DE2503626C3

DE2503626C3 - Ventil für Druckgaspackungen

Info

Publication number: DE2503626C3
Application number: DE2503626A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. 6200 Wiesbaden Meuresch; Tilo 6234 Hattersheim Patenge
Original assignee: Deutsche Praezisions-Ventil 6234 Hattersheim GmbH
Current assignee: Deutsche Praezisions-Ventil 6234 Hattersheim GmbH
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1979-10-31
Also published as: BR7600904A; NL7600844A; JPS51126508A; GB1531863A; JPS51126509A; BR7600555A; ES444669A1; CH605331A5; AR206741A1; AR214501A1; ZA76434B; FI760217A; CH606875A5; US4015752A; US4015757A; AU503559B2; NL186442C; DK34476A; CA1031233A; FR2299580A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Druckgaspackungen, mit einem Ventiltragvr, 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 Klemnibereich 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 mchreckige Umfangskante, aufweist, wobei eine Füllöffnung nur innerhalb des Klemmrandes in der Stirnwand vorgesehen und die Dichtscheibe unter dem Einfluß des Fülldrucks /ur 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 Unifangsteile 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 Fiilldrucks nach unten gebogen werden, von der Stirnwand des Ventilträgers abheben und somit zusätzliche Füllpfade schaffen, die zwischen Dichtscheibe und Stirnwand und weiter nahe der Umfangswand des Ventilträgers verlaufen. Auf diese Weise kann die Füllgeschwindigkeit gegenüber solchen bekannten Ventilen (US-PS 35 9b 811, US-PS 3} 91 834). die nur Füllpfade innerhalb des Klemmrades aufweisen, erheblich gesteigert werden.

Bei anderen bekannten Ventilen (US-PS 28 90 817. US-PS 29 37 791) ist unterhalb des Dichtscheibcnrandcs. der über den Klemmrand übersteht, ein Ringruum vorgesehen, der teilweise durch .Schrägschultern von Axialrippen und teilweise durch die Umfangswand des Ventilträgers begrenzt ist. In der Stirnwand des

ίο Ventilträgers befinden sich im wesentlichen außerhalb der Klemm/one zusätzliche Füllöffnung -n. Die sich unterhalb dieser Füllöffnungen befindlichen Bereiche des Dichtscheibenrandes kommen unmittelbar unter den Einfluß des Fülldruckcs und werden η ich unten auf die 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 Dichtscheibenran-

■20 des zur Verfugung steht, auf den nicht einmal eine Klemmkraft wirkt. Es ergibi 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 .u^chlicßender Wiederherstellung einer einwandfreien Abdichtung gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

i'i daß — zur F.rmöglichung einer radialen Dehnung des äußeren Randbereiches und eines ausreichenden Zusanimendrückens der Dichtscheibe im Klemnibereich beim Füllen - unterhalb dieses Randbereichs ein ringförmiger Ausweichraum angeordnet ist, der so

'■> bemessen ist, daß nicht nur die /weiten Abschnitte, sondern auch die ersten Abschnitte beim Füllen umbiegen und sich frei radial dehnen.

Bei dieser Konstruktion sorgt dor ringförmige Ausweichraum dafür, daß sich der äußere Dichtschcibenrand ringsum frei radial dehnen kann. Denn infolge des Umbiegens werden die ersten Abschnitte nicht mehr durch die sie umgebende Wand bch'ndert. Firste und /weite Abschnitte können sich daher nach unten in den Ausweichraum hinein praktisch unbehindert dehnen. Damit werden die Kräfte, die zum Zusammendrükken des eingespannten Dichtscheibenteils erforderlich sind, ganz erheblich herabgesetzt. Denn das Zusammendrücken führt lediglich zu einer entsprechenden Dehnung des Dichtscheibenrandes; die Gegenkräfte

■>o bestehen im wesentlichen nur aus den elastischen Ruckstellkräften der gedehnten Dichtscheibe. Infolgedessen vermag der Fülldruck, auch wenn er lediglich innerhalb des Klemmrandes 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 erfolgt ferner eine stärkere Dehnung der oberen Radialfasern der Dichtscheibe, was ebenfalls zur Verdünnung des Scheibenmaterials beiträgt. Da die Füllöffnung und die äußeren Fiillkanäle in der

^fil> Normalbetriebsstellung durch den Klemmrand gelrennt sind, ist nach dem Füllen eine einwandfreie Dichtheit ,L'währleistet.
Hei einer Ausführungsform ist der Ausweichraum

durch eine an den Klcmmrand anschließende Konusflaehe begrenzt Hierdurch lassen sich bereits ausreichend große Ausweichräume schaffen.

Bei einer bevorzugten weiteren Ausführungsform hat der Ausweichraum etwa rechteckigen Querv^hnitL Dies führt /u einem verhältnismäßig grüßen Winkel, um den der Dichtscheibenrand umgebogen wird. Außerdem kann der Ausweichraum beliebig lang gemacht werden, ohne den Durchmesser des Ventilträgcrs zu beeinflussen.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, das in der linken Hälfte in der Normalbetriebsstellung und in der rechten Hälfte in der Füllbeiriebsstellung gezeigt ist,

F i g. 2 einen Längsschnitt gemäß F i g. 1 durch ein anderes Ausführungsbeispiel und

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Sechskant-Sichtscheibe.

Ein Ventilgehäuse 1 ist in einem Ventilträger 2, der den oberen Teil eines eine Druckgaspackung verschließenden Deckels bildet, fest eingesetzt. Dies geschieht dadurch, daß die Umfangswand 4 des Vcmilträgers 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 Lochuiiifang liegt an einer Einschnürung 12 des Veniilschaftes 10 an, an der sich auch ein Qucrloch H befindet, das mit dem inneren Hohlraum des Ventilschafts 10 in Verbindung steht. Auf diesen Ventilschaft kjnn in üblicher Weise ein Ventilbetätigungsknopf mit .Sprühdüse o. dgl. aufgesetzt werden. Der Ventilschaft 10 wird durch eint 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 Nonnalbetneb beim Niederdrücken des Ventilschaftes 10 ein Atistrittspfad, der über den Kanal 16, den Hohlraum 15. das Querloch 1} und den 1 lohlraum des Schafts 10 nach außen führt.

Die Dichtscheibe 8 hat einen außerhalb des Klemmrandes 7 befindlichen Dichtscheibenrand 18 Die äußere Uinfangskante 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 I verbleiben Füllkanäle JO, 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.

Heim Füllen wird dafür gesorgt, daß das Füllmediiim nicht nur durch den 1 lohlraum des Schaftes 10 ins Innere gelangt, sondern außerdem durch die Füllöffnung 22 zugeleitet wird. Der hohe Fulldruck von beispielsweise 40—120 bar drückt die Dichtscheibe 8 im Einspannbereic j zusammen. Infolgedessen wird Material der Dichtscheibe 8 nach außen verdrängt Eine Zusammendrückung von beispielsweise 10% führt zu einer Durchmesservergrößerung von ebenfalls 10%. Diese Ausdennung der Dichtscheibe 8 wird von dem Ausweichraum 20 aufgenommen. Dies ist auch für die normalerweise an der Umfangwand 4 anliegenden

to «Men Abschnitte der Umfangskaiue der Dichtscheibe 8 möglich, weil sich der Dichtscheibenrand 18 nach unten umbiegt, bis er auf der Anlagefiäche 21 aufliegt Hierbei wirken zwei Faktoren mit Einerseits wird bei der radialen Bewegung der Dichtscheibe der äußere

η Umfang durch den Radius 19 nach unten gelenkt Außerdem wirkt der Fülldruck, nachdem das Medium den Spalt 21 zwischen der Dichtscheibe 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, daß nach dieser Umbiegung noch ein Spalt 25 zwischen dem Dichtscheibenrand 18 und der Umfangwand 4 verbleibt. Infolgedessen strömt das Füllmedium, wie durch die Pfeile angedeutet, mit verhältnismäßig wenig Wider·

»'S stand 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

ίο diücken 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 Hezugszeichen verwendet, für analoge Teile um 100 erhöhte llezugszeichen. Unterschiedlich ist

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

Infolgedessen 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 Anlagefläche 27 umgeklappt. Der Dichtscheibenrand 18 wird vom Ausweichraum 120 aufgenommen und ebenfalls um 90" nach unten geklappt. Infolgedessen ergibt sich eine erheblichi· Verdünnung des Scheibenmaterials im

so Bereich j. also ein verhältnismäßig großer Spalt 12} zwischen Dichtscheibe 8 und Stirnwand 9. Auch der Spalt 125 zwischen Dichtscheibenrand 18 und Umfangswand 4 kann eine erhebliche Größe erhalten. Da überdies das Füllmediiim auch ungehindert durch einen

Yt Spalt 129 zwischen dem Innenteil 28 und dem Ventilschaft hindurchströmen kann, ergibt sich eine außerordentlich rasche Füllung.

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

b^r> Umhegen überwiegend auf die radial längeren ersten Abschnitte bezieht, ist eine Hehiiulerung des Umbiegens durch Faltenbildung ausgeschlossen. Einen ähnlichen Effekt erreicht man auch mit einer kreisrunden Scheibe,

die Radialeinsehnittc besitzt.

[Ls hat sich als günstig hei ausgestellt, wenn der ringförmige Ausweichraum in seinem den Dichtsehcibenrand beim Rillen aufnehmenden Bereich eine radiale Breite von mindestens 40% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe hat. Dann kann man bei einem üblichen Dichlscheibenmatcrial mit einer Shorehärte 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 Dichlscheibc beträgt, kann man sowohl Dichtscheibenmaterialien mit einer Shorehärte von 70 als auch solche mit einer Shorehärte von 55 verwenden. Vorzugsweise wird jeooch die Breite größer als 90% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe gewählt, weil dann die für den Durchtritt des Rjllmediums verbleibenden Spalten einen so großen Querschnitt haben, daß sich ein außerordentlich rasches Füllen ergibt.

Des weiteren sollte der ringförmige Ausweichraum die radiale Mindeslbreite über eine vom Klemmrand aus gemessene Tiefe von mindestens 110%, vorzugsweise mehr als 125%, der radialen Erstreckung des über den Klemmrand überstehenden Dichtscheibenrandes haben. Hierbei gelten die kleineren Daten für härtere und die größeren Daten für weichere Dichtmaterialien.

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

Mit Vorteil reicht der Dichtscheibenrand in der Normalbetriebsstcllung etwa bis zur Umfangswand des Vcntilträgers, und die Stirnwand und die Umfangswand des Vcntilträgers sind über einen Radius miteinander verbunden. Dieser Radius sollte mindestens 0,8 mm, vorzugsweise 1,3 mm, betragen. Sobald der Dichlschcibenumfang sich zu dehnen beginnt, wird er durch den Radius nach unten umgelenkt, wodurch die Verlagerung

ίο in einen axial anschließenden Ringraum erleichtert wird.

Die angegebenen Daten beziehen sich auf die zur Zeit

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

is Außerordentlich kurze l-'üllzeiten in der Größenordnung von nur 1,5 Sekunden ergeben sich, wenn — wie in Fig.2 gezeigt — zu beiden Seiten des Klcmmrandes vorzugsweise zylindrische Anlagcflächcn vorgesehen sind, an die sich unter dem Einfluß des Fülldrucks je ein Teil der Dichtscheibe anlegt. Wenn nämlich die Dichtscheibe zu beiden Seilen des Klemmrandes umgebogen wird, ergibt sich eine weitgehend gleichmäßige Belastung derart, daß der auf dem Klemmrand befindliche Dichtscheibenteil seine Lage unverändert beibehält. Auch bei hohen Fiilldrücken sind daher keine Verlagerungen zu befürchten.

Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß die angegebenen Konstruktionen auch brauchbar sind, wenn kein Ventilschaft 10 nach außen ragt, sondern das Ventil durch ein vom Ventilbetätigungskopf nach unten ragendes Stellglied betätigt werden soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventil Tür Draekgaspackungen. mit einem Ventilträger, der eine Stirnwand und eine J Jmfangswand aufweist, mit einem relativ dazu unverrückbaren Ventilgehäuse, das einen ringförmigen Klemmrand aufweist, und mit einer Dichtscheibe zum Abdichten eines Auslaßkanals, die /wischen Kleinmrand und Stirnwand festgeklemmt ist, einen über den Klemnihereich überstehenden Randbereich hat und eine Umfangskante, bei der erste Abschnitte, die eine umgebende Wand berühren, durch /weite Abschnitte getrennt sind, die diese Wund nicht berühren, insbesondere eine mehreckige Umfangskante. aufweist, wobei eine Füllöffnung nur innerhalb des Klemmrades in der Stirnwand vorgesehen und die Dichtscheibe unter dem HinfluU des Fülldrucks iur Errichtung eines Füllpfadcs von der StisTiwand abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß — zur Ermöglichung einer radialen Dehnung des äußeren Randbereichs (18) und eines ausreichenden Zusammendrückens der Dichtscheibe (8) im Klemmbereich (a,beim Füllen — unterhalb dieses Randbereichs ein ringförmiger Ausweichraum (20, 120) angeordnet ist, der so bemessen ist, daß nicht nur die /weiten Abschnitte, sondern auch die ersten Abschnitte 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 (2J) begrenzt ist.

3. Ventil nach Anspruch I, dadurch gckcnn/cichnet, daß der Ausweichraum (120) etwa rechteckigen Querschnitt hat.