DE2258689B2 - Faltenbalgdichtung für ein Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Faltenbalgabdichtung für ein Ventil mit einem in einer Gehäusebohrung desselben verschiebbaren Ventilschaft zur Steuerung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels, die wenigstens einen inneren den Ventilschaft mit Abstand umgebenden Faltenbalg und einen diesen mit Abstand umgebenden und dazu koaxialen äußeren Faltenbalg aufweist, die beide in einem zu einer Kammer erweiterten Bereich der Gehäusebohrung angeordnet und die zumindest an ihrem einen Ende dicht miteinander verbunden sind, wobei dieses Ende frei beweglich ist, während das andere Ende des inneren Faltenbalgs am Ventilschaft und das des äußeren Faltenbalgs an der Kammerinnenwand dicht befestigt ist und so einen mit dem Strömungsmittel in Verbindung stehenden Ringraum von einem mit einem Druckausgleichsmedium gefüllten Ringraum abgrenzen.

Bei einer bekannten Faltenbalgabdichtung dieser Art (US-PS 2 880 620) sind diese zwei, an ihrem einen Ende dicht, miteinander verbundenen Faltenbälge an ihrem anderen Ende mit dem Ventilschaft bzw. der Kammerinnenwand dicht verbunden. Der zwischen den koaxialen Faltenbälgen gebildete Ringraum steht somit je nach seiner Ausrichtung entweder mit dem Raum für das Strömungsmittel oder mit dem Raum für das Druckausgleichsmedium direkt in Verbindung.

Wenn einer der beiden Faltenbälge dieser bekannten Faltenbalgabdichtung undicht wird, stehen das Strömungsmittel und das Druckausgleichsmedium unmittelbar in Verbindung.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Faltenbalgabdichtung der eingangs genannten Gattung, bei der in Verbindung mit einer verringerten Gefahr für einen Ausfall deren Lebensdauer auf einfache, raumsparende Weise erhöht ist.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß

a) der innere und der äußere Faltenbalg an ihren beiden Enden miteinander und der innere Faltenbalg zwischen seinen Enden mit dem Ventilschaft sowie der äußere Faltenbalg zwischen seinen Enden mit der Kammerinnenwand dicht verbunden ist und

b) beide miteinander verbundenen Enden der Faltenbälge frei beweglich sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Ringraum zwischen den an beiden entgegengesetzten Enden dicht miteinander verbundenen Faltenbälgen eine zusätzliche Pufferkammer zwischen dem Raum für das Strömungsmittel und dem Raum für das Druckausgleichsmedium bildet. Dadurch wird erreicht, daß auch dann, wenn einer der Faltenbälge undicht werden sollte, das Strömungsmittel von dem Druckausgleichsmedium getrennt bleibt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf Grund ^er freien Beweglichkeit der entgegengesetzten Enden der Faltenbälge und deren Verbindung mit der.; Ventilschaft bzw. der Kammerinnenwand zwiscLr·. diesen Enden die Faltenbälge bei einer Bewegung des Ventilschaftes dessen Wegstrecke nur zur Hälfte durch ein Ausdehnen oder Zusammenziehen aufzunehmen brauchen. Die Lebensdauer der Faltenbälge ist somit, da sie die Bewegungen des Ventilschaftes jeweils nur zur Hälfte aufzunehmen brauchen, wesentlich erhöht und es wird ein höherer Sicherheitsabstand zur maximalen Zusammendrükkung oder Ausdehnung der Faltenbälge eingehalten.

Außerdem besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß das Volumen in dem Raum zur Aufnahme des Druckausgleichsmediums bei den Bewegungen des Ventilschaftes wesentlich geringfügiger geändert wird, da bei einer Ausnehmung eines Faltenbalgteils der dazu koaxial liegende Faltenbalgteil sich zusammenzieht und dadurch die frei beweglichen Enden der Faltenbälge im wesentlichen an ihrer Stelle bleiben.

Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß der durch Einströmen von Strömungsmittel in den Raum zur Aufnahme von Strömungsmittel dort

hervorgerufene Druck schnell durch entsprechende Verformung der Faltenbälge auf den als Pufferkammer wirkenden Ringraum zwischen den Faltenbälgen und über diesen auf den Raum zur Aufnahme von dem Druckausgleichsmedium übertragen wird und dadurch unmittelbar ein vollständiger Druckausgleich erfolgt. Sollte es zu dem sehr unwahrscheinlichen Fall kommen, daß die Faltenbälge gleichzeitig zu dem Raum für das Strömungsmittel und zu dem Raum für das Druckausgleichsmedium undicht werden, dann kann das Strömungsmittel nur langsam durch die undichten Stellen hindurchsickern, da kein Druckgefälle besteht

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl der äußere als auch der innere Faltenbalg aus jeweils zwei hintereinander geschalteten Balgteilen bestehen, und die dichte Verbindung des inneren und äußeren Faltenbalges mit dem Ventilschaft bzw. der KamiLerinnenwand jeweils an ihren zueinander gerichteten Enden erfolgt. so

Bevorzugt ist sowohl der von der Kammerinnenwand und dem äußeren Faltenbalg begrenzte Ringraum als auch der vorn inneren und äußeren Faltenbalg eingeschlossene Ringraum mit je einer Zuführöffnung für Druckausgleichsmedium versehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch ein Ventil mit einer Faltenbalgabdichtung teilweise im Schnitt dargestellt.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil umfaßt ein Gehäuse 1. In dem Gehäuse 1 ist ein Ventilglied 2 angeordnet, das eine Dichtfläche zum Abdichten eines Kanals 4 bildet, der das Strömungsmittel führt und sich durch das Gehäuse 1 erstreckt.

Weiterhin umfaßt das Gehäuse 1 eine Gehäusebohrung 6 für einen Ventilschaft 12, die sich durch das Gehäuse 1 erstreckt und an dem Ventilglied 2 endet. Ein innerer Teil der Gehäusebohrung 6 weist einen größeren Querschnitt als der verbleibende Teil der Gehäusebohrung 6 auf und bildet somit innerhalb der Gehäusebohrung 6 einen zu einer Kammer 8 erweiterten Bereich. Der Ventilschaft 12 ist in der Gehäusebohrung 6 verschiebbar angeordnet, erstreckt sich entlang der Gehäusebohrung 6 und liegt mit einer Dichtfläche 14 dicht gegen das Ventilglied 2 an. Eine O-Ring-Dichtung 15 liegt in der Gehäusebohrung 6 dicht um den Ventilschaft 12. In der Kammer 8, die um den Ventilschaft 12 herum eine Ringkammer bildet, sind zwei innere Faltenbälge 16, 18 um den Ventilschaft 12 herum angeordnet und liegen in dessen Längsrichtung in Reihe hintereinander. Die zwei inneren Faltenbälge 16,18 sind an ihren benachbarten Enden 20 bzw. 22 mit dem Ventilschaft 12 dicht verbunden, und zwar über einem Kragen 24. Weiterhin sind zwei äußere Faltenbälge 26, 28 in der Ringkammer 8 um die inneren Faltenbälge 16,18 herum angeordnet und ebenfalls in Längsrichtung des Ventilschaftes 12 in Reihe hintereinander angeordnet. Die äußeren Faltenbälge 26, 28 sind an ihren benachbarten Enden 30 bzw. 32 mit der Kammerinnenwand dicht verbunden, und zwar durch einen Kragen 34. In dem Kragen 34 ist eine Strömungsmittel-Puffer-Ladeöffnung 36 vorgesehen, die sich durch das Gehäuse 1 zu einer Strömungsmittel-Pufferkammer 38 erstreckt, die zwischen den inneren Faltenbälgen 16,18 und den äußeren Faltenbälgen 26, 28 gebildet ist. Die inneren Faltenbälge 16,18 und die äußeren Faltenbälge 26, 28 erstrecken sich über die gleiche Länge und sind an ihren voneinander abgelegenen Enden 40,42,44 bzw. 46 dicht miteinander verbunden, und zwar an den Enden 40 und 44 durch eine Ringplatte 49 und an den Enden 42 und 46 durch eine Ringplatte 51. Die Ringplatten 49 und 51 sind frei beweglich und werden durch die mit diesen verbundenen Enden der Faltenbalgdichtungen getragen, so daß sich die Faltenbälge zum Dehnen und Zusammenziehen frei bewegen können. Die zwischen den Faltenbälgen 16, 18, 26 und 28 gebildete Pufferkammer 38 trennt einen mit einem Druckausgleichsmedium gefüllten Ringraum 48 von einem mit dem Strömungsmittel in Verbindung stehenden Ringraum 50. Eine Ladeöffnung 52 für das Druckausgleichsmedium ist vorgesehen, die sich durch die Wand des Gehäuses 1 zu dem Ringraum 48 erstreckt.

Ein Betätigungsglied 54 für das Ventil, daß manuell oder mittels eines Druckmittels betätigbar sein kann, ist an einem End; des Gehäuses 1 angeordnet und dient dazu, den Ventilschaft 12 axial zu bewegen.

Eine Platte 56 mit einer durch diese hindurchgehenden Strörnungsmittelöffnung 58 ist in dem Gehäuse 1 angrenzend an das Ventilglied 2 in dem mit dem Strömungsmittel in Verbindung stehenden Ringraum 50 angeordnet. Die Platte 56 weist ein Lager 66 auf, in welchem der Ventilschaft 12 verschiebbar geführt ist. Die Platte 58 ist mittels eines mit Gewinde versehenen Klemmringes 62, der in ein Ge\vinde 64 in der Ringkammer 50 eingeschraubt ist, in eine Ausnehmung 65 im Gehäuse 1 gesichert. Der Klemmring 62 weist Schlitze 68 und 70 für das Einsetzen eines nicht dargestellten Werkzeuges auf.

Der Endteil des Ventilschaftes 12, der die Dichtfläche 14 aufweist, ist ein kegelstumpfförmiges Verschlußglied 72. Das äußere Endteil 74 des Ventilschaftes 12, das in dem auf der anderen Seite der Ringkammer 8 gelegenen Teil der Gehäusebohrung 6 verschiebbar geführt ist, weist einen größeren Querschnitt auf als der verbleibende Teil 76 des Ventilschaftes 12, der sich zu dem Verschlußglied 72 hin erstreckt. Hierdurch werden die Änderungen des Volumens der Ringkammer 8, die beim Zurückziehen des äußeren Endteiles 74 aus dieser, wenn der Ventilschaft 12 durch das Betätigungsglied 54 bewegt wird, um den Stopfen 12 in die Ringkammer 8 zu ziehen, im wesentlichen kompensiert.

Neben der O-Ring-Dichtung 15 liegt noch eine zweite O-Ring-Dichtung 78 in dem Teil 10 der Gehäusebohrung 6 an einer in Längsrichtung des Ventilschaftes 12 mit Abstand von der O-Ring-Dichtung 15 angeordneten Stelle dicht um den Ventilschaft 12 und bildet mit der O-Ring-Dichtung 15 einen Ringraum, der mit einem durch das Gehäuse 1 geführten Leckagekanal 80 verbunden ist.

In Betrieb ist die Pufferkammer 38 mit einem Druckausgleichsmedium mit geringer Wärmeausdehnung und niedrigem Dampfdruck gefüllt. Der Ringraum 48 ist mit dem gleichen Druckausgleichsmedium gefüllt.

Beim Zurückziehen des Ventilschaftes 12 bewirkt der Kragen 24, daß der innere Faltenbalg 16 etwas zusammengedrückt und der innere Faltenbalg 18 etwas gedehnt wird. Die Faltenbalge 16 und 18 sind so gewählt, daß jede Verringerung des Volumens der Pufferkammer 38 beim Zusammenziehen des Falten-

balgs 16 oder 18 durch eine entsprechende Vergrößerung des Volumens beim Dehnen des inneren Faltenbalgs 18 bzw. 16 kompensiert wird.

Das in den Ringraum 50 einströmende Strömungsmittel beaufschlagt den inneren Faltenbalg 16 und den äußeren Faltenbalg 26 und neigt dazu, diese zusammenzudrücken, bis der Druck des Druckausgleichsmediums in der Pufferkammer 38 gleich dem Druck des Strömungsmittels ist. Der Druck in der Pufferkammer 38 führt zu einer Verformung des inneren Faltenbalgs 18 und des äußeren Faltenbalgs 28, bis der Druck des Druckausgleichsmittels im Ringraum 48 gleich dem Druck des Druckausgleichsmittels in der Pufferkammer 38 ist. Hierdurch wird ein Druckgefälle zwischen dem Strömungsmittel, dem Druckausgleichsmedium in der Pufferkammer und dem Druckausgleichsmedium in dem Ringraum 48 vermieden, so daß in dem Fall, wenn einer der Faltenbälge 16, 18, 26 oder 28 undicht wird, Strömungsmittel nur langsam durchsickern kann.

Der Teil des Druckausgleichsmediums, der aus dem Ringraum 48 an der O-Ring-Dichtung 15 vorbei austritt, wird mittels der zweiten O-Ring-Dichtung 78 zu dem Leckagekanal 80 und durch diesen zu einem nicht dargestellten Behälter geleitet. Wenn eine vorbestimmte, durch Leckage ausgetretene Menge an Druckausgleichsmedium in dem Behälter gesammelt ist, kann ein Fühler betätigt und veranlaßt werden, daß das Druckausgleichsmedium über die Ladeöffnung 52 in den Ringraum 48 eingeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Faltenbalgabdiohtung für ein Ventil mit einem in einer Gehäusebohrung desselben verschiebbaren Ventilschaft zur Steuerung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels, die wenigstens einen inneren, den Ventilschaft mit Abstand umgebenden Faltenbalg und einen diesen mit Abstand umgebenden und dazu koaxialen äußeren Faltenbalg aufweist, die beide in einem zu einer Kammer erweiterten Bereich der Gehäusebohrung angeordnet und die zumindest an ihrem einen Ende dicht miteinander verbunden sind, wobei dieses Ende frei oeweglich ist, während das andere Ende des inneren Faltenbalgs am Ventilschaft und das des äußeren Faltenbalgs an der Kammerinnenwand dicht befestigt ist und so einen mit dem Strömungsmittel in Verbindung stehenden Ringraum von einem mit einem Druck- '° ausgleichsmedium gefüllten Ringraum abgrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der innere (16,18) und der äußere Faltenbalg (26, 28) an ihren beiden Enden (40 bis 46) miteinander und der innere Faltenbalg *⁵ zwischen seinen Enden mit dem Ventilschaft (12) sowie der äußere Faltenbalg zwischen seinen Enden mit der Kammerinnenwand dicht verbunden ist und

b) beide miteinander verbundenen Enden der Faltenbälge frei beweglich sind.

2. Faltenbalgabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der äußere (26, 28) als auch der innere (16,18) Faltenbalg aus jeweils zwei hintereinander geschalteten Balgteilen bestehen, und die dichte Verbindung des inneren und äußeren Faltenbalges mit dem Ventilschaft (12) bzw. der Kammerinnenwand jeweils an ihren zueinander gerichteten Enden (20, 22; 30, 32) erfolgt.

3. Faltenbalgabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der von der Kammerinnenwand und dem äußeren Faltenbalg begrenzte Ringraum (38) als auch der vom inneren und äußeren Faltenbalg eingeschlossene Ringraum (48) mit je einer Zuführöffnung (36 bzw. 52) für das Druckausgleichsmedium versehen ist.

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