DE2416071B2

DE2416071B2 - Dichtungsanordnung für Hubventile

Info

Publication number: DE2416071B2
Application number: DE2416071A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KLINGER AG ZUG (SCHWEIZ)
Current assignee: KLINGER AG ZUG (SCHWEIZ)
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-03
Publication date: 1979-08-30
Also published as: IT1009716B; ATA311973A; AR204716A1; AT337510B; DE2416071C3; US3945390A; BR7402829D0; TR18173A; FR2224681A1; JPS57202058U; NL173305B; JPS5040950A; GB1471211A; ES425388A1; NL173305C; SE409896B; DE2416071A1; FR2224681B1; AU6769474A; NL7404804A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Hubventile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dichtungsanordnungen mit harten Verschlußteilen sind zwar weitgehend verschleiß- und temperaturfest, doch sind sie praktisch von Anfang an gegen niedrig viskose Flüssigkeiten und Gase undicht und außerdem gegen Verunreinigungen sehr empfindlich. Dies deshalb, weil die beiden Verschlußteile in der Schließstellung mit Ringflächen aneinanderliegen und sich daher Verunreinigungen dort leicht ablagern und beim Schließen in die beiden Sitzflächen eingepreßt werden können. Diese harten Sitze werden außerdem zumeist am Gehäusesitz bzw. Sperrglied aufgeschweißt und anschließend durch Schleifen bearbeitet.

Bedeutend gasdichter sind Dichtungsanordnungen mit weichen Sitzen, d. h. Vei-schlußteile aus Kunststoff oder dergleichen, insbesondere solche mit einem harten und einem weichen Teil, weil eine gute Anpassung der beiden Dichtflächen aneinander erfolgen kann und Verunreinigungen in das weiche Teil eingepreßt werden können und in vielen Fällen nicht zu Beschädigungen führen. Diese weichen Sitze haben aber den Nachteil, daß für das weiche Teil ganz oder teilweise aus organischen Stoffen bestehende Materialien zu verwenden sind, die nur Betriebsbedingungen, insbesondere Betriebstemperaturen, ausgesetzt werden dürfen, die in vielen Fällen zu gering sind.

Man hat auch schon versucht, die Dichtheit von Ventilen dadurch zu verbessern, daß man Dichtungsanordnungen mit Mehrfachsten konstruierte (vgl. US-PS 6 76 580), so daß zwei oder mehr ringförmige Abdicht.ur.2sbereiche — hintereinander geschaltet — für die Dichtheit sorgen sollten. Gerade bei harten Sitzen, wo also noch Mangel in der Abdichtfähigkeit bestehen, "· können auch solche Mehrfachsitze nicht dicht ausgebildet werden, weil ja alle Sitze in der gleichen Stellung dichtend aneinanderliegen müssen, was bei praktisch unverformbaren Teilen nicht erreichbar ist.

Es sind ferner Ventile bekannt (vgl. US-PS 31 85 438), ι» die mit kammartig ineinandergreifenden dünnen Ringteilen aus Metall eine Mehrfachabdichtung erzielen sollen, indem die dünnen Ringteile des einen Verschlußteils je mit ihren Spitzen unter gegenseitiger Verformung an den Flanken eines zugeordneten Ringteiles des π anderen Verschlußteils anliegen. Diese Ventile haben sich jedoch nicht durchgesetzt, weil die Verschlußteile nur schwierig und aufwendig herstellbar sind und daher praktisch nur für Spezialanwendungen in Frage kommen.

-»ι Aus der DE-OS 18 00 992 ist ein Ventil bekannt, dessen Ventilteller an der Beiäligungsfläche kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem weichen Oberzug aus Gummi od. dgl. versehen ist, der nicht starr abgestützt, sondern vielmehr vom Ventilteller her mit 2"> Druck beaufschlagbar ist, um die Nachgiebigkeit der Dichtung an den abzusperrenden Druck anzupassen. Eine derartige Dichtungsanordnung besitzt aber die Nachteile einer weichen Dichtung, eine Übertragbarkeit auf metallharte Verschlußteile ist nicht gegeben.
«> Ferner ist aus der US-PS 26 32 624 bekannt, einen im Schnitt bogenförmigen Sitzring am Verschlußorgan eines Ventils anzuschweißen, wobei die Schweißung in besonderer Weise derart vorgenommen wird, daß die Schweißnähte ausschließlich unter Druckbelastung '■» stehen. Außerdem ergibt sich nur eine ringförmige Abdichtungslinie.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Vorteile metaRischer Dichtungen ■'" (Temperaturbereich, Unempfindlichkeit gegen organische Lösungsmittel) mit den Vorteilen von Weichstoffdichtungen (gute Abdichtung bei mäßigen Schließdrükken, gute Dichtheit gegen dünnflüssige Medien und Gase, Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung) kom-ί¹» biniertsind.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Unter der Schließkraft ergeben sich elastische Verformungen beim Wellkörper im Bereich der ><> Abdichtungslinien unter Ausbildung überall abdichtender Linienberührungen, wobei die Möglichkeit einer Ablagerung von Verschmutzungen an den Abdichtungslinien weitgehend vermieden wird, weil die gekrümmte Fläche des Wellkörpers die Verschmutzung an den '<'· Abdichtungslinien leichter durchdringen bzw. beiseiteschieben kann als beim parallelen Aufeinandertreffen zweier Flächen.

Mindestens eines der beiden Verschlußteile kann mit

einer Beschichtung versehen sein, welche das Gleit·

^Ml und/oder Dichtverhalten günstig beeinflußt, indem

dadurch mögliche Oberflächenunebenheiten vermieden bzw. ausgeglichen werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

^h< Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F ί g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Dichtungsanordnung für Hubventile,

F i g. 2 zeigt eine Dichtungsanordnung, die sich von derjenigen von Fig. I in den Abdichtungslinien und in der Ausbildung des Wellkörpers unterscheidet,

Fig.3 zeigt die Herstellung einer Dichtungsanordnung mit einem metallischen Wellkörper in einem Ventil selbst,

Fig.4 zeigt die Verwendung einer Dichtungsanordnung mit eini.Ti metallischen Wellkörper für ein Klappenventil.

Das in Fig. 1 dargestellte Hubventil besitzt ein Gehäuse 1, in dem mittels eines Einpreßringes 3 dicht ein dünnwandiger metallischer Wellkörper 2 befestigt ist, der aus einem hülsenförmigen und einem tellerförmigen Teil besteht, wobei der tellerförmige Teil drei konzentrisch angeordnete Wülste 4 und zwischen diesen zwei konzentrische entgegengesetzt gerichtete Wülste 5 aufweist. Das Gehäuse 1 bildet mit einem Ventilteller 6 die Verschlußteile des Hubventils, wobei der Ventilteller 6 über eine zweiteilige Verschraubung 7 drehbar, aber axial unverschieblich mit einer Ventilspindel 8 verbunden ist. Der Ventilteller 6 weist im Bereich der Wülste 4 des Wellkörpers 2 Nuten 9 auf, welche die Flanken an konzentrischen Stellen der Wülste 4 berühren, wobei sich die Wülste 5 an dem Gehäuse 1 abstützen. Der Wellkörper 2 muß dabei so dimensioniert sein, daß er unter der durch Spindel und Handrad bzw. durch motorischen Antrieb aufzubringenden Schließkraft an den Flanken soweit elastisch verformt wird, daß diese Flanken unter ausreichender Pressung mit den Rändern der Nuten 9 des Ventiltellers 6 dichtend in Verbindung stehen. Beim Offnen oder Schließen des Hubventils entstehen aus diesen sechs Ringbereichen mit Linienberührung enge Durchlässe, wo das Medium größere Durchströmungsgeschwindigkeiten erreicht, wobei sich aber zwischen diesen engen Durchlässen bei kompressiblen Medien in jedem Ringbereich 10 eine Expansion des Mediums samt Umlenkung ergibt, so daß der nächste Durchlaß nur noch mit ei.iem geringen Druckgefälle beaufschlagt wird. Außerdem ist am Ventilteller 6 noch ein Fortsatz U vorgesehen, welcher den vollen Durchströmquerschnitt im Gehäuse 1 erst freigibt, wenn die beiden Verschlußteile schon etwas voneinander entfernt sind. Dabei ist es gleichgültig, ob die Druckbeaufschlagung von unten oder von oben auf den Ventilteller 6 erfolgt, solange die Druckdifferenz nicht so groß ist, daß der Druck bei Beaufschlagung der Oberseite des Ventiltellers 6 während der Offnungsbewegung den Wellkörper 2 gegen den sich entfernenden Ventilteller 6 drückt und so eine plastische Verformung dieses Teiles bewirkt.

Bei der Dichtungsanordnung nach F i g. 2, die in Bezug auf die Verschlußteile wie in Fi g. I aufgebaut ist, sind die Ringbereiche mit Linienberührung auf den Kämmen 15 der Wülste 4 vorgesehen In diesem Fall ist der tellerförmige Teil des dünnwandigen Wellkörpers 2 nach außen leicht ansteigend ausgebildet, so daß im Verlauf der Schließbewegung zunächst nur der äußerste Wulst 4 mit einer radialen Ringfläche 16 des Ventiltellers 6, wie dargestellt, in Berührung kommt. Im Zuge der weiteren Schließbewegung kommen dann schrittweise die weiter innen liegenden Kämme 15 der Wülste 4 mit den zugeordneten Ringflächen 17, 18 des Ventiltellers 6 in Berührung. Die zwischen die Wülste 4 hineinragenden Pingteiie 19 des Ventiltellers 6 müssen die Flanken der Wülste 4 nicht berühren, sondern können auch nur zu. Strömungsumlenkung und Drosselung dienen. Ob, in Strömungsrichtung gesehen, zuerst die erste oder zuerst die letzte Ringfläche 16 bzw. 18 mit tangentialer Linienberührung zur Wirkung kommt, hängt von konstruktiven Gegebenheiten ab sowie von den noch damit auf Wunsch zu erzielenden Nebeneffekten, wie insbesondere der Geräuschminderung.

Gemäß F i g. 3 ist in einem Gehäuse 20 ein konischer Metallrohling 21 vorgesehen, der an seinem unteren Ende mittels eines Einpreßringes 22 dicht mit dem Gehäuse 20 verbunden ist und sonst nur an der Innenfläche mit dem Gehäuse 20 über in regelmäßigen Abständen vorgesehene Ringkanten 23 in Berührung steht, welche Unterstützungen bilden. Nach dem Einbau verläuft zwischen den Ringkanten 23 der Metallrohling 21 konisch. Dem Metallrohling 21 ist ein das andere Verschlußteil bildender Stufenkonus 24 als Ventilteller zugeordnet, dessen Stufenkanten 25 in den Bereich zwischen die abstützenden Ringkanten 23 des Gehäuses 20 gelangen, sobald der Stufenkonus 24 fast die Schließstellung erreicht hat Wenn ψ .„in den Stufenkonus 24 mit einer die vorgesehene Schüeßkraft wesentlich übersteigenden Kraft gegen das Gehäuse 20 preßt, wird der Metallrohling 21 zwischen den Ringkanten 23 zu von der Konusform abweichenden ringförmigen Einsenkungen 26 plastisch verformt, wobei sich der Stufenkonus 24 in die gestrichelt dargestellte Stellung weiterbewegt In den ringförmigen Einsenkungen 26 liegen dann bei späteren Schließvorgängen mit der vorgesehenen Schließbart die Ringbereiche mit Linienberührung, wobei sich dort das Blech mit elastischer Pressung ohne Überbrückung eines Spiels an die Stufenkanten 25 eines Ventiltellers 24 anlegt und die Abdichtung bewirkt. Auf diese Weise kann der Wellkörper auch erst in dem Ventil in seine endgültige Form gebrach», werden.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 sind die verformbaren Wellkörper 2 jeweils fest mit dem Gehäuse 1 verbunden und der Ventilteller 6 stellt das andere Verschlußtiil dar. Es ist auch möglich, den Wellkörper 2 mit dem Ventilteller zu verbinden.

Gemäß Fig.4 ist ein Ventil mit einer exzentrisch gelagerten Klappe 30 vorgesehen, deren Achse 31 nicht durch die Achse von an der Klappe 30 bzw. &m Gehäuse 32 vorgesehenen bzw. befestigten Dichtungseiementen verläuft. Die Klappe 30 weist eine Kugelringfläche 33 um den Mittelpunkt ihrer Drehachse 31 auf. Im Gehäuse 32 ist ein dünnwandiger Wellkörper 35 dicht befestigt, der zuerst zylindrisch und dann im Bereich der Kugelringfläche 33 der Klappe 30 konisch verläuft. In diesem Bereich weist er zur Gehäuseachse 34 konzentrische Wülste auf, die sich einerseits im Gehäuse 32 abstützen und andererseits im geschlossenen Zustand mit der Kugelringfläche 33 der Klappe 30 in dichtendem Eingriff stehen, weil in dieser Stellung eine elastische Verformung des Wellkörpers 35 erfolgt, so daß sich drei ringförmige Abdichtungslinien 36 ergeben. Beim Offnen durch Verdrehung der Klappe 30 werden dann die ringförmigen Dichtbereiche hintereinander geöffnet. Falls die Achse 31 Jer Klappe 30 die Gehäuseachse 34 nicht schneidet, sondern mit geringem Abstand kreuzt, erfolgt während der Öffnungsbewegung ein Abheben der Kugelringfläche 33 vom Wellkörper 3 i, so daß eine Entlastung des Wellkörpers 35 von einer längeren Schiebebewegung unter elastischer Verformung entfällt.

Falls bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform die Druckbeaufschlagung von links erfolgt, ist bei höheren Drücken auch eine Anpassung des Wellkörpers

35 an die Klappe 30 durch den zwischen Wellkörper 35 und Gehäuse 32 eindringenden Mediumdruck gegeben, wobei aber die Dimensionierung des Wellkörpers 35 so erfolgen muß, daß beim öffnen keine plastische Verformung hiervon durch den Mediumdruck erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für Hubventile mit zwei ringförmigen Verschlußteilen, die in der Schließstellung zwei oder mehr ringförmige Abdichtungslinien bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnwandiger metallischer Wellkörper mit Platten- und/oder Rohrgrundform mit seinem einen Ende dichtend an einem der Verschlußteile befestigt und mit seinen Wülsten an diesen abgestützt ist, während seine Wülste am jeweils anderen Verschlußstück die Abdichtungslinien bilden.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wülste des Wellkörpers unterschiedlich ausgebildet sind.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schließvorgang die einzelnen Wülste nacheinander an den Verschlußteileo zur Anlage kommen.

4. Dichtungsanordnung nach der< vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile und der Wellkörper konisch ausgebildet sind, wobei vorzugsweise der Ventilsitz und Boden des Verschlußstücks mit treppenförmig ausgebildeten Dichtkanten versehen sind.

5. Verfahren zur Herstellung des Wellkörpers nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnwandiger konischer Metallrohling dichtend am Ventilsitz befestigt und zwischen Verschlußstück und Ventilsitz mit einer die vorgesehene Schließkraft weit übersteigenden Kraft plastisch in die Endform verformt wird.