich außen berührt; im Anschluß daran nimmt das Spiel gegen den Innenrand des Abstützringes progressiv zu. Im dargestellten Querschnitt ist dies daraus zu ersehen, daß die Berührungsfläche 18 mit der Haltescheibe im Schnitt ein Kreis ist, welcher die Haltescheibe nahe der äußeren EinsDannstelle berührt. Bei

Verformung unter einem vom anschließenden Gehäuseendteil auftretenden Druck wird sich der Berührungskreis zwischen Abstützring und Haltescheibe stetig verkleinern, und die axiale Verformbarkeit der Haltescheibe wird sich dementsprechend verringern, bis sie zur Gänze am Abstützring anliegt und nicht mehr weiter verformt werden kann. Es ergibt sich also eine kontinuierliche Abhängigkeit zwischen dem Ansteigen des abzudichtenden Drucks und der Anpressung des Dichtringes an das Kugelküken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dichtungseinsatz für einen Kugelhahn mit in wenigstens einer Ebene senkrecht zur Durchflußrichtung geteiltem Gehäuse und einem das Kugelküken sowie die Dichtungen enthaltenden, in Richtung der Gehäusetrennebene bzw. der Gehäusetrennebenen ausbaubaren Gehäuseteil, wobei der Dichtungseinsatz aus im Bereich der Gehäusetrennebene oder Gehäuseirennebenen angeordneten zweiteiligen Haltescheiben besteht, von denen jede an ihrem Außenrand einen Dichtring zur Abdichtung der Gehäusetrennfugen trägt und am Innenrand einen Dichtring zur Anlage im Kugelküken zwischen ihren Teilen einschließt, während beide Teile der HaJtescheibe aus im wesentlichen ebenen Blechscheiben bestehen, die je am liinenumfang Bördel aufweisen, zwischen welchen der gegen das Kugelküken abdichtende Dichtring abgedichtet und relativ zur Haltescheibe unverschieblich festgehalten ist, und wobei die beiden die Haltescheibe bildenden Blechscheiben gleichen Außendurchmesser aufweisen und dort gemeinsam von dem gegen die benachbarten Gehäuseteile abdichtenden Dichtring zusammengefaßt sind, nach Patent 16 75 433, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltescheibe (14,15) gegen das Kugelküken (5) hin ein im Gehäuseteil (1) gelagerter Abstützring (17) vorgeschaltet ist, der im Bereich der Halttscheibe zwischen den beiden Aufnahmestellen für je einen Dichtring (4, 16) in einem an den Innendurchmesser des Abstützringes anschließenden Ringbereich im drucklosen Zustand Spiel zur Haltescheibe aufweist, so daß diese erst nach einer Verformung durch einen von der anderen Seite auf die Haliescheibe einwirkenden vorbestimmten Druck dort zur Anlage kommt.

2. Dichtungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen Abstützring (17) und Haltescheibe (14, 15) vom Innendurchmesser nach außen, gegebenenfalls bis zur gegenseitigen Berührung, abnimmt.

3. Dichtungseinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel linear abnimmt.

4. Dichtungseinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel degressiv abnimmt.