DE2503626B2 - Ventil für Druckgaspackungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Druckgaspackungen, mit einem Ventilträger, der eine Stirnwand und eine Umfangswand aufweist, mit einem relativ dazu unverrückbaren Ventilgehäuse, das einen ringförmigen Klemmrand aufweist, und mit einer Dichtscheibe zum Abdichten eines Auslaßkanals, die zwischen Klemmrand und Stirnwand festgeklemmt ist, einen über den Klemmbereich überstehenden Randbereich hat und eine Umfangskante, bei der erste Abschnitte, die eine umgebende Wand berühren, durch zweite Abschnitte getrennt sind, die diese Wand nicht berühren, insbesondere eine mehreckige Umfangskante, aufweist, wobei eine Füllöffnung n"r innerhalb des Klemmrandes in der Stirnwand vorgesehen und die Dichtscheibe unter dem Einfluß des Fülldrucks zur Errichtung eines Füllpfades von der Stirnwand abhebbar ist.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art (DE-PS 62 762) ist die Dichtscheibe etwa sechseckig, wobei die Umfangsteile mit dem kleinsten Abstand vom Mittelpunkt nur so wenig außen über den Klemmrand überstehen, daß sie sich, wenn die unmittelbar unterhalb der Füllöffnung befindlichen Dichtscheibenteile unter dem Einfluß des Fülldrucks nach unten gebogen werden, von der Stirnwand des Ventillrägers abheben und somit zusätzliche Füllpfade schaffen, die /.wischen Dichtscheibe und Stirnwand und weiter nahe der Umfangswand des Ventilträgers verlaufen. Auf diese Weise kann die Fiillgeschwincligkeit gegenüber solchen bekannten Ventilen (US-PS 35 96 811, US-PS 33 91 834), die nur Füllpfade innerhalb des Klemmrades aufweisen, erheblich gesteigert werden.

Bei anderen bekannten Ventilen (US-PS 28 90 817, US-PS29 37 791)istunterhalbdes Dichtscheibenrandes, der über den Klemmrand übersteht, ein Ringraum vorgesehen, der teilweise durch Schrägschultern von Axialrippen und teilweise durch die Umfangswand des Ventilträgers begrenzt ist. In der Stirnwand des

ic Ventilträgers befinden sich im wesentlichen außerhalb der Klemmzone zusätzliche Füllöffnungen. Die sich unterhalb dieser Füllöffnungen befindlichen Bereiche des Dichtscheibenrandes kommen unmittelbar unter den Einfluß des Fülldruckes und werden nach unten auf d'e Schrägschultern abgebogen, wodurch zusätzliche Füllkanäle freigegeben werden. Hierbei tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß für die Abdichtung der zusätzlichen Füllöffnungen lediglich der außerhalb davon liegende schmale Streifen des Dichtscheibenrandes zur Verfügung steht, auf den nicht einmal eine Klemmkraft wirkt. Es ergibt sich daher keine sichere Abdichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das bei Eröffnung eines Füllpfades über den Klemmrand hinweg ein rascheres Füllen unter anschließender Wiederherstellung -einer einwandfreien Abdichtung gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß _ _zur Ermöglichung einer radialen Dehnung des äußeren Randbereiches und eines ausreichenden Zusammendrückens der Dichtscheibe im Klemmbereich beim Füllen — unterhalb dieses Randbereichs ein ringförmiger Ausweichraum angeordnet ist, der so bemessen ist, daß nicht nur die zweiten Abschnitte, sondern auch die ersten Abschnitte beim Füllen umbiegen und sich frei radial dehnen.

Bei dieser Konstruktion sorgt der ringförmige Ausweichraum dafür, daß sich der pyßere Dichlscheibenrand ringsum frei radial dehnen kann. Denn infolge des Umbiegens werden die ersten Abschnitte nicht mehr durch die sie umgebende Wand behindert. Erste und zweite Abschnitte können sich daher nach unten in den Ausweichraum hinein praktisch unbehindert dehnen. Damit werden die Kräfte, die zum Zusammcndrükken des eingespannten Dichtscheibenteils erforderlich sind, ganz erheblich herabgesetzt. Denn das Zusammendrücken führt lediglich zu einer entsprechenden Dehnung des Dichischeibenrandes; die Gegenkräfte bestehen im wesentlichen nur aus den elastischen Rückstellkräften der gedehnten Dichtscheibe. Infolgedessen vermag der Fülldruck, auch wenn er lediglich innerhalb des Klemmrandcs zugeführt wird, die Dichtscheibe im Einspannbereich soweit zusammenzudrücken, daß ringsum die Verbindung zum äußeren Füllkanal geöffnet wird. Das längs der Oberseite der Dichtscheibe nach außen strömende Medium übt eine zusätzliche Dehnkraft auf die Dichtscheibe aus, was die Dehnung des Randes und die entsprechende Verdünnung der Dichtscheibe unterstützt. Wegen des Umbiegens erfolg! ferner eine stärkere Dehnung der oberen Radialfascrn der Dichtscheibe, was ebenfalls zur Verdünnung des Scheibenmaterials beiträgt. Da die Füllöffnung und die äußeren Füllkanäle in der Normalbetriebsstellung durch den Klemmrand getrennt sind, ist nach dem Füllen eine einwandfreie Dichtheit gewährleistet.

Bei einer Ausfiihrungsfnrm ist der Ausweichraum

durch eine an den Klemmrand anschließende Konusfläche begrenzt. Hierdurch lassen sich bereits ausreichend große Ausweichräume schaffen.

Bei einer bevorzugten weiteren Ausführungsform hat der Ausweichraum etwa rechteckigen Querschnitt. Dies führt zu einem verhältnismäßig großen Winkel, um den der Dichtscheibenrand umgebogen wird. Außerdem kann der Ausweichraum beliebig lang gemacht werden, ohne den Durchmesser des Ventilträgers zu beeinflussen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, das in der linken Hälfte in der Normalbetriebsstellung und in der rechten Hälfte in der Füllbetriebsstellung gezeigt ist,

Fig.2 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 durch ein anderes Ausführungsbeispiel und

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Sechskant-Dichtscheibe.

Ein Ventilgehäuse 1 ist in einem Ventilträ£\;r 2, der den oberen Teil eines eine Druckgaspackung verschließenden Deckels bildet, fest eingesetzt. Dies geschieht dadurch, daß die Umfangswand 4 des Ventilträgers 2 an mehreren Umfangsstellen nach innen gerichtete Einbuchtungen 5 aufweist, die unter einen Flansch 6 des Ventilgehäuses greifen. Hierdurch drückt ein an der Oberseite des Ventilgehäuses 1 ausgebildeter Klemmrand 7 eine Dichtscheibe 8 gegen die Stirnwand 9 des Ventilträgers 2. Damit ergibt sich ein definierter Einspannbereich a. Ein hohler Ventilschaft 10 greift durch ein Loch 11 der Dichtscheibe 8. Der innere Lochumfang liegt an einer Einschnürung 12 des Ventilschaftes 10 an, an der sich auch ein Querloch 13 befindet, das mit dem inneren Hohlraum des Ventilschafts 10 in Verbindung steht. Auf diesen Ventilschaft kann in üblicher Weise ein Ventilbetätigungsknopf mit Sprühdüse o. dgl. aufgesetzt werden. Der Ventilschaft 10 wird durch eine Feder 14 nach oben gedrückt. Der die Feder aufnehmende Hohlraum 15 steht über einen Kanal 16, der durch einen Stutzen 17 zum Aufsetzen eines Tauchrohres verläuft, mit dem Innenraum der Druckgaspackung in Verbindung.

Infolgedessen ergibt sich im Normalbetrieb beim Niederdrücken des Ventilschaftes 16 ein Austrittspfad, der über den Kanal 16, den Hohlraum 15, das Querloch 13 und den Hohlraum des Schafts 10 nach außen führt.

Die Dichtscheibe 8 hat einen außerhalb des Klemmrandes 7 befindlichen Dichtscheibenrand 18. Die äußere Umfangskante besitzt erste Abschnitte, die an der Umfangswand 4 bzw. einem von dieser Umfangswand 4 zur Stirnwand 9 überleitenden Radius 19 anliegen, und zweite Abschnitte, die nicht an dieser Umfangswand anliegen.

Axial unterhalb des Dichtscheibenrandes 18 befindet sich ein ringförmiger Ausweichraum 20 mit einer kegelförmigen Anlagefläche 21, die in einem Winkel in den Klemmrand 7 übergeht. Zwischen der Umfangswand 4 des Ventilträgers 2 und der Umfangswand des Ventilgehäuses ( verbleiben Füllkanäle 10, die den Ausweichraum 20 mit dem Raum unterhalb des Ventilgehäuses 1 verbinden. In der Stirnwand 9 ist ein Mittelloch vorgesehen, so daß sich um den Ventilschaft 10 eine ringförmige füllöffnung 22 ergibt.

Beim Füllen wird dafür gesorgt, daß das Füllmedium nicht nur durch den Hohlr um des Schaftes 10 ins Innere gelangt, sondern außerdem durch die Füllöffnung 22 zugeleitet wird. Der hohe Fülldruck von beispielsweise 40—120 bar drückt die Dichtscheibe 8 im Einspannbcreic α zusammen. Infolgedessen wird Material der Dichtscheibe 8 nach außen verdrängt. Eine Zusammendrückung von beispielsweise 10% führt zu einer Durchmesservergrößerung von ebenfalls 10%. Diese Ausdehnung der Dichlscheibe 8 wird von dem Ausweichraum 20 aufgenommen. Dies ist auch für die normalerweise an der Umfangwand 4 anliegenden

ίο ersten Abschnitte der Umfangskante der Dichtscheibe 8 möglich, weil sich der Dichtscheibenrand 18 nach unten umbiegt, bis er auf der Anlagefläche 21 aufliegt. Hierbei wirken zwei Faktoren mit. Einerseits wird bei der radialen Bewegung der Dichtscheibe der äußere Umfang durch den Radius 19 nach unten gelenkt. Außerdem wirkt der Fülldruck, nachdem das Medium den Spalt 23 zwischen der Dichtsc'ieibe 8 und der Stirnwand 9 durchströmt hat im Raum 24 auf den Dichtscheibenrand 18 und biegt ihn nach unten um. Der Ringraum 20 ist so bemessen, c? -.B nach dieser Umbiegung noch ein Spalt 25 zwischen ricT·. Dichtscheibenrand 18 und der Umfangwand 4 verbleibt. Infolgedessen strömt das Füllmedium, wie durch die Pfeile angedeutet, mit verhältnismäßig wenig WiJerstand ins Innere der Druckgaspackung. Sobald das Füllen beendet ist, kehrt die Dichtscheibe 8 infolge ihrer eigenen Elastizität in die links in F i g. 1 dargestellte Normallage zurück, wobei der im Innern herrschende Druck dazu beiträgt, die Dichtscheibe nach oben zu drücken und unter Ausnutzung des Radius 19 eine nach innen gerichtete Kraftkomponente herbeizuführen.

In Fig. 2 werden für dieselben Teile wie in Fig. 1 auch dieselben Bezugszeichen verwendet, für analoge Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen. Unterschiedlich ist

J5 im wesentlichen, daß der ringförmige Ausweichraum 120 eine zylindrische Anlagefläche 121 aufweist, die im rechten Winkel an den Klemmrand 7 anschließt. Außerdem ist der Raum 115 unterhalb der Dichtscheibe 8 mit einer Aufweitung 126 versehen, die ebenfalls eine zylindrische Anlagefläche 127 aufweist.

Infilgedessen nimmt die Dichtscheibe 8 beim Füllen die in der rechten Hälfte dargestellte Lage ein. Der innerhalb des Klemmrandes 7 befindliche Dichtscheibenteil 28 wird durch den unmittelbar auf ihn wirkenden Fülldruck nach innen bis zur Anlage an der Anlageiläche 27 umgeklappt. Der Dichtscheibenrand 18 wird vom Ausweichraum 120 aufgenommen und ebenfalls um 90' nach unten geklappt. Infolgedessen ergibt sich eine erhebliche Verdünnung des Scheibenmaterials im Bereich a, also ein verhältnismäßig großer Spalt 123 zwischen Diehlscheioe 8 und Stirnwand 9. Auch der Spalt 125 zwischen Dichtscheibenrand 18 und Umfangswand 4 kann eine erhebliche Größe erhalten. Da überdies das Füllmedium auch ungehindert durch einen Spalt 129 zwischen dem Innenteil 28 und dem Ventilschaft hindurchströmen kann, erg-bt sich eine außerordentlich rasche Füllung.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Dichtscheibe, bei der erste Abschnitte, dr eine umgebende Wand berühren, durch zweite Abschnitte getrennt sind, die diese Wand nicht berühren, ist in F i g. 3 in Form einer sechseckigen Dichtscheiue 8 veranschaulicht. Diese Scheibe weist gegenüber dem vollen Umfang .2 Aussparungen 33 in Form von Sekantenabschnitten auf. Da sich das

f>'> Umbiegen überwiegend auf die radial längeren ersten Abschnitte bezieht, ist eine Behinderung des Umbiegens durch Faltenbildung ausgeschlossen. Einen ähnlichen Effekt erreicht man auch mit einer kreisrunden Scheibe,

die Radialeinschnilte bcsil/t.

Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn der ringförmige Ausweichraum in seinem den Dichtscheibenrand beim Rillen aufnehmenden Bereich eine radiale Breite von mindestens 40% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe hai. Dann kann man bei •■■neni üblichen Diehtschcibenmateria! mit einer Shoreharte von 55 bereits einen sicheren Betrieb erzielen. Bei härteren Materialien ist eine größere radiale Breite erforderlich. Wenn diese Breite mindestens 65% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe beträgt, kann man sowohl Dichtschcibenmatcrialien mit einer Shorehärte von 70 als auch solche mit einer Shorehärte von 55 verwenden. Vorzugsweise wird jedoch die Breite größer als 40% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe gewählt, weil dann die für den Durchtritt des Rillmcdiiims verbleibenden Spalten einen so großen Querschnitt haben, daß sich ein außerordentlich rasches Riiien ergibt.

Des weiteren sollte der ringförmige Ausweichraum die radiale Mindestbreitc über :inc vom Klemmrand aus gemessene Tiefe von mindestens 110%, vorzugsweise mehr als 125%, der radialen Erstreckung des über de ι Klcmmrand überstehenden Dichtscheibenrandes haben. Hierbei gelten die kleineren Daten für härtere und die größeren Daten für weichere Dichtmatcrialicn.

Günstig ist es, wenn der Durchmesser der unbelasteten Dichtscheibe höchstens 95% des Durchmessers der sie umgebenden Umfangsfläehc ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß unter Berücksichtigung aller Toleranzen eine leichte Beweglichkeit zwischen Dichtschcibcnumfang und Umfangsfläche gewährleistet ist. was die Verlagerung in den Kingrauni erleichtert.

Mit Vorteil reicht der Dichtscheibenrand in der Normnlbclricbsslcllung etwa bis zur Umfangswand des Ventilträgcrs, und die Stirnwand und die Umfangswand des Ventilträgcrs sind über einen Radius miteinander verbunden. Dieser Radius sollte mindestens 0.8 mm. vorzugsweise 1,3 mm. betragen. Sobald der Dichtschcibcnumfang sich zu dehnen beginnt, wird er durch den Radius nach unten umgelenkt, wodurch die Verlagerung

κι in einen axial anschließenden Ringraum erleichtert wird.

Die angegebenen Daten beziehen sich auf die /ur Zeit

üblichen Dichtscheibenmaterialicn und auf die üblichen Rilldrücke, können aber bei einer Änderung der Bedingungen eine entsprechende Anpassung erfahren.

i'> Außerordentlich kurze Rillzeiten in der Größenordnung von nur 1.5 Sekunden ergeben sich, wenn — wie in Cig. 2 gezeigt — zu beulen Seiten des Klcmmrandes \orzugswcise zylindrische Anlageflächen vorgesehen sind, an die sich unter dem Γϋππιιϋ cics Füiidnicks je ein

:n Teil der Dichtschcibc anlegt. Wenn nämlich die Dichlschcibe zu beiden Seiten des Klemmrandes umgebogen wird, ergibt sich eine weitgehend gleichmäßige Belastung derart, daß der auf dem Klcmmrand befindliche Dichtschcibcnlcil seine Lage unverändert

2i beibehält. Auch bei hohen Rilldrücken sind daher keine Verlagerungen zu befürchten.

Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß die angcgcb·,ilen Konstruktionen auch brauchbar sind, wenn kein Ventilschaft 10 nach außen ragt, sondern das

Jn Ventil durch ein vom Ventilbetätigungskopf nach unten ragendes Stellglied betätigt werden soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ventil für Druckgaspackungen, mit einem Ventilträger, der eine Stirnwand und eine Umfangswand aufweist, mit einem relativ dfizu unverrückbaren Ventilgehäuse, das einen ringförmigen Klemmrand aufweist, und mit einer Dichtscheibe zum Abdichten eines Auslaßkanals, die zwischen Klemmrand und Stirnwand festgeklemmt ist, einen über den Klemmbereich überstehenden Randbereich hat und eine Umfangskante, bei der erste Abschnitte, die eine umgebende Wand berühren, durch zweite Abschnitte getrennt sind, die diese Wand nicht berühren, insbesondere eine mehreckige Umfangskante, aufweist, wobei eine Füllöffnung nur innerhalb des Klemmrades in der Stirnwand vorgesehen und die Dichtscheibe unter dem Einfluß des Fülldrucks zur Errichtung eines Füllpfades von der Stirnwand abhebbar ist, dadurch gekennzeichne» daß — zur Ermöglichung einer radialen Dehnung des äußeren Randbereichs (18) und eines ausreichenden Zusammendrückens der Dichtscheibe (8) im Klemmbereich fa^beim Füllen — unterhalb dieses Randbereichs ein ringförmiger Ausweichraum (20, 120) angeordnet ist, der so bemessen ist, daß nicht nur die zweiten Abschnitte, sondern auch die ersten Abbchnitte beim Füllen umbiegen und sich frei radial dehnen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichraum (20) durch eine an den Klemmrand (7) anschließende Konusfläche (21) begrenzt ist.

3. Ventil nach Ansp» jch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswe/chrav.m (120) etwa rechteckigen Querschnitt hat.