DE2821329A1

DE2821329A1 - Dichtungsanordnung fuer armaturen

Info

Publication number: DE2821329A1
Application number: DE19782821329
Authority: DE
Inventors: Ernst Hoyer
Original assignee: AUDCO GmbH
Current assignee: AUDCO GmbH
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2821329C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Armaturen
mit einer im Armaturengehäuse angeordneten Primärdichtung aus
hartem Material, wie Metall, die mit einem beweglichen Absperrorgan zusammenwirkt.

Derartige Dichtungen sind bereits bekannt, beispielsweise für
Kugelhähne, Sie werden allgemein für Drücke über 40 bar und in
Größen von 50 bis 1500 mm Durchlaß hergestellt. Zu Dichtzwecken ist auch bekannt, elastomere Dichtringe vornehmlich Gummi, synthetischer Gummi und Kunststoff, aber auch fluorhaltige Elastomere in den Sitzringen anzuordnen. Bei diesen verhältnismäßig
weichen Werkstoffen besteht jedoch die Gefahr, daß die Dichtungen beim Öffnen der Armaturen bei großen Differenzdrücken wegen ihrer geringen Formbeständigkeit leicht aus ihren Kammerungen
herausgerissen werden. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden
auch Dichtungen aus Thermoplasten verwandt. Da diese "Werkstoffe aber nicht elastisch sind, werden sie erheblichen Druckkräften
ausgesetzt und verschleißen dadurch sehr schnell.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist. Sie soll aus einem Material sein, das gutes Reibungs- und Verschleißverhalten auch bei hohen Temperaturen aufweist und so gebaut sein, daß sie auch bei hoher,
Druckdifferenzen nicht aus ihrer Kammerung herausgerissen wird.

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Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des vorstehenden Anspruchs 1 angegeben.

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für Armaturen, insbesondere Rohrleitungsarmatüren zum Ein- und Ausschalten bzw. Regeln des Durchflusses von strömenden Medien. Die Dichtung ist vornehmlich für Drehschieber und Hähne, insbesondere Kugelhähne geeignet.

Die Dichtungsanordnung nach der Erfindung besteht aus einem Dichtungskörper, der Primärdichtung, aus hartem korrosionsfestem Material, wie einer korrosionsfesten Metallegierung ausreichender Härte, insbesondere rostfreiem Stahl. In dieser Primärdichtung, wie sie als Metall/Metall-Dichtung an sich bekannt ist, ist zur Unterstützung der dichtenden Wirkung ihrer Dichtfläche mindestens eine Dichtung, eine sog. Sekundärdichtung, aus weichem Material vorgesehen. Vorzugsweise ist die ßekundärdichtung aus einem Elastomer oder einem fließfähigen Material, das neben hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit hervorragende Reib- und Gleiteigenschaften besitzt. Ein derartiges. Material ist z.B. Polytetrafluorethylen; doch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Polyoxymethylen-Homopolymerisate oder Copolymerisate der vorgenannten Elastomeren seien als weitere Beispiele genannt.

Die Primärdichtung weist eine auf der dem Absperrorgan zugewandten Seite eine Nut auf, in die eine Sekundärdichtung ein-

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greift. Der Grund der Nut hat gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung einen größeren Durchmesser als ihr offenes Ende. Der Querschnitt der Nut ist vorzugsweise trapezförmig. Die Sekundär dichtung wird von der Nut aufgenommen. Im entlasteten Zustand der Dichtung steht die Sekundärdichtung vorzugsweise etwa 0,2 - 1 mm aus der Nut hervor. Eine Nutwand wird vorzugsweise elastisch nachgebend ausgebildet, vorzugsweise mittels einer angewalzten Metallippe,welche die Wirkung einer Feder, etwa einer Tellerfeder, entfaltet. Bei Belastung der Dichtung wird der aus der Primär dichtung hervorstehende Teil der Sekundärdichtung in die Dichtungsnut hineingepreßt. Dabei wird die die Sekundärdichtung haltende Metallippe federnd verformt und die Dichtung dauernd unter einem hohen Druck der Metallippe gegen das Absperrorgan gedrückt, wodurch eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist. Infolge ihrer Kaltflußeigenschaften vermag die Sekundärdichtung Fremdkörper in sich aufzunehmen. Sie fließt in etwa auftretende Beschädigungen der Primärdichtung und auch dem Absperrorgan nach und erneuert sich dadurch selbst bzw. verhindert Undichtheiten. Ein seitliches Abfließen der Sekundärdichtung ist nicht möglich, da Spalte infolge des direkten Kontakts der Primärdichtung mit dem Absperrorgan nicht vorhanden sind. Bei hohen Drücken wird die Wirkung der Dichtung noch durch den Druck des strömenden Mediums auf die Metallippe unterstützt. Die Sekundärdichtung wirkt als Feinabdichtung.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren noch näher erläutat. Es zeigen:

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Fig. 1a ein Querschnittsbild einer Dichtung nach der Erfindung mit einem Teil eines Absperrorgans im entlasteten Zustand,

Fig. 1b das gleiche Bild wie Fig. 1a, aber unter Belastung,

Fig. 2 Querschnittsbilder einer Sekundärdichtung nach der Erfindung v/änrend verschiedener Einbaustadien.

Fig. 3 bis 6

Querschnittsbilder von Dichtungen nach der Erfindung mit mehreren Sekundärdichtungen,

Fig. 7 ein Querschnittsbild einer Dichtung nach der Erfindung mit Zusatzdichtung.

Fig. 8 ein Querschnittsbild einer Dichtung nach der Erfindung mit einer Zusatzeinrichtung.

In Fig. 1a ist mit 1 das Absperrorgan bezeichnet, genauer gesagt cer Teil der Kugel eines Kugelhahns, der der Dichtung benachbart ist. In der Primär-dichtung 2, einem Kugelsitzring aus Metall, z.B. Stahl, ist in der der Kugeloberfläche zugewandten Dichtfläche 20 eine Sekundärdichtung 5 aus PTFE oder einem ähnlichen Material in einer im Querschnitt trapezförmigen Nut 4 vorgesehen. Wie zu erkennen, hat die Nut 4 an ihrem

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der Kugel 1 abgewandten Ende einen größeren Querschnitt als an ihrem der Kugel 1 zugewandten Ende. An diesem Ende ragt die Sekundärdichtung 5 über die Primärdichtfläche aus der Nut 4 etwa heraus. , -

Fig. 1b zeigt die gleiche Dichtungsanordnung wie Fig. 1a, aber unter Belastung. Die Kugel 1 ist vollständig gegen die Dichtfläche 20 gepreßt, wodurch die Sekundärdichtung 5 in die Nut hineingepreßt wird. Das verdrängte Volumen der Dichtung 5 verdrängt dabei eine Metallippe 5', welche eine Seite der Nut 4 bildet, und welche dabei federnd verformt wird. Die Metallippe 5¹ ist so bemessen, daß zu ihrer Verformung ein erheblicher Druck im Dichtungsraum,z.B. bis 500 bar, erforderlich ist. Unter dem gleichen Druck wird nun im unbelasteten Zustand die Dichtung 5 gegen die Kugel 1 gedrückt und dichtet somit außerordentlich gut ab.

Fig. 2 zeigt eine Nut 4¹, welche mit größerem Querschnitt als die Sekundärdichtung.5 ausgestochen worden ist. Die dabei gebildete Metallippe 5¹, etwa von einer Dicke von 1 bis 3 mm je nach Dichtungsquerschnitt, wird anschließend angewalzt (mittlere Figur). Die untere Figur zeigt die Dichtung nach fertigem Einbau und unter Belastung.

Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform dar. Sie weist sowohl auf der dem Absperrorgan zugewandten, als auch auf der dem Primärdichtungssitz, also dem Armaturengehäuse zugewandten Seite

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Je eine Nut 4 mit einer darin befindlichen Sekundärdichtung 5 auf. Hierdurch wird erreicht, daß auch an der Gehäuseseite die primäre Metalldichtung durch eine sekundäre Weichdichtung unterstützt wird. ' '

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung sind auf der der Kugel (nicht gezeigt) zugewandten Seite zwei Nuten 4 mit darin befindlichen Sekundär dichtungen 5 und einer Nut 4 mit Sekundärdichtung 5 auf der dem Gehäusedichtungssitz 3 zugewandten Seite vorgesehen. Die beiden zur Kugel hin gerichteten Sekundärdichtungen sind in annähernd senkrecht aufeinander stehenden Richtungen so angeordnet, daß ihre herausragenden Enden nebeneinander liegen. Dadurch wird eine gegen das Herausreißen bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und damit verbundenen hohen Unterdrücken bessere Lage erzielt. Die Anordnung von zwei Dichtungen nebeneinander ergibt eine größere Lecksicherheit, besonders bei Gasen als Durchflußmedium.

Durch Einbringen entsprechender Ausspa-rungen 6 im Sitzring 2 werden die Metallippen 5' zwischen Ober- und Unterseite geformt.

Fig. 5 gibt eine Dichtungsanordnung mit zwei voneinander weg

gerichteten Sekundärdichtungen 5_t zwischen denen eine Ausnehme mung 6 vorgesehen iat, wieder. Im übrigen gilt das zu Fig. 4

Ausgeführte.

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Fig. 6 ist eine Ausführungsform mit einer Sekundär dichtung 5 auf der dem Gehäusedichtungssitz zugewandten Seite und zwei in größerem Abstand voneinander vorgesehenen Sekundär dichtungen 5 auf der dem Absperrorgan zugewandten Seite, wobei die Dichtelemente 5 wiederum senkrecht zu-einander angeordnet sind. Durch die Primärdichtung 2 ist ein Kanal 14 geführt, dessen eines Ende zwischen den beiden Sekundärdichtungen 5» und zwar in gleichem Abstand von beiden mündet, während das andere Ende an der Oberseite der Primär dichtung 2 endet. Der Kanal dient dazu Schmiermittel zu-zuführen zum Aufbau eines Polsters zwischen Sitzring 2 und den beiden Dichtelementen 5 einerseits und der Kugel andererseits. Dadurch werden zum einen die Dichtungsverhältnisse verbessert, insbesondere bei gasförmigen Medien, und andererseits die Dichtungsverhältnisse bei Beschädigung der Dichtelemente wiederhergestellt. Schließlich wird durch das Polster ein Schwimmen der Kugel im Sitzring 2 erreicht und damit ein niedriges Reibungs- bzw. Drehmoment.

Fig. 7 stellt eine Ausführungsform, ähnlich der in Fig. 5 gezeigten dar, wobei aber auf der Rückseite des Sitzringes 2 eine Ausnehmung 21 eingebracht ist zur Aufnahme eines Zusatzringes 7, der eine Sekundärdichtung 5 seinerseits in einer Nut aufweist entsprechend der oben beschriebenen Anordnung, die gegen den Gehäusedicht sitz gerichtet ist. Ein weiteres Sekundärdichtungselement 5 ist zur Ausnehmung 21 hin gerichtet und wirkt alt der zugekehrten Seite des Zusatzringes 7 zusaimen.

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Eine Feder 8 spannt den Zusatzring 7 gegen den Gehäusesitz vor. Hierdurch wird erreicht, daß zusätzlich zur abstromseitigen

eine

Abdichtung auch/aufstromseitige Dichtung der Armatur abdichtet. Die Feder 8 hat die Aufgabe, eine gewisse Vordichtung auch bei Verlängerung der Armatur durch Innendruck, Temperatur oder andere äußere Einflüsse sicherzustellen. Sie wird in ihrer -Wirkung durch den - .... : ■ nach beiden Seiten wirkenden Mediendruck unterstützt.

Um aber auch bei einem schwierigen Einsatz mit größerem Verschleiß die Armatur abschlußsicher zu halten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Zusatzeinrichtung vorgesehen. Sie soll an Hand von Fig. 8 erläutert werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Nuten 4 zur Aufnahme der Sekundärdichtungen 5 an ihrem Fuß mit kleinen Ringnuten 12 versehen. Von ihnen führt ein Verbindungskanal 11 zu einem rohrförmigen Verbindungsstück 10, welches durch das die Primärdichtung 2 und das Absperrorgan 1 einschließende Gehäuse 3 hindurch durch eine Öffnung 9 ins Freie führt. Dieses Verbindungsstück 10 ist in der Primärdichtung und dem Gehäuse derart gehalten, daß es parallel zu seiner Längsachse und senkrecht dazu Spiel hat, um die Bewegungen der Dichtung bei Belastung und Entlastung mitmachen zu können. Die Gehäuseöffnung 9 endet in einem durch einen Kolben 13 und eine Schraube 14 nach außen verschlossenen Zylinder. Durch diese Schraube 14 kann, sowie an eine Vorrichtung (nicht gezeigt) am äußeren Umfang der Armatur anschließbar, ein nicht komprimierbares Medium, z.B. Fett oder eine Flüssigkeit, unter hohen Druck über die Nuten 12 verteilt in den Grund der Nuten

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4 eingedrückt werden. Das Eindrücken kam. auch mittels eines Schmiernippels vorgenommen werden. Durch das Nachdrücken von Fett oder Flüssigkeit wird die Sekundärdichtung 5 aus ihrem Sitz, der Nut 4, hervorgedrückt. So ist es"möglich, auftretende außergewöhnliche Abnutzung der Sekundärdichtung 5 zu kompensieren. Darüberhinaus ist es möglich, in Notfällen eine Abdichtung einer stark beschädigten Armatur zu erreichen, ohne daß Dichtungsmittel in das Medium gelangt und sonst als Sekundärdichtung verwendete Dichtmittel nach kurzer Zeit weggedrückt werden.

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Claims

Ansprüche

1. Dichtungsanordnung für Armaturen, mit einer im Armaturengehäuse angeordneten Primärdichtung aus hartem Material, wie Metali, die mit einem beweglichen Absperrorgan zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärdichtung (2) in der dem Absperrorgan (1) zugewandten Fläche mindestens eine Nut (4) aufweist, in der eine aus gutes Verschleißverhalten zeigende

aus
Sekundärdichtung (5)/elastomerem oder fließfähigem Material

einsitzt und etwas über Primärdichtfläche übersteht.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (5) unbelastet etwa 0,2 bis 1 mm aus der Nut (4) herausragt.

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3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand der Nut (4) oder ein Teil davon elastisch nachgebend ist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgebende Wand der Nut (4) von einer Metallippe (5¹) gebildet ist.

5· Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallippe (5¹) nach dem Ausstechen der Nut an die Sekundärdichtung angeformt ist, insbesondere durch Anwalzen.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärdichtung (5) aus Polytetrafluorethylen besteht.

7. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut trapezähnlichen Querschnitt aufweist, wobei die Nutbreite in Richtung Nutgrund zunimmt.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» bei der die Primärdichtung gegen einen Dichtsitz des Gehäuses anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär dichtung (2) in der dem Primärdichtungssitz (3) zugewandten Fläche mindestens eine Nut (4) mit einer darin eingreifenden Sekundärdichtung (5) aufweist.

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9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärdichtung (2) an der dem Absperrorgan (1) zugewandten Fläche zwei Nuten (4) mit darin befindlichen Sekundärdichtungen (5) aufweist. "

10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gehäusedichtsitz .zugekehrte Sekundärdichtung (5) an einem getrennten Trägerbauteil (7) angeordnet ist, der mittels einer Feder (8) gegen den Gehäusesitz' gedrückt wird.

11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerbauteil (7) in einer Ausnehmung der Primärdichtung (2) angeordnet ist und eine weitere Sekundärdichtung in der Primärdichtung in die Ausnehmung hineinragt.

12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Zuführung (9, 10, 11, 12, 13, 14) zum Zuführen von Schmiermittel unter Druck durch das Armaturengehäuse und die Primärdichtung (2) zur Sekundärdichtung (5), welcher Druck versucht, die Sekundärdichtung aus der Nut (4) herauszudrücken.

13. Dichtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges Verbindungsstück (10) dichtend und gleitend beweglich in einer Öffnung (9) des Gehäuses (3) und einer dazu ausgerichteten Bohrung in der Primärdichtung (2). angeordnet ist.

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