DE1947863A1

DE1947863A1 - Elastic ball seal for pipe fittings and shaft seals

Info

Publication number: DE1947863A1
Application number: DE19691947863
Authority: DE
Inventors: Fritz Boelcker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1969-09-22
Publication date: 1971-04-01

Description

Elastische Kugelabdichtung fuer Rohrleitungsarmaturen und Wellenabdichtung. Elastic ball seal for pipe fittings and shaft seal.

Kugelgelenke, Kugelhaehne und Kugelabdichtungen finden im Rohrleitungsbau Anwendung und sind auf diesem Fachgebiet als ein Armaturen~ teil bekannt.Ball joints, ball valves and ball seals are used in pipeline construction Application and are known in the art as a fitting part.

Die Kugelabdichtung fuer rotierende Wellen ist bisher noch nicht be kannt und eignet sich besonders fuer langsam drehende Wellen mit grosser Durchbiegung. Wobei die Kugelabdichtung, die Funktion der Dicht tung und die seitliche Fuehrung der Welle uebernizmt. Die Kugel wird in diesem Falle ueber die Welle geschoben und dann auf der Welle befestigt, oder kann ein integrales Teil der Welle sein.The ball seal for rotating shafts is not yet available knows and is particularly suitable for slowly rotating shafts with a large deflection. Whereby the ball seal, the function of the seal and the lateral guide overtaken the wave. In this case the ball is pushed over the shaft and then attached to the shaft, or can be an integral part of the shaft.

Verschiedene Formen der Kugelabdichtungen sind bekannt. Diese Erfindung ist eine selbet-nachstellende Abdichtung einer Kugel, die in zwei Dichtungen gebettet ist, die Dichtungen sind gymmetrisch zur Kugelachse angeordnet und die Dichtungen sind ungleiohmaessig belastet und die Kugel unterliegt dimensionellen Aenderungen, durch Waermedehnung, etc.Various forms of ball seals are known. This invention is a self-adjusting seal for a ball embedded in two seals is, the seals are arranged gymmetrically to the ball axis and the seals are contaminated with vinegar and the ball is subject to dimensional changes, through thermal expansion, etc.

Dieses trifft besonders bei Kugelgelenken in Rohrleitungen zu und bei Wellenabdichtungen, die mit balligem Ansatz versehen sind und eine Kugelabdichtung haben, die einseitig axial belastet ist.This applies particularly to ball joints in pipelines and for shaft seals that are provided with a spherical shoulder and a ball seal that is axially loaded on one side.

Diese Dichtung kann aber auch in Kugelhaehnen Anwendung finden, besonders bei stark dynamisch belasteten Kugelhaehnen.This seal can also be used in ball valves, especially with ball valves that are heavily loaded dynamically.

Kugelgelenkabdichtungen mit unelastischen Dichtungen unterliegen der Wartung bei Dauerbetrieb da diese periodisch nachgestellt werden messen.Ball joint seals with inelastic seals are subject to the Maintenance in continuous operation as these are periodically readjusted measure.

Das Problem der s.Z. am Markt befindlichen Dichtungen ist : 1. Die Dichtungen sind bei Temperaturen ueber 2000C nicht elastisch gegen Waermedehnung und dynamischer Belastung. Die Waermedehnung oder dynamische Belastung durch Drnckstoesse, erzeugt gen permanente Verformungen der Dichtung, da die Belastung oft die Elastizitaetsgrenze des Dichtungsmaterials ueberschreitet.The problem of the s.Z. The seals available on the market are: 1. The Seals are not elastic against thermal expansion at temperatures above 2000C and dynamic loading. The thermal expansion or dynamic loading from pressure impacts, Generates permanent deformations of the seal, since the load often exceeds the elastic limit of the sealing material is exceeded.

2. Der geringste Abrieb der Dichtung kann nur durch Nachstellen der Dichtung ueber eine Vorspannvorrichtung erfolgen. 2. The slightest abrasion of the seal can only be achieved by readjusting the Sealing is done via a pretensioning device.

3. Federbelaste Dichtungen ( Federwirkung axial ) erreichen keine Dichtigkeit am Umfang des Dichtungsringes da sie sich in der zylindrischen Bohrung bewegen muessen. 3. Spring-loaded seals (axial spring effect) do not achieve any Tightness on the circumference of the sealing ring because it is located in the cylindrical bore have to move.

4. Bei Dichtungen mit elastischen Lippen, ist die zulaessige Druckbelastung der Lippen sehr gering, bei einer Ueberbelastung hat das die Verformung der Lippen zur Folge. 4. For seals with elastic lips, the permissible pressure load is very little of the lips; if overstrained, this results in deformation of the lips result.

3. Bei Wechselbelastung oder nach laengerem Gebrauch, durch Abrieb und plastischer Verformung, schwimmt die Kugel in den Dichtungen und eine 100% ige Abdichtung ist nicht mehr moeglich. 3. With alternating loads or after prolonged use, due to abrasion and plastic deformation, the ball floats in the seals and a 100% Sealing is no longer possible.

Die nachstehende Erfindung, beschrieben nach Fig. 1 hat folgende Aufgabe a) Die Kugel 6 in den Dichtungsringen 3,3a zu Fuhren und die Nicht tungsringe 3,3a sollen als Drucklager fungieren.The following invention, described with reference to Fig. 1, has the following object a) To guide the ball 6 in the sealing rings 3,3a and the non-processing rings 3,3a should act as a thrust bearing.

b) Die Kugel 6 und die Bohrung 8 am Umfang abzudichten, damit kein Medium zwischen Dichtungsring 3,3a und der Kugelober flaeche und Bohrungsumfang entweichen kann. b) To seal the ball 6 and the hole 8 on the circumference, so that no Medium between the sealing ring 3,3a and the upper surface of the ball and the circumference of the bore can escape.

Es wird selbstverstaendlich immer ein Film des Mediums zwischen Kugel 6 und Dichtungsringen 3,3a bilden. Dieser Film hat aber die Aufgabe als Schmiermittel zwischen den Komponenten zu wirken. It goes without saying that there will always be a film of the medium between the spheres 6 and sealing rings 3,3a form. But this film has the function of a lubricant to act between the components.

Mittels der Erfindung werden folgende Vorzuege erreicht : 1. Der Dichtungsring 3, der in den Formring 4 gebettet ist, erhaelt durch den konischen Federring 5 eine permanente Vorspannung, die sich am Umfang gleichmaessig verteilt, und legt sich daher fest an den Kugelumfang der Kugel 6 an.The following advantages are achieved by means of the invention: 1. The sealing ring 3, which is embedded in the molded ring 4, is given a by the conical spring ring 5 permanent pretension, which is evenly distributed around the circumference, and subsides therefore firmly to the circumference of the ball 6.

2. Durch die permanente Vorspannung kann sich der Dichtungsring 3,3a den dinensionellen Aenderungen der Kugel 6 besser anpassen, die durch Temperaturaenderungen des Durcbflnssmediums entstehen. 2. Due to the permanent preload, the sealing ring 3, 3a better adapt to the dimensional changes of the ball 6, which are caused by temperature changes of the flow medium arise.

3. Durch die permanente Vorspannung wird der Abrieb der Dichtungsringe 3,3a kompensiert und gleichzeitig die plastische Verformung, die durch Druckstoesse entsteht, wird ausgeglichen. 3. The permanent preload reduces the abrasion of the sealing rings 3,3a compensates and at the same time the plastic deformation caused by pressure surges arises, is balanced.

4. Der konische Federring 5 hat die weitere Aufgabe, ein Entweichen des Durchflussmediums zwischen dem Formring 4 und der zylindrischen Bohrung 8 zu verhindern. Dieses wird durch Kantenpressung des konischen Federringes 3 gegen den Formring 4 und den Boden der zylindrischen Bohrung 8 erreicht. 4. The conical spring ring 5 has the further task of escaping of the flow medium between the form ring 4 and the cylindrical bore 8 impede. This is by pressing the edge of the conical spring ring 3 against the Form ring 4 and the bottom of the cylindrical bore 8 reached.

( Diese Erfindung steht in Zusammenhang mit der Gebrauchsmusteranmeldung vom 24.4. 1969 unter dem Aktenzeichen G 69 16 431.4-7301, der oben genannten Person.) Beschreibung : Fig. 1 Durch Anziehen der Mutter 1, des Bolzens la, mit einem bestimmten Drehmoment, wird die entstehende Kraft ueber die Vorspannvorrichtung 2 auf den Dichtungsring 3a uebertragen. Diese Kraft setzt sich durch Flaechenpressung von 3a ueber die Kugel 6 fort und von der Kugel 6 auf den Dichtungsring 3. Diese Vorspannung wird von dem Formring 4 aufgenommen und in den konischen Federring 5 weitergeleitet, in das Gehaeuse 7 wird die erforderliche Gegenkraft des Federringes 5 geleitet.(This invention is related to the utility model application from 24.4. 1969 under the file number G 69 16 431.4-7301, the person named above.) description : Fig. 1 By tightening the nut 1, the bolt la, with a certain torque, the resulting force is applied to the sealing ring via the pretensioning device 2 3a transferred. This force is spread over the ball by surface pressure of 3a 6 away and from the ball 6 to the sealing ring 3. This bias is from the Form ring 4 received and passed into the conical spring ring 5, in the housing 7, the required counterforce of the spring ring 5 is passed.

Der konische Federring 5 ist scharfkantig ausgefuehrt und wird am Boden der zylindrischen Bohrung 8 so unterstuetzt, dass dieser eine Biegespan nung durch die Vorspannung erfaehrt. Der konische Federring 5 beschreibt dabei einen elastischen Federweg.The conical spring ring 5 is sharp-edged and is on The bottom of the cylindrical bore 8 is supported in such a way that it has a bending stress experienced by the preload. The conical spring ring 5 describes one elastic travel.

Das Medium, das s durch- die, an der zylindrischen Bohrung 9 und 10 anschliessende, nicht dargestellte Rohrleitung fliesst, erzeugt einen statischen und dynamischen Innendruck (pSspd), der den Dichtungsring 3 um die Kraft (pS+pd) F - Vorspannung entlastet ( FsFlaeche des lichten Durchmessers, des Dichtungsringes 3 ) und its den Dichtungsring 3a belastet ( Ps+ ) ) F#Vorspannung. Durch die Vorspannung des Federringes 5 erfaehrt -der Dichtungsring 3a auch im Drucklosen Zustand einen Anpressdruck, dieser entspricht der inneren Energie des Federringes 5, der sich ueber den Formring 4, ueber den Dichtungsring 3 auf die Kugel 6 fortpflanzt.The medium, which s through, at the cylindrical bore 9 and 10 subsequent pipeline, not shown, flows, creates a static and dynamic internal pressure (pSspd), which increases the sealing ring 3 by the force (pS + pd) F - preload relieved (Fs area of the clear diameter, of the sealing ring 3) and the sealing ring 3a is loaded (Ps +)) F # preload. Because of the bias of the spring ring 5 experiences -the sealing ring 3a even in the unpressurized state Contact pressure, this corresponds to the internal energy of the spring ring 5, which via the shaped ring 4, via the sealing ring 3 onto the ball 6.

Der Federring 5 reguliert und gleicht alle dimensionellen Schwankungen aus, sowie die Druckschwankungen im System, die sonst zu groesseren Leckraten fuehren.The spring ring 5 regulates and compensates for all dimensional fluctuations as well as the pressure fluctuations in the system, which otherwise lead to higher leak rates.

Patentansprueche nach Fig. 2- Claims according to Fig. 2-

Claims

S C HU TZANSPRlJ CHE 1. Elastic ball seal for pipe fittings and shaft seal, noting that the sealing ring 3 a permanent preload, due to the internal energy of the axially loaded conical Spring ring 5, received.

2. Elastic ball seal according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the conical spring ring 5 is pressed against by edge pressure the shaped ring 4 and the bottom of the cylindrical bore 8 produces a sealing effect, those using the static internal pressure or, in the case of a vacuum, using them the static external pressure, an escape or an entry of the medium between Form ring 4 and cylindrical bore 8 prevented.

L e r s e i t e