DE2559444C3 - 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 aufweist, wobei eine Füllöffnung nur 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 21 62 762) ist die Dichtscheibe etwa sechseckig, wobei ein innerer Randbereich nach innen und ein. äußerer Randbereich nach außen über den Klemmrand üb erstehen. Die Umfangsleile des äußeren Randbereichs, welche den kleinsten Abstand vom Mittelpunkt haben, sind dem Klemmrand so dicht benachbart, daß sie sich, wenn der innere Randbereich unter dem Einfluß des

!5 Fülldrucks nach unten gebogen wird, von der Stirnwand de« Ventilträgers abheben und somit zusätzliche Füllpfade schaffen. Auf diese Weise kann die Füllgeschwindigkeit gesteigert werden.

Bei einem anderen bekannten Ventil (US-PS 29 37 791, Fig. 6) ist unterhalb des 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 Ventilträgers befinden sich im wesentlichen außerhalb der Klemmzone zusätzliche Füllöffnungen. Die sich unterhalb dieser Füllöffnungen befindlichen Bereiche des Dichtscheibenrarv.les kommen unmittelbar unter den Einfluß des Fülldruckes und werden nach unten auf die Schrägschultern abgebogen, wodurch zusätzliche Füllpfade 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.

Des weiteren sind Ventile bekannt (US-PS 35 43 971. US-PS 35 89 571), bei denen das unverrückbar im Ventilträger gehaltene Ventilgehäuse Rippen oder ähnliche Stützvorrichtungen aufweist, die bis zur Stirnwand reichen. Dies ist erforderlich, weil die Dichtscheiben nicht fest eingeklemmt, sondern zur Öffnung eines äußeren Füllpfades axial beweglich sind.

Ähnliches gilt auch für eine andere Konstruktion (US-PS 29 37 791, Fig. 2 und 3), wo ein äußerer Teil des Ventilgehäuses bis zur Stirnwand des Ventilträgers reicht, während ein innerer Teil des Ventilgehäuses zusammen mit der Dichtscheibe axial beweglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für Druckgaspackungen 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 Randbereichs der Dichtscheibe und eines ausreichenden Zusammendrückens der Dichtscheibe im Klemmbereich beim Füllen - nahe dieses Randbereichs ein Ausweichraum angeordnet ist, der so bemessen ist. daß zumindest Teile dieses Randbereichs sich beim Füllen in diesen Ausweichraum dehnen, und daß außerhalb der Dichtscheibe eine Stützvorrichtung vorgesehen ist, die den axialen Abstand zwischen Klemmrand Und Stirnwand festlegt.

Bei dieser Konstruktion sorgt der Ausweichraum dafür, daß sich der Dichtscheibenrand frei dehnen kann.

Pamit werden die Kräfte, die zum Zusammendrücken des eingespannten Dichtscheibenteils erforderlich sind, ganz erheblich herabgesetzt. Denn das Zusammendrüklcen führt lediglich zu einer entsprechenden Dehnung des Dichtscheibenrandes; die Gegenkräfte bestehen im wesentlichen nur aus den elastischen Rückstellkräften der gedehnten Dichtscheibe. Infolgedessen vermag der Fülldruck, auch wenn er lediglich innerhalb des Klemmrandes zugeführt wird, die Dichtscheibe im Einspannbereich so weit 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. Da die Füllöffnung und die äußeren Füllkanäle in der Normalberriebsstellung durch den Klemmrand getrennt sind, ist nach dem Füllen eine einwandfreie Dichtheit gewährleistet

Eine weitere Erhöhung der Füllgeschwindigkeit wird durch die Verwendung der Stützvorrichtung erzielt, welche für einen definierten Pressungsgrad der Dichtscheibe sorgt Da die Toleranzen der Hohe der Stützvorrichtung und der Dick ο der Dichtscheibe in der Fertigung verhältnismäßig klein gehalten werden können, ist die Zusammendrückung der Dichtscheibe im Normalzustand genau vorgegeben. Diese kann daher für alle Ventile einer Serie so klein gehalten werden, daß beim Auftreten des Fülldrucks eine erhebliche weitere Zusammendrückung mit entsprechender Verlagerung des Dichtscheibenrandes in den ringförmigen Ausweichraum möglich ist und sich ein Füllpfad mit großem Querschnitt ergibt.

Vorzugsweise besteht die Stützvorrichtung aus mehreren am Dichtscheibenrand mit Abstand voneinander angeordneten Stützen und die Zwischenräume zwischen den Stützen bilden zumindest einen Teil des Ausweichraumes. Es hat sich gezeigt, daß eine ausreichend starke Zusammendrückung häufig auch dann erzielt wird, wenn lediglich Teile des Dichtscheibenrandes frei in Ausweichräume verlagert werden können. Da sich Ausweichräume und Stützen auf dem gleichen Umfangsstreifen befinden, ergibt sich trotz der Stützvorrichtung ein vergleichsweise kleiner Durchmesser. In diesem Zusammenhang können insbesondere Dichtscheiben mit kreisrundem Umfang verwendet werden, die einerseits zwar durch die Stützen zentriert werden, andererseits aber einen genügend großen Umfangsbereich aufweisen, über den das einzufüllende Medium beim Zusammendrücken der Dichtscheibe in das Innere der Druckpacbing abströmen kann.

Es empfiehlt sich, höchstens sechs, vorzugsweise vier Stützen gleirhmäßig über den Umfang verteilt vorzusehen. Auf diese Weise kann man ausreichend große Ausweichräume erhalten. Insbesondere sollte die Umfangserstreckung der Ausweichräume mindestens doppelt so groß sein wie die Umfangserstreckung der Stützen. In der Praxis kann der Ausweichraum um ein Vielfaches größer sein als der Querschnitt der Stützen.

Günstig ist es, wenn die Höhe der Stoßvorrichtung 85 — 95% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe beträgt. Dies führt zu der erstrebten kleinen Zusammendrückung der Dichtscheibe im Normalbetriebszustand und einer entsprechend starken weiteren Zusammendrückung beim Füllen.

Besonders günstig ist es auch wenn sich Unterhalb des Randbereichs der Diehtscheibe ein Ringraum befindet, der mindestens einen Teil des Ausweichraumes bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einin Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil, das in der linken Hälfte in der Normalbetriebsstellung und in der rechten Hälfte in der Füllbetriebsstellung gezeigt ist, entlang der Linie A-A der F i g. 2,

Fig.2 eine Draufsicht auf die innerhalb der Stützen

ίο gelagerte Dichtung der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Längsschnitt gemäß F i g. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

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 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 Diehtscheibe 8 gegen die Stirnwand 9 des Ventilträgers 2, Ein hohler Ventilsche' 10 greift durch ein Loch der Diehtscheibe S. Der iniie.c Luchumiang liegt an einer Einschnürung 12 des Ventilschafts 10 an.

an der sich auch ein Querloch 13 befindet das mit dem inneren Hohlraum des Ventilschafts 10 in Verbindung steht Au^f diesen Ventilschaft kann in üblicher Weise ein Ventilbetätigungskopf mit Sprühdüse o. dgl. aufgesetzt werden. Der Ventilschaft 10 wird durch eine Feder 14

3C nach oben gedruckt. Der die Feder aufnehmende Hohlraum 15 steht über einen Kanal 16, d<;r durch einen Stutzen 17 zum Aufsetzen eines Tauchrohres verläuft, mit dem Innenraum der Druckgaspackung in Verbindung. Infolgedessen ergibt sich im Normalbetrieb beim Niederdrücken des Ventilschafts 10 ein Austrittspfad, der über den Hohlraum des Schafts 10 nach außen führt. Zwischen der Umfangswand 4 des Ventilträgers 2 und der Umfangswand des Ventilgehäuses 1 verbleiben Füllkanäle 30 in der Form eines Ringspaltes, die einen durch Zwischenräume 220 gebildeten Aus.veich.aum 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.

Am äußeren Rand des Ventilgehäuses 1 sind vier Stützen 231 vorgesehen, die geringfügig niedriger sind als die Dicke der Diehtscheibe 8 im unbelasteten Zustand. Infolgedessen erfährt die Diehtscheibe 8 in der Normalbetriebsstellung eine definierte geringe Zusammendrückung. Zwischen den Stützen 231 befinden sich die Zwischen- oder Ausweichräume 220, die gegenüber den Stützrippen 231 mit einer Breite c eine verhältnismäßig große Umfangserstreckung b haben. Diese Ausweichräume werden rnten durch eine Anlagefläche 22t be 'irifnzt. welche eine Verlängerung des Klemmrande'; 7 darstellt. Die Diehtscheibe 8 wird durch die inneren Flächen der Stützen 231 zentriert.

Beim Füllen wird dafür gesorgt, daß das Füllmedium nicht nur durch den Hohlraum 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 Einspannbereich zusammen. Infolgedessen wird Material der Diehtscheibe 8 nach außen verdrängt Eine Züsammendrückung von beispielsweise 10% führt zu einer Durchmesservergrößerung von ebenfalls 10%. Diese Ausdehnung der Dichtscheibe 8 wird von den Ausweichräumen 220 aufgenommen, wie es in der

rechten Hälfte der F i g. 2 dargestellt ist. Dies führt zur Freigabe des Spalts 223. Die Ausweichräume 220 sind so bemessen, daß nach der radialen Ausdehnung ein Spall 225 zwischen der Dichtsehcibc 8 und der Umfangswand 4 verbleibt, so daß sich ein durch Pfeile angedeuteter, durchgehender Füllpfad ergibt. Sobald das Füllen beendet ist, kehrt die Dichtscheibe 8 infolge ihrer eigenen Elastizität in die links in Fig. 1 dargestellte Normallage zurück, wobei der im Inneren herrschende Druck dazu beiträgt, die Dichtscheibe in ihre Dichtstellüng zurückzuführen.

, Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist unterhalb des Dichtscheibenrandes 18 ein als Ausweichraum dienender Ringraum 120 vorgesehen, der im Anschluß an den Klemmrand 7 eine zylindrische Anlagefläche aufweist. Außen an diesen ringförmigen Ausweichraum 120 schließt eine mit achsparaHelen Einschnitten 130 versehene Stützwand Ιίϊί sn: Diese Einschnitte ^σ6ποπ von der Unterseite bis zur Oberseite durch. An der Unterseite der Stützwand greift die Einbuchtung 5 an und druckt diese Stützwand gegen den Radius 19 bzw. die Stirnwand 9. Auf diese Weise erhält die Dichtscheibe 8 eine vorgegebene Zusammendrückung. Die Einschnitte 130 dienen als äußerer Füllkanal mit verhältnismäßig großem Querschnitt

Infolgedessen nimmt die Dichtscheibe 8 beim Füllen die in der rechten Hälfte dargestellte Lage ein. Der innerhalb des Klemmrandes 7 befindliche Dichtscheibenteil wird durch den unmittelbar auf ihn wirkenden Fülldruck nach innen umgeklappt. Der Dichtscheibenrand 18 wird vom Ausweichraum 120 aufgenommen und

ίο ebenfalls um 90° nach unten geklappt. Infolgedessen ergibt sich eine erhebliche Verdünnung des Scheibenmaterials im Bereich a, also ein verhältnismäßig großer Spalt 123 zwischen Dichtscheibe 8 und Stirnwand 9. Da überdies das Füllmedium auch ungehindert durch einen Spalt zwischen dem Innenteil 28 und dem Ventilschaft hindurchströmen kann, ergibt sich eine außerordentlich rasche Füllung.

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 Ventilbelätigungskopf nach unten ragendes Stellglied betätigt werden soll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ventil für Druckgaspackungen, mit einem Veintilträger, der eine Stirnwand und eine Umfangswnnd aufweist, mit einem relativ dazu unverrückbarein Ventilgehäuse, das einen ringförmigen Klemmrand aufweist, und mit einer Dichtscheibe zum Abdichten eines Auslaßkanals, die zwischen Klemmraind und Stirnwand festgeklemmt ist, einen über den Klemmbereich überstehenden Randbereich hat und eine Umfangskante aufweist, wobei eine Füllöffnung nur innerhalb des Klemmrandes in der Stirnwand vorgesehen und die Dichtscheibe unter dem Einfluß des Fülldrucks zur Errichtung eines Füllpfades von der Stirnwand abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß — zur Ermöglichung einer radialen Dehnung des äußeren Randbereichs (18) der Dichtscheibe (8) und eines ausreichenden Ziisammendrückens der Dichtscheibe im Klemmbereich (a) beim Füllen — nahe dieses Randbereichs ein Ausweich,- .um (120,130,220) angeordnet ist, der c/> bemessen ist, ^aR 7iimindest Teile dieses Randbereichs sich beim Füllen in diesen Ausweichraum dehnen, und daß außerhalb der Dichtscheibe eine Stützvorrichtung (131, 231) vorgesehen ist, die den axialen Abstand zwischen Klemmrand (7) und Stirnwand (9) festlegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung aus mehreren, am Dichtscheibenrand mit Abstand voneinander angeordneten Stützen (131, 231) besteht und die Zwischenräume {130, 220) zwischen den Stützen zumindest einen Teil des Ausweichraumes bilden.

3. Ventii nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß höchstens sechs, voraugsweise vier Stützen (131, 231) gleichmäßig über der. Umfang verteilt vorgesehen sind.

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangserstreckung der Zwischenräume (130, 220) mindestens doppelt so groß ist wie die Umfangserstreckung der Stützen (131,231).

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtung am Ventilgehäuse (1) ausgebildet ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stützvorrichtung (131, 231) 85-95% der Dicke der unbelasteten Dichtscheibe (8) beträgt.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb des Randbereichs (18) der Dichtscheibe (8) ein Ringraum (120) befindet, der mindestens einen Teil des Ausweichraumes bildet.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheibe (8) einen kreisrunden Umfang hat.