DE19710077A1

DE19710077A1 - Seal for rotating water tap

Info

Publication number: DE19710077A1
Application number: DE1997110077
Authority: DE
Inventors: Gerd Kraft
Original assignee: TEG MBH
Current assignee: TEG MBH
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-17

Abstract

The sealing system for a rotating water tap, and the like, has a seal and bearing mounting (11) of plastics in the ring zone (8), together with a seal (14) with a spring character, and a mounting bush (15). The depth of the ring zone (8) is defined by a transit surface (9), between the housing opening (10) for the tap shaft (4) and the wall surface of the ring zone (8). The transit surface (9) is at an angle to the tap shaft, with the seal/mounting unit (11) against the surfaces of the transit (9) and the shaft (4), with a thin-walled section at the shaft (4) and a thick-walled section (12) at the transit surface (9) and shaft (4), which prevents contact between the sprung seal unit (14) and shaft (4). The sprung seal (14) is of graphite or an elastomer. The seal/mounting unit (11) is of polytetrafluorethylene (PTFE). A sealing ring can be of graphite, with PTFE as a thin-walled sliding material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für drehbare Schaltwellen von Armaturen.The invention relates to a seal for rotatable switching shafts of fittings.

Schaltwellenabdichtungen werden häufig bei Klappen oder Kugelhähnen verwendet. Durch die EP-A-0 411 652 ist eine Schaltwellenabdichtung bekannt, bei der eine Schaltwelle unter der Wirkung eines Federelementes mit einem im Durchmesser größeren Abschnitt an einer Dichtung anliegt und die Feder diese Teile dichtend gegen eine Gehäuseseite preßt. Da eine solche Dichtung für sich allein nicht ausreicht, um die bei solchen Schaltwellen durch die TA-Luft geforderten hohen Dichtheitskriterien zu erfüllen, ist bei der Schaltwelle eine weitere Dichtung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist eine Abdichtung angebracht, die von der Außenseite des Gehäuses her in einen die Schaltwelle umgebenden Ringraum einbringbar ist. Ein O-Ring dichtet gegenüber dem Gehäuse ab. Die Abdichtung besteht aus einem karbonverstärkten PTFE-Kunststoff und wird durch einen an der Gehäuseaußenseite befestigten Flansch in den die Schaltwelle umgebenden Ringraum gepreßt.Switching shaft seals are often used for butterfly valves or ball valves. From EP-A-0 411 652 a switching shaft seal is known in which one Switch shaft under the action of a spring element with a diameter Larger section abuts a seal and the spring seals these parts against presses one side of the housing. Since such a seal alone is not sufficient to the high tightness criteria required by TA-Luft for such control shafts meet, a further seal is provided on the selector shaft. For this purpose a seal attached from the outside of the housing into a Switching shaft surrounding annular space can be introduced. An O-ring seals against that Housing. The seal consists of a carbon-reinforced PTFE plastic and is inserted through a flange attached to the outside of the housing Switching shaft surrounding annular space pressed.

Da aber auch PTFE-Kunststoffe zum Fließen neigen und abnutzen, vergrößert sich nach einer gewissen Betriebsdauer der Dichtungsspalt zwischen der Abdichtung und der Schaltwellenoberfläche, wodurch eine Undichtigkeit eintritt. Das Dichtungselement, welches zwischen einem im Durchmesser größeren Wellenbund der Schaltwelle und der Gehäuseinnenseite montiert ist, besteht ebenfalls aus PTFE. However, since PTFE plastics also tend to flow and wear, this increases after a certain period of operation the sealing gap between the seal and the shaft surface, causing a leak. The sealing element, which is between a larger shaft collar of the selector shaft and the inside of the housing is also made of PTFE.

Die Schaltwelle liegt mit einem Schaltwellenbund unter dem ständigen Einfluß einer Feder an der Dichtung an, wodurch der Kunststoff noch schneller zum Fließen neigen wird. Dadurch verändert sich der Dichtspalt und Undichtigkeiten werden die Folge einer solchen federnden Anpressung einer Schaltwellenabdichtung sein.The selector shaft is under the constant influence of a selector shaft collar Spring on the gasket, causing the plastic to flow even faster becomes. This changes the sealing gap and leaks become the result such a resilient pressure of a switching shaft seal.

Ein ähnliches Problem besteht bei einer Schaltwellenabdichtung, wie sie durch die DE-A-44 19 426 bekannt ist. Dort findet ebenfalls eine unter der Wirkung eines Federelementes stehende Schaltwelle Verwendung, welche mit einem im Durchmesser größeren Wellenabschnitt ein Dichtungselement gegen eine Gehäuseinnenseite anpreßt. Aufgrund einer Kammerung dieses Dichtungselementes wird ein Fließen desselben zu verhindern versucht. Zusätzliche und in die Schaltwelle integrierte O-Ring-Ab dichtungen sollen bei einem Nachlassen der Federwirkung noch für eine zusätzliche Sicherheit sorgen. Beim Abbau der Federwirkung sind solche Dichtungen jedoch in ihrer Wirkung gefährdet.A similar problem exists with a switching shaft seal, as is caused by the DE-A-44 19 426 is known. There is also one under the effect of a Spring element standing control shaft use, which with a diameter larger shaft section a sealing element against an inside of the housing presses. Due to the chambering of this sealing element, there is a flow tried to prevent it. Additional O-Ring-Ab integrated in the selector shaft If the spring action diminishes, seals should still work for one provide additional security. Such seals are used when the spring action is reduced however, its effectiveness is endangered.

Auch die DE-A-44 30 181 verwendet eine Schaltwellenabdichtung, bei der die Schaltwelle unter dem Einfluß eines Federelementes dichtend gegen ein im Querschnitt L-förmiges Dichtungselement gepreßt wird. Auch hier ist die Funktionssicherheit abhängig von der auf die Schaltwelle einwirkenden Feder.DE-A-44 30 181 also uses a switching shaft seal in which the Switch shaft under the influence of a spring element sealing against an im Cross-section L-shaped sealing element is pressed. Here too is the Functional reliability depends on the spring acting on the selector shaft.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für Schaltwellen mit hohen Schaltzahlen eine zuverlässige Abdichtung bei gleichzeitig geringen Drehmomenten zu entwickeln.The invention is based on the problem for switching shafts with high switching numbers to develop a reliable seal with low torque.

Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1. Die Anpressung der Schaltwellendichtung erfolgt hier unter Verzicht auf zusätzliche äußere Federelemente. Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß solche Federelemente aus einem falschen Sicherheitsverständnis heraus im allgemeinen überdimensioniert sind und eine zu hohe Anpreßkraft auf die Dichtungen erzeugen. Daraus resultieren höhere Reibungskräfte zwischen der Schaltwelle und den daran anliegenden Lagerelementen bzw. den Dichtungselementen. Diese Reibungskräfte haben wiederum ein höheres Drehmoment zur Folge, wodurch beim Betätigen einer Schaltwelle auch größere Kippmomente entstehen. Die Dichtung neigen daher eher zum Ausschlagen. Nachteiliger ist jedoch die Eigenschaft, daß die höheren Kräfte das Fließverhalten der Kunststoffe beschleunigen und eine schnellere Undichtigkeit bewirken.This problem is solved with the features of claim 1 The switching shaft seal is pressed on without any additional external ones Spring elements. According to the invention it was recognized that such spring elements a wrong understanding of security are generally oversized and generate excessive pressure on the seals. This results in higher ones Frictional forces between the selector shaft and the bearing elements attached to it or the sealing elements. These frictional forces have a higher one Torque result, which also larger when operating a selector shaft Tipping moments arise. The seal therefore tends to knock out. A disadvantage, however, is the property that the higher forces affect the flow behavior of the Accelerate plastics and cause a faster leak.

Beim Erfindungsgegenstand wird dagegen eine durch ein äußeres Anpreßmittel erzeugte statische Anpreßkraft, beispielsweise durch eine die Schaltwelle in ihrer Position haltende Mutter, von der Lagerbuchse auf das Dichtungselement übertragen. Das Dichtungselement ist aus einem Material ausgewählt, welches eine eigene Federwirkung besitzt und infolge der Anpreßkraft eine Federeigenschaft aufbaut. Diese Federwirkung des Dichtungselementes wird benutzt, um das Dichtungs- und Lagerelement dichtend an die Schaltwellenoberfläche zu pressen. Je nach Ausbildung des Dichtungs- und Lagerelementes kann dieses auch gleichzeitig dichtend am Gehäuse anliegen. Somit wirkt auf die Schaltwelle nur im Bereich der Dichtung eine anpressende Kraft ein, während die Schaltwelle selbst spielfrei eingestellt wird. Dies bewirkt eine hohe Leichtgängigkeit der aufeinander gleitenden Teile bei gleichzeitig permanent wirkender Anpreßkraft auf das Dichtungs- und Lagerelement. Diese geringe Anpreßkraft reduziert in entscheidendem Maße das Fließverhalten des Kunststoffes, wodurch die Dichtung erheblich längere Standzeiten aufweist. Die Ausfallsicherheit der Armatur wird somit entscheidend verbessert. Die schräg verlaufende Übergangsfläche wirkt dabei unterstützend auf die Kräfteverteilung innerhalb des Dichtungsraumes. Mit geringen von außen aufgebrachten und auf die Dichtung einwirkenden Anpreßkräften wird innerhalb des Dichtungsraumes eine günstige Kräfteverteilung erreicht, durch eine zuverlässige und trotzdem geringe Belastung der Schaltwellenabdichtung erfolgt.In the case of the subject matter of the invention, on the other hand, an external pressure means generated static contact pressure, for example, by the shift shaft in their Position nut, transferred from the bearing bush to the sealing element. The sealing element is selected from a material that has its own Has spring action and builds up a spring property due to the contact pressure. This Spring action of the sealing element is used to seal and Press the bearing element sealingly against the surface of the selector shaft. Depending on the training of the sealing and bearing element, this can also seal at the same time Housing. This means that one only acts on the selector shaft in the area of the seal pressing force while the selector shaft itself is set without play. This causes high smoothness of the sliding parts at the same time permanent contact pressure on the sealing and bearing element. This minor Contact pressure significantly reduces the flow behavior of the plastic, whereby the seal has a significantly longer service life. The resilience of the Valve is thus significantly improved. The sloping transition area has a supporting effect on the distribution of forces within the sealing space. With low pressure applied from outside and acting on the seal a favorable distribution of forces is achieved within the seal space by a reliable and yet low load on the selector shaft seal.

Sollte die Schaltwelle nach sehr großen Schaltzahlen in ihrer Betätigung zu leichtgängig geworden sein, dann kann durch einfaches Nachstellen die statische Anpreßkraft auf das Dichtungselement reguliert werden und der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt werden. Should the selector shaft operate after very large numbers of operations have become easy to move, then the static Contact pressure on the sealing element can be regulated and the original condition be restored.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2, wonach das Dichtungs- und Lagerelement im Querschnitt aus einem dickwandigen dreieckigen Abschnitt und einem daran angrenzenden dünnwandigen und/oder keilförmigen Abschnitt besteht, hat zur Folge, daß bei geringen Anpreßdrücken eine sichere Anpressung an die Schaltwelle, den umgebenden Ringraum und das Dichtungs- und Lagerelement stattfindet. Durch die schräg verlaufende Übergangsfläche ergibt sich eine dichtende Kantenpressung bei geringer Dichtflächenbelastung.The embodiment according to claim 2, according to which the sealing and bearing element in Cross section of a thick-walled triangular section and an attached to it adjacent thin-walled and / or wedge-shaped section, has the consequence that at low contact pressures a safe pressure on the selector shaft, the surrounding annulus and the sealing and bearing element takes place. Through the oblique transition surface results in a sealing edge pressure low sealing surface load.

Dies unterstützen die Ausgestaltungen der Ansprüche 3 und 4, wonach das Dichtungs- und Lagerelement mit dem dickwandigen dreieckigen Abschnitt an der Übergangsfläche, der Schaltwelle und dem Dichtungselement anliegt und wonach das Dichtungs- und Lagerelement mit dem dünnwandigen und/oder keilförmigen Abschnitt an der Schaltwelle und am Dichtungselement anliegt. Somit wird der größere Teil der zur Verfügung stehenden und vom Dichtungselement ausgehenden Anpreßkräfte auf den dünnwandigen und/oder keilförmigen und damit nachgiebigeren Abschnitt des Dichtungs- und Lagerelementes übertragen. Damit wird der an der Schaltwelle anliegende und einer Relativbewegung ausgesetzte dünnwandige oder keilförmige Abschnitt stärker angepreßt als der am Gehäuse anliegende und nur statisch belastete, dickere und im Querschnitt dreieckige Abschnitt des Dichtungs- und Lagerelementes.This is supported by the embodiments of claims 3 and 4, according to which the sealing and bearing element with the thick-walled triangular section on the Transition surface, the control shaft and the sealing element is applied and after that Sealing and bearing element with the thin-walled and / or wedge-shaped section abuts the control shaft and the sealing element. Thus, the greater part of the available and starting from the sealing element contact forces the thin-walled and / or wedge-shaped and thus more flexible section of the Transfer sealing and bearing element. So that is on the shift shaft adjacent and exposed to a relative movement thin-walled or wedge-shaped Section pressed more tightly than the one lying against the housing and only statically loaded, thicker and triangular section of the sealing and Bearing element.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung besteht das Dichtungselement aus Graphit oder aus einem Elastomer. Infolge von Lufteinschlüssen verfügt Graphit über ein eigenes Federverhalten. Dies wird ausgenutzt, um mit Hilfe der bei der Montage aufgebrachten äußeren Anpreßkräfte auf das Dichtungselement eine davon ausgehende Anfederungswirkung auf das Dichtungs- und Lagerelement auszuüben. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich durch die Maßnahme, das Graphit des Dichtungselementes nicht direkt an der Schaltwelle, sondern nur an dem Dichtungs- und Lagerelement anliegen zu lassen. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen der Schaltwelle und dem Graphit des Dichtungselement verhindert, was zur Folge hat, daß keine Abnutzung am federnd wirkenden Dichtungselement entsteht. Infolgedessen bleibt die davon ausgehende Anpreßkraft erhalten und damit die Dichtwirkung bestehen. Die Wartungsfreiheit einer solchen Armatur kann somit in entscheidender Weise verbessert werden.According to further embodiments of the invention, the sealing element consists of Graphite or from an elastomer. Due to air pockets, graphite has its own spring behavior. This is exploited to help with the assembly applied external pressure forces on the sealing element one of them exert a resilient effect on the sealing and bearing element. An additional advantage results from the measure, the graphite of the Sealing element not directly on the control shaft, but only on the sealing and bearing element. This will cause a relative movement between the switching shaft and the graphite of the sealing element prevented, which has the consequence that there is no wear on the resilient sealing element. Consequently the resulting contact pressure is retained and thus the sealing effect consist. The freedom from maintenance of such a valve can therefore be decisive Way to be improved.

Erfindungsgemäß wurde also ein entgegengesetzter Lösungsweg beschritten, als er bisher üblich ist. Infolge der in einer Armatur herrschenden Druck-, Temperatur- und Reibungsverhältnisse können die Dichtwerkstoffe an einer Schaltwelle ankleben. Bei einer danach stattfindenden Betätigung würde der Dichtwerkstoff reißen oder beschädigt werden, wodurch Undichtigkeiten entstehen. Bisher werden bei Verwendung von Graphit als Werkstoff für Dichtungselemente dem Graphit besondere Gleitwerkstoffe beigemischt, um damit ein Ankleben an der Oberfläche einer Schaltwelle zu verhindern. Dies funktioniert jedoch nur für eine geringe Anzahl von Betätigungen der Schaltwelle.According to the invention, an opposite approach was taken than he is common so far. As a result of the pressure, temperature and Frictional conditions can adhere the sealing materials to a selector shaft. At a subsequent operation would tear the sealing material or be damaged, causing leaks. So far, at Use of graphite as a material for sealing elements, the graphite special Sliding materials are added to prevent them from sticking to the surface of a To prevent shift shaft. However, this only works for a small number of Actuations of the selector shaft.

In entsprechender Weise wirkt die Ausgestaltung gemäß Anspruch 7. Danach besteht das Dichtungs- und Lagerelement aus einem PTFE-Kunststoff, während das Dichtungselement aus Graphit besteht. Die im Querschnitt dünnwandige oder keilförmige Fläche des Dichtungs- und Lagerelementes bewirkt bei einer Wärmeausdehnung des PTFE-Materiales, insbesondere bei der durch die Keilform bedingten Konizität des dünnwandigen Abschnittes, eine resultierende Kraft, die radial auf das aus Graphit bestehende Dichtungselement einwirkt. Dadurch entsteht eine Wechselwirkung, mit deren Hilfe eine unterstützende und somit zuverlässig dichtende Anpressung an der Schaltwellenoberfläche stattfindet.The configuration according to claim 7 acts in a corresponding manner the sealing and bearing element made of a PTFE plastic, while the Sealing element made of graphite. The thin-walled in cross section or wedge-shaped surface of the sealing and bearing element causes at Thermal expansion of the PTFE material, especially in the wedge shape conditional taper of the thin-walled section, a resulting force that is radial acts on the sealing element made of graphite. This creates one Interaction, with the help of a supportive and thus reliable sealing Pressure takes place on the surface of the switching shaft.

Die im Anspruch 8 beschriebene Ausgestaltung, wonach das Dichtungselement am Dichtungs- und Lagerelement und an der Gehäusewand anliegt und durch die Lagerbuchse sowie darauf einwirkende statische Anpreßmittel anpreßbar ist, hat den Vorteil der genauen Einstellung der in der Dichtung herrschenden Reibungskräfte und bewirkt somit eine Reduzierung des für die Betätigung notwendigen Drehmomentes bzw. der Kräfte.The embodiment described in claim 8, according to which the sealing element on Sealing and bearing element and against the housing wall and through the Bearing bushing and static pressure means acting on it can be pressed Advantage of the precise setting of the friction forces and prevailing in the seal thus causes a reduction in the torque required for actuation or the forces.

Dazu sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß die Anpreßmittel als Schraub- oder Spannelemente ausgebildet sind.For this purpose, a further embodiment provides that the pressing means as screw or Clamping elements are formed.

Das Merkmal gemäß Anspruch 10, wonach die Lagerbuchse druckausübend auf das Dichtungselement und/oder auf das Dichtungs- und Lagerelement einwirkt, erlaubt ebenfalls eine Kontrolle der Anpreßkräfte. Dies unterstützt eine weitere Ausführungsform, bei der die Lagerbuchse über eine Ausnehmung in Form einer Aufnahme, Freistich, Absatz oder ähnliches für das freie Ende des dünnwandigen und/oder keilförmigen Teiles des Dichtungs- und Lagerelementes verfügt. Das freie Ende des im Querschnitt dünnwandigen und/oder keilförmigen Bereiches erstreckt sich in die Lagerbuchse hinein. Damit besteht die Möglichkeit zur Regelung der einwirkenden Anpreßkraft sowie zur Kammerung des Dichtungselementes. Durch entsprechende Gestaltung der Abmessungen und unter Berücksichtigung der Toleranzen ist eine genaue Verteilung der einwirkenden Anpreßkräfte möglich. Die Lagerbuchse kann somit nur auf das Dichtungselement einwirken oder auch auf Dichtungs- und Lagerelement. Die Querschnittsform des Dichtungselementes ist durch winklig zueinander angeordnete Flächen bestimmt, wobei vorzugsweise quadratische, rechteckige oder trapezförmige Formen bevorzugt werden. Diese Maßnahme dient ebenfalls der Minimierung übermäßiger Anpreßkräfte bei gleichzeitiger Gewährleistung einer für eine hohe Dichtheit notwendigen konstanten Anpreßkraft.The feature of claim 10, according to which the bearing bush exerting pressure on the Sealing element and / or acting on the sealing and bearing element allowed also check the contact pressure. This supports another Embodiment in which the bearing bush has a recess in the form of a Admission, undercut, paragraph or similar for the free end of the thin-walled and / or wedge-shaped part of the sealing and bearing element. The free End of the thin-walled and / or wedge-shaped region extends in cross section into the bearing bush. There is thus the possibility of regulating the acting contact force and for chambering the sealing element. By appropriate design of the dimensions and taking into account the Tolerances allow an exact distribution of the contact pressure. The Bearing bush can thus only act on the sealing element or on Sealing and bearing element. The cross-sectional shape of the sealing element is through surfaces arranged at an angle to one another, preferably square, rectangular or trapezoidal shapes are preferred. This measure serves also minimizing excessive contact forces while guaranteeing a constant contact pressure necessary for high tightness.

Bei Armaturen, bei denen eine Ausblaßsicherung vorgesehen ist, findet eine Schaltwelle mit zusätzlichen, im Durchmesser größeren Wellenbund Verwendung. Der Wellenbund verhindert dabei ein Herausdrücken der Schaltwelle durch einen unzulässigen Überdruck innerhalb des Gehäuses. Dies kann bei einem eventuellen Anlagenstörfall auftreten und dient zur Sicherheit für das Bedienungspersonal. Das erfindungsgemäße Dichtungsprinzip kann auch bei der Dichtung verwendet werden, die zwischen Wellenbund und Gehäuseinnenseite angeordnet ist. Dazu sieht Anspruch 13 vor, daß der Dichtungsring aus zwei verschiedenen Materialien mehrteilig ausgebildet ist, daß der einen gleichen oder größeren Volumenanteil aufweisende Teil aus einem federnde Eigenschaften aufweisenden Material besteht und daß der einen gleichen oder kleineren Volumenanteil aufweisende Teil aus einem Gleiteigenschaften aufweisenden Material besteht. Dies ermöglicht eine größtmögliche Ausnutzung der anpreßenden Kräfte, indem das Material mit den federnden Eigenschaften überwiegend Verwendung findet. Somit kann der zur Verfügung stehende Material querschnitt überwiegend zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Anpreßkräfte benutzt werden.In the case of fittings in which a blowout protection is provided, one is found Switch shaft with additional, larger diameter shaft collar use. Of the The shaft collar prevents the selector shaft from being pushed out by a impermissible excess pressure inside the housing. This can be the case with a possible System failure occurs and serves for safety for the operating personnel. The sealing principle according to the invention can also be used in the seal, which is arranged between the shaft collar and the inside of the housing. To do this sees claim 13 ago that the sealing ring made of two different materials in several parts it is formed that the part having the same or a larger proportion by volume consists of a resilient material and that one same or smaller volume fraction part from a sliding properties having material. This enables the greatest possible utilization of the pressing forces by the material with the resilient properties mainly used. Thus, the material available cross-section mainly for generating and maintaining the contact pressure to be used.

Die Ausgestaltungen der Ansprüche 14 bis 18 schützen den Dichtungsring vor Verschleiß und damit vor dem Verlust der eigenen federnden Eigenschaften. An derjenigen Stelle, an der mit einer Relativbewegung zwischen drehbarer Schaltwelle bzw. Wellenbund und stillstehendem Gehäuse zu rechnen ist, wird der Dichtungsring vor einer Relativbewegung geschützt. Dessen federnde Eigenschaften aufweisende Materialanteil kann dabei selbst stillstehend oder rotierend angeordnet sein. Es wird jedoch sichergestellt, daß für denjenigen Anwendungsfall' bei dem während einer längeren Stillstandsperiode aufgrund der herschenden Betriebsbedingungen mit einem Ankleben oder Anbacken zu rechnen ist, am eigentlichen Ort der Relativbewegung ein Material mit guten Trenneigenschaften benutzt wird. Dies schützt den federnde Eigenschaften aufweisenden Materialanteil vor dem Ankleben und einem dadurch bedingten Verschleiß und Beschädigung bei einer danach stattfindenden Drehbewegung. Ein Materialabtrag könnte zu einer Rißbildung führen, damit Undichtigkeiten hervorrufen und würde die Vorspannung im Dichtungsring aufheben. Für den Dichtungsring sehr gut geeignet sind eine Paarung aus einem großvolumigen Teil aus Graphit und einem kleineren Volumenanteil aus einem PTFE-Werkstoff. Letzterer verfügt über gute Gleiteigenschaften bei gleichzeitig guter Trennwirkung und schützt damit den federnden Graphit vor einem Ankleben. Der Graphitteil kann je nach konstruktiven Aufbau ganz oder teilweise durch den PTFE vor einer Relativbewegung geschützt werden. Bei einem nur teilweisen Schutz ist der ungeschützte Teil so anzuordnen, daß der Graphit gefahrlos mit dem Gehäuse oder einem Schaltwellenteil verkleben kann.The embodiments of claims 14 to 18 protect the sealing ring Wear and thus before the loss of its own resilient properties. On the point at which there is a relative movement between the rotatable selector shaft or shaft collar and stationary housing is to be expected, the sealing ring protected from relative movement. Whose resilient properties The proportion of material can itself be arranged to be stationary or rotating. It will however, ensures that for the use case 'during the longer standstill period due to the prevailing operating conditions with a Gluing or baking is to be expected at the actual location of the relative movement Material with good separation properties is used. This protects the resilient Proportionate material before sticking and a conditional wear and damage during a subsequent Rotary motion. A removal of material could lead to cracking, so Cause leaks and would remove the preload in the sealing ring. A combination of a large volume is very suitable for the sealing ring Part made of graphite and a smaller volume fraction made of a PTFE material. The latter has good sliding properties with a good separation effect and thus protects the resilient graphite from sticking. The graphite part can vary depending on constructive construction in whole or in part by the PTFE before a relative movement to be protected. With only partial protection, the unprotected part is like this arrange that the graphite safely with the housing or a shift shaft part can stick together.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieEmbodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. They show

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen in Öffnungsstellung befindlichen Kugelhahn, die Fig. 1 shows a cross section through a ball valve in the open position, the

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit X aus Fig. 1, die Fig. 2 is an enlarged detail X of FIG. 1, the

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch einen Kugelhahn Fig. 3 shows a further cross section through a ball valve

Fig. 4 einen mehrteiligen Dichtungsring in der Draufsicht und die Fig. 4 is a multi-part sealing ring in plan view and

Fig. 5-11 verschiedene Dichtungsringformen. Fig. 5-11 different sealing ring shapes.

In der Fig. 1 ist beispielhaft ein Kugelhahn gezeigt, dessen Gehäuse 1 zweiteilig ausgebildet und aus den Gehäusehälften 1a, 1b besteht. Ein als Kugel ausgebildetes Absperrorgan 2, ist in Dichtringen 3 gelagert und wird durch eine Schaltwelle 4 verdreht. Die Schaltwelle 4 stützt sich mit einem im Durchmesser größeren Wellenbund 5 an der Gehäuseinnenseite 6 ab. Der Wellenbund 5 wirkt in diesem Zusammenhang gleichzeitig als sogenannte Ausblassicherung, um in Gefahrensituationen, bei denen infolge von Betriebszuständen ein Überdruck innerhalb des Gehäuses 1 entsteht, ein Herausdrücken der Schaltwelle 4 zu verhindern.In Fig. 1, a ball valve is shown as an example, the housing 1 is formed in two parts and consists of the housing halves 1 a, 1 b. A shut-off device 2 designed as a ball is mounted in sealing rings 3 and is rotated by a control shaft 4 . The control shaft 4 is supported on the inside of the housing 6 by a shaft collar 5 with a larger diameter. The shaft collar 5 acts in this context the same as so-called blow-out in order to prevent danger in situations where an excess pressure arises as a result of operating conditions within the housing 1 being pressed out of the shift shaft. 4

In einem als Gehäusehals 7 bezeichneten Abschnitt des Gehäuses ist ein von der Schaltwelle 4 durchdrungener Raum 8 größeren Durchmessers, der die Dichtung enthält. Der Raum 8 wird begrenzt durch eine Ringfläche 9, die an eine Bohrung 10 angrenzt, deren Durchmesser unwesentlich größer ist als der Durchmesser der Schaltwelle 4. Durch die Bohrung 10 erstreckt sich die Schaltwelle 4 durch das Gehäuse nach außen.In a section of the housing, referred to as the housing neck 7 , there is a space 8 of larger diameter, penetrated by the control shaft 4 , which contains the seal. The space 8 is delimited by an annular surface 9 which adjoins a bore 10 , the diameter of which is slightly larger than the diameter of the selector shaft 4 . Through the bore 10 , the control shaft 4 extends through the housing to the outside.

An der Ringfläche 9 liegt ein Dichtungs- und Lagerelement 11 an, welches mit seinem im Querschnitt dickeren und hier dreieckigen Abschnitt 12 an der schräg zur Schaltwellenoberfläche verlaufenden Ringfläche 9 anliegt. An den dickeren Abschnitt 12 grenzt ein im Querschnitt dünnwandiger oder keilförmiger Abschnitt 13 mit einer axialen Länge, die gleich oder größer der Axiallänge eines Dichtungselementes 14 ist. Das Dichtungselement 14 verfügt hier über einen trapezförmigen Querschnitt und besteht aus Graphit. Auf das Dichtungselement 14 wirkt eine Lagerbuchse 15 anpressend ein, wobei die Anpreßkräfte von einem Anpreßmittel in Form einer Mutter 16 und zwischengelegten Distanzscheiben 17, 18 übertragen werden. Die Distanzscheiben können aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften bestehen, um bei eventuell konstruktiv bedingten Relativbewegungen die Betätigungskräfte gering zu halten. Die Mutter 16 bewegt sich auf einem Gewindeabschnitt 19 der Schaltwelle 4. Eine Betätigungseinrichtung 20 verdreht die Schaltwelle 4 in ihrer Position und verändert damit die Lage des Absperrorgans 2.A sealing and bearing element 11 bears against the ring surface 9 , which bears with its section 12 , which is thicker in cross section and here triangular, against the ring surface 9 which runs obliquely to the surface of the selector shaft. Adjacent to the thicker section 12 is a section 13 which is thin-walled or wedge-shaped in cross section and has an axial length which is equal to or greater than the axial length of a sealing element 14 . The sealing element 14 has a trapezoidal cross section and is made of graphite. A bearing bush 15 acts in a pressing manner on the sealing element 14 , the contact forces being transmitted by a contact means in the form of a nut 16 and spacers 17 , 18 interposed therebetween. The spacers can be made of a material with good sliding properties in order to keep the actuation forces low in the event of structural movements that may be caused by construction. The nut 16 moves on a threaded section 19 of the selector shaft 4 . An actuating device 20 rotates the selector shaft 4 in its position and thus changes the position of the shut-off element 2 .

Infolge dem von der Mutter 16 gebildeten Anpreßmittel wird auf das Dichtungselement 14 eine so große Kraft aufgebracht, daß dieses und das Dichtungs- und Lagerelement 12 zuverlässig dichtend angepreßt werden.As a result of the pressing means formed by the nut 16 , such a large force is applied to the sealing element 14 that the sealing element and the sealing and bearing element 12 are reliably pressed in a sealing manner.

In der Fig. 2 ist eine in Fig. 1 mit einem Kreis umrandete und mit X bezeichnete Einzelheit in vergrößerter Darstellung gezeigt. In Verbindung mit Fig. 1 ist daraus ersichtlich, daß die Lagerbuchse 15 im Bereich der Schaltwellenoberfläche über eine Ausnehmung 21 verfügt, die so groß ausgestaltet ist, daß es das freie Ende 22 des keilförmigen Abschnitts 13 des Dichtungs- und Lagerelementes 11 aufnimmt. Unter der Federwirkung des Dichtungselementes 14 kann somit dieser Abschnitt 13 gleichmäßig pressend an die Oberfläche der Schaltwelle 4 angelegt werden. Gleichzeitig bewirkt dies eine Kammerung für den Abschnitt 13. Bei einer Ausdehnung infolge eines Wärmeeinflusses würde eine Abstützung des Endes 22 am Grund der Ausnehmung 21 wiederum eine Anpreßkraft in Richtung auf die Schaltwelle erzeugen. Bei entsprechender Bemessung der Ausnehmung 21 kann damit auch einem eventuellen Fließen des Werkstoffes entgegengewirkt werden. Das Material würde sich in einem solchen Fall in der Ausnehmung 21 abstützen und somit anpressend wirken. Die Bemessung ist abhängig von den jeweiligen Betriebszuständen und den abzusperrenden Medien. In FIG. 2, a detail surrounded by a circle in FIG. 1 and designated by X is shown in an enlarged representation. In connection with Fig. 1 it can be seen that the bearing bush 15 in the region of the selector shaft surface has a recess 21 which is designed so large that it receives the free end 22 of the wedge-shaped section 13 of the sealing and bearing element 11 . Under the spring action of the sealing element 14 , this section 13 can thus be pressed evenly against the surface of the selector shaft 4 . At the same time, this creates a chamber for section 13 . In the event of expansion due to the influence of heat, a support of the end 22 at the base of the recess 21 would in turn generate a contact force in the direction of the selector shaft. With a corresponding dimensioning of the recess 21 , a possible flow of the material can also be counteracted. In such a case, the material would be supported in the recess 21 and thus act in a pressing manner. The dimensioning depends on the respective operating conditions and the media to be shut off.

Die Fig. 3 unterscheidet sich von der Darstellung in Fig. 1 durch einen Dichtungsring 23, der zwischen einem an der Schaltwelle 4 angebrachten Wellenbund 24 und der Gehäuseinnenseite 25 angeordnet ist. Dies ergibt eine zusätzliche Dichtung mit den gleichen vorteilhaften Eigenschaften. Sie ermöglicht die Verwendung von Schaltwellen armaturen bei besonders gefährlichen Medien. Von der Wirkung her stimmt dieser Dichtungsring mit der im Ringraum 8 angeordneten Schaltwellenabdichtung überein. Der Dichtungsring 23 ist aus zwei verschiedenen Materialen mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem äußeren Teil 26 und einem davon umschlossenen inneren Teil 27. Der äußere Teil 26 ist derjenige Dichtungsringteil, der einen gleichen oder kleineren Volumenanteil aufweist und aus einem gute Gleiteigenschaften sowie eine Trennwirkung aufweisenden Material besteht. Der Teil 26 umgibt einen inneren Teil 27 des Dichtungsringes, der einen gleichen oder größeren Volumenanteil als Teil 26 aufweist und aus einem federnde Eigenschaften aufweisenden Material besteht. In praxi wird der federnde Materialanteil überwiegen, um immer genügend Anpreßkräfte zur Verfügung zu haben. Der gezeigte Dichtungsring 23 ist hier U-förmig ausgebildet. Die offene Seite der U-Form liegt dabei an der Schaltwelle 4 an, so daß der Innenraum des U gewissermaßen gekammert bzw. unzugänglich ist. Der innere Teil 27 ist dabei als ein federnde Eigenschaften aufweisendes Dichtungselement ausgebildet. Durch die Anpreßkraft der Mutter 16 wird die Schaltwelle 4 mit dem Wellenbund 24 gegen den im Gehäusehals 7 befindlichen Teil der Gehäuseinnenseite 25 gepreßt. Dabei wird der Dichtungsring 23 im ganzen zusammengepreßt und legt sich an die umgebenden Flächen an. Die federnde Eigenschaft des inneren Teil 27 bewirkt eine zuverlässige dichtende Anlage des äußeren Teiles 26. Wird für das innere Teil 27 als Werkstoff Graphit verwendet, so wird dieser bei entsprechenden Betriebsverhältnissen an der Schaltwelle 4 und an der Innenseite der U-Form ankleben. Eine Relativbewegung findet dann zwischen der Außenseite des äußeren Teiles 26 und der metallischen Wandfläche statt. Wird für das äußere Teil 26 ein PTFE-Werkstoff verwendet, so verhindern dessen günstige Gleiteigenschaften einen starken Verschleiß. Dessen trennende Eigenschaften verhindern aber auch ein ankleben. Folglich bleibt die im Dichtungsring 23 erzeugte Anpreßkraft über einen langen Zeitraum erhalten und dies bei gleichzeitig sehr geringen Betätigungskräften für die Schaltwelle. Um eine möglichst lang andauernde Anpreßkraft zu erhalten, ist die Wandstärke des äußeren Teiles 26 gering gehalten. Somit kann das zur Verfügung stehende Volumen für den inneren Teil 27 immer größer gehalten werden als das Volumen des äußeren Teiles 26. Außerdem neigen geringe Wandstärken weniger zum Fließen, so daß der Dichtungsring 23 eine wesentlich bessere Beständigkeit und damit Lebensdauer aufweist.1, Fig. 3 differs from the illustration in FIG. 23 by a sealing ring between a mounted on the shifting shaft 4 shaft collar 24 and the housing inner side 25 is disposed. This results in an additional seal with the same advantageous properties. It enables the use of control shaft fittings for particularly dangerous media. The effect of this sealing ring corresponds to the switching shaft seal arranged in the annular space 8 . The sealing ring 23 is made of two different materials and consists of an outer part 26 and an inner part 27 enclosed by it. The outer part 26 is the sealing ring part which has an equal or smaller volume fraction and consists of good sliding properties and a material with a separating effect. The part 26 surrounds an inner part 27 of the sealing ring, which has an equal or greater volume fraction than the part 26 and consists of a resilient material. In practice, the resilient material portion will predominate in order to always have enough contact pressure available. The sealing ring 23 shown here is U-shaped. The open side of the U-shape lies against the selector shaft 4 , so that the interior of the U is, as it were, inaccessible. The inner part 27 is designed as a sealing element having resilient properties. Due to the contact pressure of the nut 16 , the selector shaft 4 with the shaft collar 24 is pressed against the part of the inside 25 of the housing located in the housing neck 7 . The sealing ring 23 is pressed together as a whole and lies against the surrounding surfaces. The resilient property of the inner part 27 brings about a reliable sealing engagement of the outer part 26 . If graphite is used as the material for the inner part 27 , it will stick to the selector shaft 4 and to the inside of the U-shape under appropriate operating conditions. A relative movement then takes place between the outside of the outer part 26 and the metallic wall surface. If a PTFE material is used for the outer part 26 , its favorable sliding properties prevent excessive wear. Its separating properties also prevent it from sticking. Consequently, the contact pressure generated in the sealing ring 23 is retained over a long period of time, and this with very low actuation forces for the selector shaft. In order to obtain a contact force that is as long as possible, the wall thickness of the outer part 26 is kept small. Thus, the available volume for the inner part 27 can always be kept larger than the volume of the outer part 26 . In addition, small wall thicknesses tend to flow less, so that the sealing ring 23 has a much better resistance and thus life.

Wie die Fig. 4 zeigt, die einem Schnitt A-A von Fig 3 entspricht, kann der innere Teil 27 auch zweiteilig ausgebildet sein. Die Teilfugen 28 sind dann so ausgebildet, das die Einzelteile leicht in die U-Form eingelegt werden können. Es ist aber auch möglich, ein einteiliges inneres Teil 27 mit dem äußeren Teil 26 zu umspritzen.As shown in FIG. 4, which corresponds to a section AA of FIG. 3 , the inner part 27 can also be formed in two parts. The parting lines 28 are then designed so that the individual parts can be easily inserted into the U-shape. But it is also possible to overmold a one-piece inner part 27 with the outer part 26 .

In den Fig. 5-11 sind verschiedene Querschnittsdarstellungen des Dichtungsringes 23 gezeigt. Die Fig. 5-7 zeigen einen vollständig umkleidete Dichtungsringe 23, wobei die das äußere Teil 26 mehrteilig ausgebildet ist und verschiedene Lagen und Arten von Trennfugen 29 zeigt.In FIGS. 5-11 show various cross sectional views of the sealing ring 23 are shown. Figs. 5-7 show a fully cased sealing rings 23, wherein the outer part is constructed in several parts 26 and showing different positions and types of joints 29th

In den Fig. 8-11 sind verschiedene Bauformen von teilweise ummantelten Dichtungsringen 23 dargestellt. Eine Relativbewegung findet dabei immer zwischen dem guten Gleiteigenschaften aufweisenden äußeren und dünnwandigen Teil 26 und einem angrenzenden Gehäuse- 1 oder Schaltwellenteil 4, 24 statt. Der über die federnden Materialeigenschaften verfügende Teil 27 ist im Volumenanteil größer gehalten, um günstige Anpreßverhältnisse zu gewährleisten. Dieser Teil kann verkleben, da er vor Relativbewegungen geschützt ist und somit nicht verschleißt. Die aufgebrachte Vorspannung bleibt damit sehr lange erhalten. Ein Verschleiß erfolgt nur am dünnwandigeren Teil 26, wobei erkannt wurde, daß solche Teile geringere Fließneigungen aufweisen. Die Querschnittsform des mehrteiligen Dichtungsringes wird aus winklig zueinander angeordneten Flächen gebildet. Dies ermöglicht eine Kraftverteilung innerhalb des Dichtringes, mit der eine gezielte Beeinflussung der Kantenpressungen möglich wird. Dies unterstützt die Dichtwirkung in wesentlicher Weise.In Figs. 8-11, various designs are illustrated by partially coated seal rings 23. A relative movement always takes place between the outer and thin-walled part 26, which has good sliding properties, and an adjacent housing part 1 or shift shaft part 4 , 24 . The part 27 , which has the resilient material properties, is kept larger in volume proportion in order to ensure favorable contact conditions. This part can stick together because it is protected against relative movements and therefore does not wear out. The applied preload is therefore retained for a very long time. Wear only occurs on the thin-walled part 26 , it being recognized that such parts have less tendency to flow. The cross-sectional shape of the multi-part sealing ring is formed from surfaces arranged at an angle to one another. This enables a force distribution within the sealing ring, with which the edge pressures can be influenced in a targeted manner. This supports the sealing effect in a significant way.

Claims

1.Seal for a rotatable switching shaft of fittings with a shut-off device pivotably arranged within a housing, the switching shaft extending through a housing opening and a larger diameter annular space surrounding the switching shaft, and which can be mounted in the annular space from the outside of the housing as annular components trained bearing elements and sealing elements are arranged, characterized in that a sealing and bearing element ( 11 ) consisting of plastic, a sealing element ( 14 ) having resilient properties and a bearing bush ( 15 ) are arranged in the annular space ( 8 ),
that the depth of the annular space ( 8 ) is limited by a transition surface ( 9 ) which extends between the housing opening ( 10 ) for the selector shaft ( 4 ) and the wall surface of the annular space ( 8 ),
that the transition surface ( 9 ) extends obliquely to the shift shaft surface, that the plastic sealing and bearing element ( 11 ) abuts on the transition surface ( 9 ) and on the shift shaft surface, a thin-walled section ( 13 ) abutting the shift shaft ( 4 ) and a thick-walled section ( 12 ) rests on the transition surface ( 9 ) and on the selector shaft ( 4 ) and that the sealing and bearing element ( 11 ) prevents the resilient properties of the sealing element ( 14 ) from touching the selector shaft ( 4 ).

2. Seal according to claim 1, characterized in that the sealing and bearing element ( 11 ) in cross section consists of a thick-walled triangular section ( 12 ) and an adjacent thin-walled and / or wedge-shaped section ( 13 ).

3. Seal according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing and bearing element ( 11 ) with the thick-walled triangular section ( 12 ) on the transition surface ( 9 ), the control shaft ( 4 ) and the sealing element ( 14 ).

4. Seal according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sealing and bearing element ( 11 ) with the thin-walled and / or wedge-shaped section ( 13 ) abuts the control shaft ( 4 ) and on the sealing element ( 14 ).

5. Seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing element ( 14 ) consists of graphite.

6. Seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing element ( 14 ) consists of an elastomer.

7. Seal according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing and bearing element ( 11 ) consists of a PTFE plastic and the sealing element ( 14 ) consists of graphite.

8. Seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing element ( 14 ) on the sealing and bearing element ( 11 ) and on the housing wall and that static pressing means press the bearing bush ( 15 ) against the sealing element ( 14 ).

9. Seal according to claim 8, characterized in that the pressing means are designed as screw ( 16 ) or clamping elements.

10. Seal according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bearing bush ( 15 ) acts on the sealing element ( 14 ) and / or on the sealing and bearing element ( 11 ), exerting pressure.

11. A seal according to claim 10, characterized in that the bearing bush ( 15 ) has a recess ( 21 ) for the free end ( 22 ) of the thin-walled and / or wedge-shaped section ( 13 ) of the sealing and bearing element ( 11 ).

12. Seal according to one of claims 1 to 12, characterized in that the sealing element ( 14 ) is designed in cross section square, rectangular or trapezoidal.

13.Seal for a rotatable switching shaft of fittings with a shut-off device pivotably arranged within a housing, the switching shaft extending through a housing opening, a larger diameter annular space surrounding the switching shaft, in the annular space from the outside of the housing which can be mounted as annular components trained bearing elements and sealing elements are arranged, the selector shaft is provided with a shaft collar arranged on the inside of the housing and the shaft collar rests on the inside of the housing with the interposition of a sealing ring, characterized in that the sealing ring ( 23 ) is made in two parts from two different materials, so that one the same or larger volume portion ( 27 ) consists of a resilient material and that the same or smaller volume portion ( 26 ) be made of a sliding material stands.

14. A seal according to claim 13, characterized in that the equal or smaller volume fraction ( 27 ) is arranged at least on the side of the sealing ring ( 23 ) exposed to a relative movement.

15. Seal according to claim 13 or 14, characterized in that the sliding properties part ( 26 ) completely or partially envelops the resilient properties part ( 27 ) of the sealing ring ( 23 ).

16. Seal according to claim 13, 14 or 15, characterized in that a thin-walled sliding material completely or partially envelops the resilient properties ( 27 ) of the sealing ring ( 23 ).

17. Seal according to one of claims 13 to 16, characterized in that the same or greater volume portion ( 27 ) of the sealing ring ( 23 ) consists of graphite and the thin-walled sliding material consists of a PTFE material.

18. Seal according to one of claims 13 to 17, characterized in that surfaces arranged at an angle to one another form the cross-sectional shape of the multi-part sealing ring ( 23 ).