DE2005794A1 - Dichtung für ein Absperrorgan - Google Patents

Description

DR. R. POSCfIEMTlIEDER

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Grove Valve and Regulator Company,

6529 Hollis Street, Oakland, California 94608 (V. St. A.)

Dichtung für ein Absperrorgan

Die Erfindung bezieht sich auf eine zurückziehbare Dichtungseinrichtung für ein Absperr- oder Steuerorgan und insbesondere auf eine Ventil- ader Schieberkonstruktion, in der eine Sitzringanordnung wahlweise in und außer Dichtberührung mit einem Stromabsperrglied verschiebbar ist, wodurch die Betätigbarkeit der Vorrichtung erleichtert und die Gefahr der Abnutzung und Beschädigung durch Abrieb auf ein Minimum vermindert wird«

Bei der Betätigung zahlreicher Ventile, Schieber und verwandter Vorrichtungen wird ein Absperr- oder Steuerglied quer zu der Dichtungeeinrichtung bewegt. Die Kraft des strömenden Mediums, die gegen das Absperrglied wirkt, treibt die Dichtungsanordnung und das Absperrglied zur dichtenden Anlage, und dies hat insbesondere bei hohen Drücken einen erheblichen Aufwand an Arbeit zur Betätigung der Vorrichtung zur Folge. Außerdem besteht die Gefahr, daß Unregelmäßigkeiten der Überfläche oder eingedrungene Fremdkörper an der

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Oberfläche dee Absperrgliedes kratzen, einschneiden oder die fein bearbeiteten Flächen oder elastischen Dichtungen an der Dichtungsanordnung in anderer Weise beschädigen, wenn das Absperrglied an der Dichtung vorbeigleitet·

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungseinrichtung für ein Absperrorgan oder Steuerorgan zu schaffen, die zur Erleichterung der Betätigung wahlweise aus der dichtenden Anlage zurückziehbar ist. Die Erfindung schafft eine Dichtungseinrichtung am Gehäuse eines Rohrschalters und eine wahlweise betätigbare Einrichtung zum Zurückziehen der Dichtungseinrichtung aus der Anlage an dem Verschlußglied des Kohrschaltere«

Die Erfindung schafft ferner eine an einem Kohrschaltergehäuse getragene Sitzringanordnung sowie eine hydraulisch betätigbare Einrichtung zum Zurückziehen des Sitzringes aus der Dichtstellung,

Gemäß der Erfindung soll eine Sitzringanordnung als die eine Komponente eines Hydraulikzylinders und -kolbens ausgebildet sein, so daß das Zurückziehen des Sitzringes unter Anwendung von hydraulischem Druck ermöglicht wird·

Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist ein ortsfester Ankerring vorgesehen, der an dem Gehäuse derart befestigt ist, daß er zu dem Sitzring koaxial liegt und diesem gegenübersteht und sich zwischen ihm und dem Verschlußglied befindet, gegen das der Sitzring abdichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungeform ist ein nach hinten ragender, kreisringförmiger Kolben an den Ankerring in einer entsprechenden Nut um den Sitzring herum aufgenommen· Ein Mediumkanal durch den Kingkolben des Ankerringes mündet in die Nut, und Dichtungeeinrichtungen dichten die gleitend aneinander angreifenden konzentrischen Flächen des Kingkolbens

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und der Sitzringnut mediumdicht ab« In den Kanal kann ein Druckmittel eingeführt werden, um den Sitzring von dem Ankerring, und somit von dem Verschlußglied des Organs fortzubewegen· Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist eine Nut in dem Ankerring vorgesehen, und ein ringförmiger Kolben ist darin gleitfähig abgedichtet, so daß^ · er den Sitzring verschiebt, wenn Medium eingeführt wird. ' Bei beiden Ausführungsformen kann eine weitere Druckkammer zwischen dem Gehäuse des Organs und dem Sitzring vorgesehen sein, um den Sitzring zwangsläufig zur dichtenden Anlage an dem Verschlußglied des Organs zu bewegen·

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß gemäß der Erfindung eine zurückziehbare Dichtungseinrichtung für Absperrorgane, einschließlich Ventile und Schieber, vorgesehen ist, die ein an dem Gehäuse des Organs befestigtes Ankerglied enthält, das die Sitzringanordnung umgibt. Ringglieder an dem Ankerglied bzw. dem Sitzring sind einander gegenüberstehend angeordnet, und der eine dieser beiden Teile bildet einen Ringkolben, der in einer kreisringförmigen Mediumkammer aufgenommen ist, die in dem anderen gebildet ist. Durch eine Gehäusewand ist ein Mediumkanal hindurchgeführt, der in die Kammer mündet, so daß Druckmittel eingeführt werden kann, um den Sitzring von dem Verschlußglied fortzubewegen, mit der er die Dichtung erzeugt.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt eines Kugelhahns mit den Merkmalen der Erfindung;

Fig. 2 und 3 sind Teilschnitte durch eine Sitzringanordnung

gemäß der Erfindung in größerem Maßstab zur Veranschaulichung der Sitzringanordnung· in Dichtstellung bzw« zurückgezogener Stellung;

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Fig. k ist ein Teilechnitt durch eine zweite Aueführungeform der Erfindung in vergrößerten Maßstab; und

Pig· 5 ist ein vergrößerter Teilechnitt einer dritten AuefUhrungsform der Erfindung.

Die erste AusfUhrungsform der Erfindung ist in Fig« I bis 3 veranschaulicht« Wie insbesondere in Fig« 1 ersichtlich, weist das Gehäuse eines Kugelhahns 10 zwei Stirnwände 12 mit einstückig damit verbundenen Stutzen \k auf, die» wie

W bei 16 gezeigt oder auf andere Weise, an den gegenüberliegenden Seiten eines Mantelringes 18 befestigt« Das kugelförmige Küken 20 kann in Lagerklötzen 22 gelagert sein, die zwischen den Stirnwänden 12 eingeklemmt sind· Das Küken 20 kann durch Verdrehen eines Bedienungszapfen· 25» der durch eine Kappendichtung Z6 oder eine Stopfbuchse hindurchgeführt ist, um Jeweils 90 zwischen der dargestellten geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung,in der seine undurchbrochene Kugelfläche 21 die Strömungekanäle 2k verschließt, drehbar sein. Ob-zwar sich die bisherige Beschreibung mit einem Kugelhahn befaßt, kann natürlich die Sitzringanordnung 28, die das wichtigste Merkmal der Er-

^ findung bildet, mit gleicher Wirksamkeit in Organen anderer Typen, beispielsweise bei Schiebern sowie bei anderen Absperr- und Strömungssteuereinrichtungen ,Verwendung finden.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann die Sitzringanordnung 28 gemäß der Erfindung innere und äußere Sitzringe und Jk aufweisen, und je ein innerer und äußerer Sitzring bzw« 3k können aneinander mittels beliebiger geeigneter Einrichtungen, beispielsweise eines Federringe· 36, aneinander befestigt sein, der in eine Aussparung 38 an dem äußeren Sitzring einrastet und dann hinter dem inneren Sitzring angeordnet liegt. Die Sitzringe haben einander ergänzende kugelige oder konische Flächen 32a, 3Ua und einander gegen-

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überstehende schräge Flächen 32b, 34b, die bei zusammengebauten Sitzringen die Seitenwände einer Aussparung bilden, die einen Dichtungsring, beispielsweise den O-Ring 40 aufnimmt. Der O-Ring 40 bildet die Hauptdichtung des Organs, die an dem kugeligen Küken 20 angreift, und ein zweiter O-Ring 42 ist in einer Aussparung 44 zwischen konzentrischen Flächen 46 und 48 an dem Sitzring 32 und dem Gehäuse 12 des Organs getragen, so daß er eine Dichtung um den Sitzring herum bildet. Schließlich ist ein dritter O-Hing 50 in einer Aussparung in dem Gehäuse 12 des Organs getragen und vervollständigt die Isolation einer mit einem oder mehreren Mediumkanälen 54, 55 in der Gehäusewand 12 des Organs in Verbindung stehenden Kammer oder Nut 52 an dem Ventilgehäuse gegenüber dem Medium. Es kann also ein Druckmittel in die Kanäle 54, 55 eingeführt werden, um eine Kraft auf den O-Ring 42 und über diesen auf die Sitzringanordnung 32, 34 auszuüben, so daß eine feste und zwangsläufige Dichtwirkung mit dem Küken 20 erzielt wird. Eine Reihe von an den Gehäusewänden 12 getragenen Schraubenfedern 56 drückt die Sitzringanordnung 32, 34 gegen das Küken 20 und bewirkt den anfänglichen Dichtungsdruck· Außerdem gewährleisten die Federn 56 eine Dichtwirkung, wtnn der hydraulische Druck aus irgend einem Grunde versagen sollte.

Eine um die Vorderfläche des äußeren Sitzringes 34 verlaufende Ringnut 58 nimmt gleitfähig einen sich nach hinten erstreckenden Ringkolben 60 an einem Ankerglied oder Ring auf, der an der Gehäusewand 12 des Organe fest angebracht, beispielsweise bei 64 angeschraubt ist. Ein kleiner 0-Ring umgibt den Kanal 70 dichtend, und größere O-Rlnge 66 und machen die Nut 58 zu einer mediumdichten Arbeltskammer, in die der Kanal 70 im Ankerring mündet. Es ist leicht zu erkennen, da· über eine Zuleitung 72, 73 der Kanal 70 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann, so daß die Kammer

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unter Druck gesetzt wird und die Sitzringanordnung 32, 3k von dem Ringkolben 60 an dem Ankerglied 62 und infolge dessen von dem Küken 20 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung fortgedruckt wird. In dieser Stellung ist das Küken 20 ohne Reibung oder Schaben an den Sitzringen 32, 3k oder an der elastischen Dichtung kO drehbar.

Vie ersichtlich, ist also der Ankerring 62 von der Art eines ortsfesten Kolbens, während die Nut oder die Ringkammer 58 einen mit diesem zusammenwirkenden beweglichen Zylinder bildet.

Bei der Aueführungsform gemäß Fig. k ist in dem Ankerring 80, der bei 82 an der Gehäusewand 12a des Organs angeschraubt ist, eine Nut 78 gebildet. Dementsprechend ist bei dieser Ausführungsform der Ankerring 80 von der Art eines ortsfesten Zylinders, der über die Zuleitungen 83, 8k in dem Ankerring 80 und der Gehäusewand 12a des Organs mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Ein Ringkolben oder Schubring 88 ist in der Nut 78 verschiebbar getragen, und zur Abdichtung rund um den Ringkolben 88 können geeignete Dichtungseinrichtungen, beispielsweise der elastische Dichtungsring 90, vorgesehen sein. Der Dichtungsring 90 ist zwischen den zylindrischen Seitenwänden der Nut 78 zusammengepreßt und bildet eine O-ring-ähnliche Dichtung. Der Querschnitt dieses Dichtungsringes 90 kann von beliebigem geeignetem Umriß sein und beispielsweise den dargestellten abgewandelten Rechteckumriß haben oder kreisförmig sein. Vorzugsweise iat zum Schutz des Dichtungsringes gegen Beschädigung durch Abrieb an den KanalmUndungskanten 84a ein Schutzring 92 vorgesehen, und ein straff sitzender Ring 9k aus Polytetrafluoräthylen oder dergl. ist vorgesehen und verhindert ein Herauspressen des Dichtungsringes 90

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an den Umfangskanten des Kolbens 88. Bine radiale Fortsetzung oder eine Schürze 96 an dem äußeren Sitzring 98 erstreckt sich hinter dem Ankerring, und der Kolben oder Schubring 88 greift an diesem an. Wie ersichtlich, hat also die Beaufschlagung der Ringkammer 78 über die Leitungen 83, 8k zur Folge, daß der Kolben 88 und die Sitzringanordnung 98, 100 zurückgeschoben werden und die Sitzringanordnung außer Eingriff mit dem kugelförmigen Küken 20 bringen.

Die AusfUhrungsform gemäß Fig· 5 stimmt mit der gemäß Fig. 2 und 3 überein, nur ist hier, wie bei der nach Fig.4, A

die Sitzringanordnung 100, 3^ gegen die Kugelfläche 21 des Kükens durch einen Mediumdruck in dem Rohrleitungssystem sowie mittels der Federn 56 belastet· Dies geschieht dadurch, daß die äußere und die innere konzentrische Fläche k& bzw. 46, zwischen denen die Bnddichtung k2 dichtend liegt, mit Dichtungsdurchmessern D₁ und D₁, ausgeführt sind, deren einer größer als der größte und der andere kleiner als der kleinste Hauptdichtungsdurchmesser D bzw. D„ ist. An der stromaufwärts gelegenen Seite, an der in der Leitung der höhere Druck herrscht, wird also der 0-Ring kz derart stromabwärts gedrängt, daß er an dem Durchmesser D₁ dichtet« Gleichzeitig wird der Leitungsdruck P₁ durch die Hauptdichtung übertragen, so daß diese annähernd an dem Durch- \ messer D dichtet· Daher wirkt in dem Ringbereich zwischen den Durchmessern D^ und D- dem stromaufwärts wirksamen Leitungsdruck Mn ten der normalerweise niedrigere Druck V vorn in dem Gehäuse 12 entgegen·

Venn der Gehäusedruck den Leitungsdruck überschreitet, wie dies normalerweise an der stromabwärts liegenden Seite zutrifft, wird der hintere 0-Ring kz durch den Gehäusedruck P , der sich hinter dem Ankerring 62 oder durch die Kanäle 102 und hinter dem äußeren Sitzring 3^ fortpflanzt, nach hintenzu verschoben, so daß er an dem Durchmesser Dl dichtend anliegt.

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Da gleichzeitig die Hauptdicbtung sich annähernd an einem Kreis mit dem Durchmesser D. befindet, ist ein Ringbereich zwischen den Durchmessern D„ und Dj. vorhanden, in dea dem höheren Gehäusedruck P_ an der Rückseite der niedrigere Leitungsdruck an der Vorderseite entgegenwirkt. Auch in diesem Fall ist daher die Sitzringanordnung gegen das Küken 20 hin belastet.

Obwohl die vorliegende Erfindung oben im Zusammenhang mit bevorzugten AusfUhrungsformen derselben beschrieben wurde, ergeben sich daraus für den Fachmann ohne Abweichen vom Erfindungegedanken mannigfaltige Abwandlungen und Änderungen.

Pat entansprüche

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Claims (3)

- 9 Patentansprüche

1. Dichtungseinrichtung an einem Absperr- oder Steuerorgan für den Einbau in eine Mediumleitung mit einem Gehäuseglied und einem Strömungskanal für den Anschluß an die Mediumleitung und einem Verschlußglied mit einer Arbeitsfläche, die quer zur Achse des Strömungskanals in und außer Deckung mit diesem bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungskanal umgebende Dichtungseinrichtung folgende Teile enthält:

Eine in dem Gehäuseglied in und außer Dichtberührung mit der Arbeitsfläche in axialer Richtung bewegliche Sitzringanordnung,

ein an dem Gehäuseglied befestigtes Ankerglied, zwei zu der Sitzringanordnung koaxiale Ringglieder,

eine kreisringförmige Mediumkammer mit konzentrischen zylindrischen Wänden, die das eine der Ringglieder umgibt,

wobei das andere der Ringglieder einen in der kreis-

auf— ringförmigen Kammer verschiebbar genommenen Ringkolben aufweist,

wobei das eine der Ringglieder an der Sitzringanordnung angreift,

und das Ankerglied das andere der Ringglieder gegen Axialbewegung sichert, so daß bei Beaufschlagung der Kammer die Sitzringanordnung von dem Verschlußglied zurückgezogen wird, und

eine Kanalanordnung zum Einführen von Druckmittel in die Kammer.

2· Dichtungeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalanordnung sich durch das Gehäuse-

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glied und durch das Ankerglied erstreckt.

3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsring in der Kammer zwischen konzentrischen, gegenüberliegenden Wänden dichtend angeordnet ist.

k. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen elastischen Dichtungsring in der Ringkammer, der zwischen den konzentrischen zylindrischen Wänden zusammengepreßt ist und mit diesen eine Dichtung bildet«

5· Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kingkammer an dem Ankerglied gebildet ist und

der Hingkolben derart angeordnet ist, daß er gegen den Sitzring wirkt.

6« Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß

die kreisringförmige Kammer an dem Sitzring gebildet ist,

der Hingkolben au dem Ankerglied befestigt ist und

die Kanalanordnung durch den Hingkolben hindurchgeführt ist.

7· Dichtungeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

' einen Hingraum um den hinteren Abschnitt des Sitzringes und des Gehäusegliedes,

in einem Axialabstand angeordnete Dichtungsringe gegen Lecken des Medium· in beiden Richtungen aus dem

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+ 2 oder 3,

Ringraum und

eine zweite Kanalanordnung zum Einführen von Druckmittel in den Kingraum zum Belasten des Sitzringes gegen das Verschlußglied.

8« Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch

ein erstes Paar zylindrischer Gleitflächen an dem Sitzring und dem Gehäuseglied,

ein zweites Paar zylindrischer Gleitflächen an dem Sitzring und dem Gehäuseglied,

welch letzteres einen geringeren Durchmesser hat und von dem Verschlußglied weiter entfernt als das erste Paar ^leitflächen ist,

eine Einrichtung zum Abdichten zwischen den Gleitflächen jedes Paares und

eine zweite Kanaleinrichtung zum Einführen von Druckmittel zwischen die beiden Dichtungseinrichtungen·

9· Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringglieder den Sitzring allgemein umgeben«

10· Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch

ein erstes und ein zweites Paar zylindrischer Gleitflächen an dem Sitzring und dem Gehäuseglied,

von denen das zweite Paar im Durchmesser kleiner und von dem Verschlußglied weiter entfernt als das erste Paar ist, so daß ein Ringraum um den hinteren Abschnitt der Sitzringanordnung gebildet ist,

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einen Dichtungering in dem Ringraum, der zwischen dem Sitzring und dem Genaueeglied abdichtet, und

einen Hauptdichtungering um die Vorderfläche der Sitzringanordnung, der gegen daβ Verechlußglied abdichtet,

wobei dae erste Paar Gleitflächen mindeetene so groß und dae zweite Paar Gleitflächen mindeetene so klein wie der maximale bzw· der minimale wirksame Dichtungsdurchmesser des Hauptdichtungeringee let«

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