DE2734794A1 - Ventil - Google Patents

Ventil

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DE2734794A1
DE2734794A1 DE19772734794 DE2734794A DE2734794A1 DE 2734794 A1 DE2734794 A1 DE 2734794A1 DE 19772734794 DE19772734794 DE 19772734794 DE 2734794 A DE2734794 A DE 2734794A DE 2734794 A1 DE2734794 A1 DE 2734794A1
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DE
Germany
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valve according
valve
rings
ring
metal sealing
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Application number
DE19772734794
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English (en)
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Charles Donovan Morrill
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Smith International Inc
Original Assignee
McEvoy Oilfield Equipment Co
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Publication date
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Publication of DE2734794A1 publication Critical patent/DE2734794A1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/30Details
    • F16K3/36Features relating to lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/02Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • "Ventil"
  • Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein Sperrschieber mit nicht steigendem Ventilschaft und trennbaren Sitzen und mit selbnttatig durch Kunststoff abgedichteten Zwischenflächen zwischen dem Schieber und dem Sitz und dem Sitz und dem Ventilgehäuse geht aus der US Patent';chrift 2 433 638 hervor. Ein ähnliches abgedichtetes Ventil mit steigendem Ventilschaft und von entlasteter Ausführung ;ur Verwendung unter hohem Druck ist in den US Patenten 3 53s 938 und 3 696 831 beschrieben. In diesen beiden Patenten ist für die Schaftdichtungen eine Packung aus "Chevron" verwendet, die von ringförmigen aufgeschraubten Stopfen zusammengepreßt ist.
  • In einem unter der Bezeichnung "Graygate" bekannten Ventil scheinen mehrere aber getrennte schichtweise angeordnete DichtuLqgen in Metall-Kunststoff-Metall-Berührung um den Ventilschaft und in einer Tasche im Deckelteil angeordnet zu sein; aber das Ventil hat einen nicht steigenden Schaft, bei dem das Problem einer axial bewegbaren Ventilspindel oder eines sich axial bewegenden Schaftes nicht besteht und die Metallringe nicht schalenförmig ausgebildet und im Gebrauch längs ihrer Ränder nicht auf exakte Größe gepreßt sind.
  • Es ist anzunehmen, daß sich das Ventil gemäß der Erfindung ohne Leckverluste in Umgebungen höheren Drucks und über einen größeren Temperaturbereich hinweg verwenden läßt als die oben erwähnten Ventile.
  • Stapelweise angeordnete, schalentormige Packungeringe ftir eine Rohrleitungsaufhängung sind in US Patent 2 417 181 offenbart; aber hier tritt wiederum keine relative axiale Bewegung der abgedichteten Glieder auf, sondern es handelt sich lediglich um eine statische Dichtung, und die Dichtung weist keine Ringe aus festem Schmiermittel zwischen schalenartigen Metallringen auf, die durch eine Druckeinrichtung flach gedrückt werden, welche in ihrer Gestalt der der Packringe entsprechend erscheint.
  • Die bei den Dichtringen mit Metall-Metall-Berührung der in US Patent 2 992 840 offenbarten Art eintretenden Schwierigkeiten sind in der deutschen Patentanmeldung P 26 o7 880.8 der Anmelderin beschrieben. Diese Anmeldung offenbart Dichtungen für Rohrleitungsaufhängungen verschiedener Art mit kegelstumpfförmigen Metallringen, die durch eine zusammenpressende Einrichtung in gewißem Ausmaß flach gedrückt sind.
  • Aber es ist nur eine statische Dichtung gebildet, und es tritt keine relative Bewegung der Aufhängung und t? Bohrlochkopf auf.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Dichtung zwischen einer inneren zylindrischen Fläche und einer äußeren konischen Fläche geschaffen und nur ein Metallring und ein nicht metallischer Ring vorgesehen, wobei der Mejal'lring sowohl am Innenumfang als auch am Außenumfang in der Nähe seiner konvexen Oberfläche abgerundet und geprägt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, dessen beweglicher Betätigungsschaft auch unter schwierigen Bedingungen wie unter extremen Temperaturen und hohem Druck zuverlässig abgedichtet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Ventil erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
  • Die Erfindung schafft auch ein Ventil mit einem entlastenden Absperrschieber für hohen Druck mit steigendem Ventilschaft, wobei eine Dichtungsanordnung mit Schmierung und rvletall-bletall-Berührung zwischen dem Hauben- bzw. Deckelteil des Ventilkörpers bzw. Ventilgehäuses und dem VentilbeStigungsschaft und zwischen dem Kammerteil des Ventilgehäuses und dem Entlastungs- bzw.
  • Ausgleichschaft vorgesehen ist. Jede Dichtungsanordnung kann mehrere, z.B. drei, schalenförmige, elastische Metalldichtringe und einen hochtemperaturbeständigen und chemisch widerstandsfähigen Ring aus festem Schmiermittel, z.B. aus Tetrafluoräthylen oder Graphit, zwischen je zwei benachbarten Metalldichtringen aufweisen. Jede Metalldichtung kann weicher sein als der Schaft und einen rechteckigen Querschnitt haben, und die Kante an ihrem Innenumfang an der konkaven Seite kann abgerundet sein.
  • Die Schalenform der Metalldichtringe kann dadurch gebildet sein, daß die Querschnittsrechtecke mit ihren Längsseiten auf Kegelmantellinien liegen, so daß eine "konkave" Kegelinnenseite und eine "konvexe" Keqelaußenseite entsteht. Da die Querseiten der Quersc1inittsrechtecke nicht parallel zur Achse der Metalldichtringe liegen, weisen derartig ausgebildete Metalldichtringe eine praktisch linienförmige, ringförmige, äußerste Umfangskante auf. Die entsprechende innerste Umfangskante ist vorzugsweise abgerundet. Jede Dichtungsanordnung ist in einer ringförmigen Tasche im benachbarten Teil des Ventilgehäuses angeortinet, die den Schaft umgibt. Jede Tische kann von einem ringförmigen stopfen verschlossen sein, der so weit in die Tasche hineingeschraubt ist, daß die schalenförmigen lletallringe so stark abgeflacht sind, wie nötig ist, um den Innen-und Außenumfang jedes Ringes mit dem Schaft bzw. dder Tasche unter so starkem Druck in @in@@ift zu bringen, daß eine plastische Verformung der inneren @mfangskante an der konkaven Seite und der äußeren Umfangs @nte an der konvexen Seiten verursacht wird, und daß die elastischen Pinge aus festem Gleitmittel mit dem Schaft und fer Tasche in Eingriff verformt werden und eine Bewegung der Dichtung gegenüber der Tasche bei im Gebrauch stehenden Ventil trotz Temperaturschwankungen es Ventils und Fluiddruckschwankungen im Ventil und um das Ventil herum vermieden ist. Die Dichtungsanordnung für den Ventilschaft kann auch zum Abdichten von Sicherungs- oder Verschlußschrauben und in anderen Fällen verwendet werden, bei denen im Verhältnis zueinander bewegbare Teile sowohl während der relativen Bewegung als auch danach abgedichtet sein müssen.
  • Die Schaftdichtungen können stapelartig angeordnet sein, unter Supervorspannung" stehen, ein Festschmiermittel bzw. Zwischenringe aus einem gleitfähigen Werkstoff aufweisen und Metall-Metall-Berührung haben.
  • Abgesehen von der Dichtungsanordnung kann das Ventil so ausgebildet sein, wie in der deutschen Patentanmeldung P 25 44 353.2 beschrieben. Die Dichtungsanordnung beim erfindungsgemäßen Ventil verkörpert einige Prinzipien, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 26 o7 880.8, allerdings nur für eine statische Dichtung, beschrieben sind. Der Inhalt der beiden vorgenannten deutschen Patentanmeldungen wird ausdrücklich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen.
  • Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften @ingelheiten anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durit ein Ventil gemäß dei Erfindung Fig. 2 einen Teilschnitt in derselben Ebene die Fig. 1 aber in vergrößertem Maßstab durch eine abgewandelte Form der Dichtungsanordnung für den Betätigungsschaft, bei dem der Stapel aus kegelstumpfförmigen Metalldichtringen vom Druck innerhalb des Ventils weg weist; Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Dichtungsanordnung um den Betätigungsschaft in einem abgewandelten Ventil, bei dem die Dichtungsanordnung für den Schaft nur zwei kegelstumpfförmige Metalldichtringe umfaßt; Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 aber durch die Dichtungsanordnung für den Ausgleichsschaft des abgewandelten Ventils; Fig. 5 und 6 Teilschnitte durch die abgewandelte Ausführungsforin des Ventils in vergrößertem Maßstab, bei denen die Taschen der Dichtungsanordnung für den Betätigungsschaft bzw.
  • den Ausgleichsschaft dargestellt sina; Fig. 7 und 8 zeigen gemeinsam eine Ansicht des Betätigungsschaftes des abgewandelten Ventils (der Ausgleichsschaft ist hinsichtlich der Dichtungsanordnung entsprechend gestaltet und nicht gesondert gezeigt); Fig. 9 und 10 einen Axialschnitt bzw. eine Stirnansicht des Druckstopfens für die Dichtungsanordnung am Ausgleichsschaft; Fig. 11 und 12 Axialschnitte durch einen Druckring und einen Stützring für die Schaftdichtungsanordnung (sowohl für den Betätigungsschaft als auch für den Ausgleichsschaft) des abgewandelten Ventils; Fig. 13 und 14 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines elastischen Ringes aus festem Schmiermittel, z.B.
  • 'Molly-Teflon" in einer Abmessung für die abgewandelte Ausführungsform des Ventils gemäß Fig. 3 bis 12; Fig. 15 und 16 einen Axialschnitt und einen vergrößerten Teilschnitt in der gleichen Ebene durch einen kegelstumpfförmigen Metalldichtring in einer Abmessung für das abgewandelte Ventil gemäß Fig. 3 bis 14; Fig. 17 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaftdichtungsanordnung gemäß der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt ein Ventil mit einem hohlen Ventilgehäuse, das ein Kammerteil 21 und ein Hauben- bzw. Deckelteil 22 umfaßt, welches am Kammerteil unter Zwischenschaltung einer Dichtung 25 mittels Schraubbolzen 23 und Muttern 24 befestigt ist, Im Kammerteil vorgesehene Kanäle 26, 27 bilden eine Strömungsbahn in die Kammer und aus der Kammer. An den inneren Enden der Kanäle 26, 27 vorgesehene Sitze 29, 31 wirken mit zwei mit Öffnungen versehenen Schiebern 33, 35 zusammen, die die Fluidströmung (z.B. Wasser, Ö1, Gas) durch das Ventil steuern. Ein Kunststoffdichtmittel ist in Behältern 37, 39 enthalten und wird selbsttätig durch Verteilerkanäle 41, 43 zur Zwischenfläche zwischen dem Schieber und dem Sitz und dem Sitzhals und dem Gehäuse zur Abdichtung zugeführt, wie in den oben genannten Patenten und der Anmeldung beschrieben. Das Ventil ist für einen Sollarbeitsdruck von 1757,50 kg/cm2 (25000 psi) ausgelegt und kann unter einem Druck bis zu 2636,25 kg/cm2 geprüft werden.
  • Die Schieber werden durch einen insgesamt zylindrischen Betätigunqsschaft 45 zwischen der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung hin und her bewegt, bei der die Öffnungen 47, 49 in den Schiebern und der sie überbrückende Ring 51 mit den Öffnungen 53, 55 in den Ventilsitzen ausgerichtet sind. Das obere Ende des Betätigungsschaftes ragt aus der Ventilkaminer durch eine Öffnung 57 im Deckelteil heraus. Zwischen dem Schaft und einer zylindrischen Tasche 61 im Deckelteil wirkt eine Dichtungsanordnung 59 gemäß der Erfindung. Die Dichtungsanordnung 59 ist in der Tasche 61 mittels eines Druckstopfens 63 zusammengedrückt, der in einen mit Innengewinde versehenen Hals 65 oben am Deckelteil eingeschraubt ist. Fluid kann zwischen der Tasche und dem Stopfen durch eine Entlüftungsöffnung 67 entweichen.
  • Auch die Aul3enr,eite des Halses 65 des Deckelteils hat ein Gewinde, auf das eiiie [,ager ab(leckende Kappe 69 aufgeschraubt ist. Eine auf das obere Ezide des Betätigungsschaftes 45 aufgeschraubte Butter 71 hat einen Flansch 74, der zwischen axialen Drucklagern 76,78 angeordnet ist, wobei die Lager auch mit der Oberseite des Druckstopfen 63 und dem oberen Ende der Kappe 69 in Eingriff stehen. Eine Abdichtung zwischen der Kappe 69 und der Mutter 71 ist durch eine O-Ringdichtung 73 geschaffen. Auf einen entsprechend geformten Bereich 79 der mutter 71 ist ein Handrad 75 mit einer nicht kreisförmigen Öffnung 77 aufgesetzt. Eine auf das obere Ende der Mutter 71 aufgeschraubte Sicherungsmutter 81 hält das Handrad an Ort und Stelle. Fluid kann zwischen der Mutter und dem oberen Ende 85 des Betätigungsschafts durch eine Entlüftungsöffnung 83 entweichen.
  • Mit den unteren Enden der Schieber ist ein insgesamt zylindrischer Entlastungs- oder Ausgleichsschaft 91 verbunden, der durch eine Öffnung 93 aus der Ventilkammer herausragt. Eine Dichtungsanordnung 94 gemäß der Erfindung schafft eine Abdichtung zwischen dem Ausgleichsschaft und einer zylindrischen Tasche 95 im Ventilgehäuse. Die Dichtungsanordnung 94 ist in der Tasche 95 durch einen Druckstopfen 97 zusammengepreßt, welcher in eine mit der Öffnung 93 und der Tasche 95 koaxiaLe, mit Gewinde versehene Bohrung 99 eizigeschraubt ist. Fluid kann zwischen dem Ende des Druckstopfens 97 und dem Ende des Misgleichsschaf tes durch eine Entlüftungsöf fnung 101 entwe ic}leIl.
  • Wenn das lfandrad 75 gedreht wird, dreht sich auch die dem Betätigungsteil zugehörige Mutter 71 und bewirkt, dc'L13 der Betätigungsschaft 45 die Schieber 33, 35 anhebt oder absenkt, mit denen er über einen T-förmigen Kopf 103 verbuiiden ist. I)'i',' bewirkt wiederum, daß der mit den Schiebern durch einer lose passenden Kopf 105 verbundene Auslgleichsschaft 91 nach oben oder unten bewegt wird. Es stellt sich ulso eine relative AxiaLbewegung zwischen den beiden Schäften, d.h. dem Betätigungsschaft 45 und dem Ausgleichsschaft 91 und den zugehörigen Dichtungsanordnungen 59 bzw. 94 ein. Die Dichtungsanordnungen müssen während dieser relativen Bewegung dicht bleiben, Deshalb siiid die Dichtungsanordnungen 59, 94 Gleitdichtungen im Gegensatz zu der statischen Dichtung 25 zwischen dem Deckel-und dem Kammerteil des Ventilgehäuses, wo keine relative Bewegung auftritt.
  • Da die Dichtungsanordnungen 59 und 94 gleich sind, wird nur eine im einzelnen beschrieben. Die Dichtungsanordnung 94 weist einen Stapel aus drei kegelstumpfförmigen bzw. schalenförmigen ¢id ringen 111 auf, zwischen denen schichtartig elastische Zwischenringe 113 aus festem Schmiermittel mit niedrigerem Elastizitätsmodul als die Metalldichtringe angeordnet sind, die vorzugsweise aus Stahl hergestellt sind, wie in den oben genannten Patenten beschrieben. Im Boden der Tasche und in der Nähe des Druckstopfens 97 ist jeweils ein Anpassring 115 bzw. 117 vorgesehen. Diese Änpassringe sind dem Boden der Tasche bzw. dem Ende des Druckstopfens entsprechend gestaltet und liegen flach an ihnen an, während ihre entgegengesetzten Flächen Kegelflächen sind, die die gewünschten Winkel für die Metalldichtringe in fertig zusammengebautem Zustand haben. In entspanntem Zustand sind die Metalldichtringe, wie siM später noch ergibt, stärker konisch, d.h. sie haben kleinere Kegelwinkel als in dem in Fig. 1 gezeigten zusammengebauten Zustand. Gegebenenfalls kann aber auch einer oder beide Anpassringe weggelassen sein, wobei dann der Boden der Tasche und/oder das Ende des Druckstopfens eine konische Oberfläche unter dem gewünschten Kegelwinkel und in der gewünschten Fläche hat.
  • Die Metalldichtringe sollten aus einem weicheren Metall bestehen als die Ventilspindeln oder Ventilschäfte, um diese nicht durch Reibung abzunutzen. Aus dem gleichen Grund sollten die Metalldichtringe beim Zusammenbau nicht mehr abgeflacht werden als gerade nötig istw um ihren Innendurchmesser zu verringern und ihren Außendurchmesser zu vergrößern, damit sich ein mäßiger Prägeeingriff mit der Tasche und dem Schaft ergibt. Der geprägte bzw. auf exakte Größe gepreßte Rand des Innenumfangs jedes Metalldichtringes ist abgerundet, und zwar vorzugsweise unter einem Radius, der etwa der Hälfte der ichtringdicke entspricht, z.B. 0,51 mm (0,02 Zoll) Radius für eine Dichtung, die 1,02 mm (0,04 Zoll) dick ist.
  • Beispiele von für die Zwischenringe 113 geeigneten Werkstoffen sind "Teflon" (Tetrafluoräthylenpolymerisat), "Molly-Teflon" (wie Teflon aber mit einem ca. 15 % Gehalt an MoS2 (Molybdänsulfid) und "Graphoil" (verdichteter Graphit).
  • Diese Werkstoffe reiben sich am Schaft ab, füllen die vertieften Stellen und bilden einen alles überdeckenden Film und schmieren die Berührungsflächen zwischen dem Schaft und den Metalldichtringen. Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß nur die Dichtung zwischen dem Schaft und den Dichtringen eine Gleitdichtung ist, während die Dichtung zwischen den Dichtringen und der Tasche statisch ist.
  • Dadie Zwischenringe der Temperatur und chemischen Einwirkung des durch das Ventil gesteuerten Fluids und auch der Umgebungstemperatur und dem Medium ausgesetzt sind, in dem das Ventil arbeitet, sollte das Material der Zwischenringe gegen die erwartete chemische Wirkung und die vermutlichen Temperaturbereiche beständig sein, z.B. von 148,890 C (3000 F) bis herunter zu -23,33° C (-10° F) oder noch darunter.
  • Wünschenswert wären Werkstoffe, die für einen Temperaturbereich bis herunter zu -53,890 C (-75° F) geeignet sind.
  • Das Material der Zwischenringe muß ausreichend elastisch sein, um ohne zu zerbrechen den Belastungen standzuhalten, die zum Flachdrücken der Metalldichtringe nötig sind.
  • Vorzugsweise haben die Zwischenringe zur leichteren Herstellung anfangs eine rechteckige Gestalt und nicht den Querschnitt entsprechend ihrer endgültigen Einbfluform, so daß sie (vorzugsweise elastisch aber zumindest plastisch) so weit verformbar sein miissen, ohne sich zu zersetzen, daß sie eine solche Formänderung ermöglichen.
  • Obwohl die geprägten Metalldichtringe Dichtungen mit Me tall-bIe tall-Beriihrung mit dem Schaft und der Tasche bilden, ist klar, daß die Lnzienumfänge der Dichtringe bei Bewegung des Schafts nicht sofort und vielleicht niemals weiter plastisch fließen, um sich der neuen benachbarten Schaftoberfläche anzupassen, und daß in der Zwischenzeit das Material der Zwischenringe in zeitweilig vorhandene Spalte hineinfließen kann, um Leckverluste zu vermeiden. Deshalb sollte das Material der Zwischenringe vorzugsweise die Fähigkeit haben, wie Gummi elastisch in solche Spalte zu fließen. Ein Elastomer wie Teflon ist deshalb der bevorzugte Werkstoff. Wenn die Schmierung für weniger wichtig gehalten wird, könnte auch ein Werkstoff w- "HiCar" verwendet werden. Wenn auch ein elastischer Werkstoff als Material für die Zwischenringe bevorzugt ist, kann auch ein weiches plastisches Metall, wie Blei verwendet werden. Verwendbar ist auch ein zusammengesetzter Stoff, z .13.
  • aus "Molly-Teflon" und "Graphoil".
  • In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Kegel der Metalldichtringe zu der Druckseite hin weisen, gegenüber der abgedichtet werden soll. Für eine Schaf tdichtung kann dies die bevorzugte Anordnung sein, obwohl beim Abdichten zwischen parallelen Oberflächen der Eingriff zwischen Innen uiid Außenumfang der Dichtung ähnlich ist, so daß sie umkehrbar sizil.
  • Man kann den rnnen- un<1 Außenumfang der Metalldichtringe als Lippendichtungen betrachten, die zum Abdichten gegen Druck auf die konvexe bzw. konkave Fläche der Dichtringe geeignet sind. Wenn man die Kegel zur Druckseite hin weisen läßt, werden die Innenumfänge der Kegel als Lippendichtungen wirksam, und an diesen Innenumfängen muß eine Gleitdichtung geschaffen sein.
  • Die Zwischenringe 113 sollten mit Preßsitz auf dem Schaft und in der Tasche angeordnet sein, z.ß. eine diametrale Passung mit einem Ubermaß von einigen Tausendstel eines Zoll haben. Für die Tasche und den Schaft ist nur eine gewöhnliche Oberflächenbearbeitung zum Glätten nötig, die mit der normalerweise bei elastomeren Packungen angewandten Oberflächenbearbeitung vergleichbar ist. Es ist zwar bevorzugt, einen Stapel aus drei Metalldichtringen mit zwei schichtartig dazwischen angeordneten elastischen Schmiermittelringen (Dreifach-Decker) zu benutzen, um eine Stützung zu haben, aber auch ein Paar Metalldichtringe funktioniert gut, wie nachfolgend beschrieben.
  • Wenn eine offene Schichtanordnung vorgesehen ist, d.h. ein Metalldichtring und ein Ring aus einem elastomeren Schmiermittel an der Fluiddruckseite des Metalldichtringes, kann auch eine Abdichtung erzielt werden, aber der elastomere Stoff hat die Tendenz, in den Spalt zwischen dem Schaft und der Öffnung im Deckel- oder Kammerteil des Ventilgehäuses zu fließen, so daß der Druckstopfen in Abständen nachgezogen werden muß. Die Verwendung von mehreren Metalldichtringen, die die Zwischenringe völlig einschließen, verhindert eine solche Extrusion, denn es besteht keinerlei Spalt zwischen den Metalldichtringen und dem Schaft und der Tasche.
  • Um Leckverluste trotz der Hochdruck- und Niedrigdruckzyklen zu vermeiden, werden die Druckstopfen angezogene um die Dichtungen mit einer Vorspannung zu belasten, die größer ist als sie der höchste zu erwartende Fluiddruck verursacht, Da sich bei rascher Temperaturänderung, wenn z.B. in der Arktik oder in der Wüste die Sonne aufgeht, das Metall rascher expandiert als das Elastomer, sollte die Vorspannung sogar größer sein als die zum Ausgleich der Belastung durch das Druckfluid nötige Vorspannung, z.B. zweimal so groß, um zu verhindern, daß eine relative Bewegung der Metalldichtringe, der Zwischenringe und zur Tasche und des Schafts eintritt. Eine solche hohe Vorspannung kann man als "Supervorspannung't bezeichnen. Eine typische Anordnung erfolgt mit einem Drehmoment auf die Druckstopfen von ca. 82,953 bis 124,429 mkg (600 bis 900 ft.lb.), wie nachfolgend im einzelnen beschrieben.
  • Die Toleranz für die Durchmesser des Schaftes und der Metalldichtringe und der Tasche kann + 0,127 mm (+ 0,005 Zoll) betragen.
  • Die Metalldichtringe sind keine Tellerfederstapel oder Belleville-Federn, denn die wären zu hart und würden die Schäfte abreiben. Statt dessen bestehen sie z.B. aus geglühtem austenitischem rostfreiem Stahl (Nr. 316 o. dgl.).
  • Sie müssen prägbar sein, ohne einen Abdruck am Schaft zu hinterlassen (der vielleicht nur eine Rockwellhärte von 30 hat).
  • Wenn Anpassringe 115, 117 verwendet sind, können sie aus ziemlich hartem Werkstoff bestehen, z.B. aus Stahl Nr.
  • 4140, aber sie sollten engen Sitz mit der Tasche haben, um zu gewährleisten, daß keine Berührung mit dem Schaft eintritt, wenn die Druckstopfen gedreht werden.
  • Als Material für den Schaft eignet sich z.B. K-Monel, obwohl auch ein, vergleichbarer Stahl geeignet wäre.
  • Das Gehäuse (Kammerteil und Deckelteil) kann aus einem beliebigen Stahl hergestellt sein, wie er üblicherweise für Hochdruckventile verwendet wird.
  • Fig. 2 zeigt schematisch eine nach hinten weisende dreifache Dichtungsanordnung für den Betätigungsschaft, wobei die linke Hälfte der Zeichnung die Dichtungsanordnung in unbelastetem Zustand und die rechte Hälfte der Zeichnung die Dichtungsanordnung so zeigt, wie sie nach Belastung erscheint.
  • Für den Teilen gemäß Fig. 1 entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen mit Apostroph verwendet. Der Anpassring 117' hat Axialbohrungen 118, die die Abnahme erleichtern.
  • Fig. 3 und 4 zeigen Dichtungsanordnungen für die Schäfte eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Ventils, bei dem nur zwei Metalldichtringe und ein Zwischenring für Jede Schaftdichtung vorgesehen ist. Es sind wieder die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für entsprechende Teile verwendet, allerdings mit Anführungsstrichen.
  • Fig. 5 bis 16 zeigen typische Beispiele von Werkstoffbearbeitungen, Toleranzen und Abmessungen für die Taschen, Schäfte, Druckstopfen für die Dichtungsanordnungen, Anpassringe, Zwischenringe und Metalldichtringe für die Dichtungsanordnungen der Schäfte des Ventils gemäß Fig. 3 und 4. Wegen der Masse und der Geometrie der Teile wird ausdrücklich auf die Fig. 5 bis 16 Bezug genommen.
  • Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer Dichtungsanordnung für einen Schaft, in der nur zwei Metalldichtringe 1112 und ein Zwischenring 113 "' und keine Anpassringe vorgesehen sind. Statt dessen haben die Flächen 2012 203 der Tasche und des Druckstopfens einen Kegelwinkel, wie er für die Metalldichtringe in zusammengebauter und belasteter Stellung gewünscht ist, Die abgerundeten Kanten 205 an den inneren Rändern der Metalldichtringe an deren konkaven Seiten sind in der Zeichnung links deutlich zu sehen, in der der unbelastete Zustand der Dichtungsanordnung gezeigt ist. Die Formänderung des Zwischenrings und der Metalldichtringe zur Anpassung an die konischen Flächen der Tasche und des Druckstopfens ergibt sich aus einem Vergleich der linken Hälfte der Figur mit der rechten Hälfte der Figur, in der der belastete Zustand der Dichtungsanordnung dargestellt ist, Es ist ferner zu erkennen, daß die Metalldichtringe vor der Belastung weder mit dem Schaft noch mit den Seiten der Tasche in Eingriff stehen, und daß der Außenumfang des Zwischenrings anfangs kleiner ist als der Innendurchmesser der Tasche, daß aber der Zwischenring selbst vor der Belastung mit Paß- (Preß- )Sitz auf dem Schaft angeordnet ist, z.B. mit einem Übermaß von einigen Tausendstel eines Zolls. Fig. 17 zeigt auch das Prägen oder plastische Fließen des Metalls, welches sowohl am Innen- als auch am Außenumfang der Metalldichtringe auftritt, d.h. nicht nur an der Kante 205 sondern auch an der Kante 207.
  • Gleichfalls verwendbar wären z.B. Dichtungsanordnungen mit einem Stapel aus mehr als drei Metalldichtringen mit dazwischen angeordneten Zwischenringen. Es kann auch eine hydraulische Hilfsbelastungseinrichtung vorgesehen sein, um die Metalldichtringe noch mehr zu prägen oder auf geirtizischte Größe zu pressen, ohne die Druckstopfen weiter zu drehen.
  • L e e r s e i t e

Claims (22)

  1. A n s p r ü c h e 1. Ventil mit einem hohlen Gehäuse, durch das sich ein Strömungsweg erstreckt und in dem eine entlastete Absperrschiebereinrichtung mit steigendem Schaft zur Steuerung einer Pluidströmung durch das Ventilgehäuse hin- und herbewegbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich von der Innenseite des Ventilgehäuses durch Teile desselben ein Betätigungsschaft (45) und ein Ausgleichsschaft (91) erstreckt, daß um jeden Schaft herum im Ventilgehäuse eine ringförmige Tasche gebildet ist, daß in der Tasche eine Dichtungsanordnung aufgenommen istw und daß mit jeder Dichtungsanordnung ein Druckstopfen (63, 97) zum Zusammenpressen der D!ichtungsanordnung zusammenwirkt, und daß jede Dichtungsanordnung mindestens einen schalenförmigen Metalldichtring t111) und einen dem Metalldichtring benachbarten Zwischenring (113) aus einem schmiegsameren Werkstoff umfaßt.
  2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zwischenring aus Gleitmaterial hergestellt ist.
  3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zwischenring aus einem elastomeren Werkstoff hergestellt ist.
  4. 4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zwischenring aus Teflon hergestellt ist.
  5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Material des Zwischenrings bis zu 15% Molybdänsulfid enthält.
  6. 6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein zweiter Zwischenring aus "Graphoilw vorgesehen ist.
  7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenring in unbelastetem Zustand eine diametrale Passung mit Uberrnaß mit dem Schaft von einigen Tausendstel eines Zoll, z.B. o,o51 mm (2 Zoll) oder mehr, hat.
  8. 8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenring anfangs einen nderen Querschnitt hat als nach dem Zusammenpressen der Dichtungsanordnunv.
  9. 9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenring anfangs einen rechteckigen Querschnitt hat.
  10. lo. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Zwischenring (113' t) unter Belastung einen rautenförmigen Parallelogramm-Querschnitt hat, dessen Innenwinkel sich von 9o° unterscheiden (Fig. 17).
  11. 11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Metalldichtring (111''') einen rechteckigen Querschnitt hat und an seiner inneren Umfangskante (205) an der konkaven Seite abgerundet ist.
  12. 12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Metalldichtring teilweise flach zusammengepreßt ist, und daß sein Innen- und Außenumfang an der Eingriffsstelle mit dem Schaft und der Tasche einer Prägung unterzogen ist.
  13. 13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schaft und die Taschenseite zylindrische Oberflächen haben.
  14. 14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Metalldichtringe kegelstumpfförmig gestaltet sind, und daß die benachbarten Flächen des Druckstopfens und des Taschenbodens mit Oberflächeneinrichtungen von konischer Gestalt versehen sind, die aber größere Kegelwinkel haben.
  15. 15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß mindestens eine der Oberflächeneinrichtungen mit einer der Flächen des Druckstopfens oder des Taschenbodens integral ist.
  16. 16. Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß mindestens eine der Oberflächeneinrichtungen von einem Anpaßring gebildet ist.
  17. 17. Ventil nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß beide Oberflächeneinrichtungen von Anpaßringen gebildet sind.
  18. 18. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß in der Dichtungsanordnung ein zweiter Metalldichtring vorgesehen ist und daß ein Zwischenring zwischen den Metalldichtringen liegt.
  19. 19. Ventil nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß beide Metalldichtringe in der gleichen Richtung schalenförmig gestaltet sind.
  20. 20. Ventil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein dritter Metalldichtring vorgesehen ist, der in der gleichen Richtung schalenförmig gestaltet ist, und daß ein zweiter Zwischenring zwischen dem zweiten und dem dritten rretalldichtring angeordnet ist.
  21. 21. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch g e -Ir e n n z e i c h n e t , daß die rletalldlchtringe schalenförmig zur Druckseite des Ventils hin gerichtet sind, gegenüber der eine Abdichtung erfolgen soll.
  22. 22. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtungsanordnung unter Supervorspannung steht.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3228583A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Smith International Abdichteinrichtung
EP0107186A1 (de) * 1982-10-22 1984-05-02 Fmc Corporation Schieber mit zweifacher Rückdichtung
DE4125647A1 (de) * 1991-08-02 1993-02-04 Klinger Ag Stopfbuechsdichtung
WO2001036854A1 (en) * 1999-11-15 2001-05-25 Garlock, Inc. Forged valve stem packing set

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2992840A (en) * 1957-10-31 1961-07-18 Aeroquip Corp Pipe coupling having a deformable sealing element
US3538938A (en) * 1968-04-08 1970-11-10 Volpin Alexander Automatic sealant sealed valves
US3559950A (en) * 1967-11-21 1971-02-02 Gooddard Ind Inc Valve
DE2607880A1 (de) * 1975-09-10 1977-03-24 Mcevoy Oilfield Equipment Co Vorrichtung zum aufhaengen von bohrrohren

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2992840A (en) * 1957-10-31 1961-07-18 Aeroquip Corp Pipe coupling having a deformable sealing element
US3559950A (en) * 1967-11-21 1971-02-02 Gooddard Ind Inc Valve
US3538938A (en) * 1968-04-08 1970-11-10 Volpin Alexander Automatic sealant sealed valves
DE2607880A1 (de) * 1975-09-10 1977-03-24 Mcevoy Oilfield Equipment Co Vorrichtung zum aufhaengen von bohrrohren

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3228583A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Smith International Abdichteinrichtung
EP0107186A1 (de) * 1982-10-22 1984-05-02 Fmc Corporation Schieber mit zweifacher Rückdichtung
DE4125647A1 (de) * 1991-08-02 1993-02-04 Klinger Ag Stopfbuechsdichtung
WO2001036854A1 (en) * 1999-11-15 2001-05-25 Garlock, Inc. Forged valve stem packing set
US6273431B1 (en) 1999-11-15 2001-08-14 Garlock Inc Forged valve stem packing set

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