DE2828238A1

DE2828238A1 - Dichteinrichtung fuer absperrklappen oder kugelhaehne

Info

Publication number: DE2828238A1
Application number: DE19782828238
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Bellemann; Erich Ing Grad Fallert
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DE2828238C2

Description

Dichteinrichtung
für Absperrklappen od. Kugelhähne Die Frfindung bezieht sich auf eine Dichteinrichtung für Absperrklappen oder Kugelhähne mit exzentrischer Lagerung der Klappenscheibe oder dc Kugelkükens, bei der oder bei dem ein am Klappenscheibenrand oder al.a Kugelkükenmantel umlaufender weicher Dichtring durch einen auf der von der exzentrischejl Lagerung abgewandten Seite vorgesehenen Haltering mit Schrauben an der Klappenscheibe bzw.
an dem Kugelküken befestigt ist und sich in Schließstellung der Absperrarmatur gegen einen kegelstumpfförmigen metallischen Gehäusesitz legt.
Es lt bei derartigen Absperrklappen bekannt, den am Klappenscheibenrand vorgesehenen Dichtring aus einem weichelastischen Werkstoff herzustellen, damit er durch Anpressen an den metallischen Gehäusesitz eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet. Ein derartiger aus einem Elastomer bestehender Dichtring ist jedoch nur für Mediumtemperaturen bi max. 12o C geeignet, so daß eine solche Absperrarmatur nicht für höhere Temperaturen, z. B. nicht für unter Druck stehendes Heißwasser in Fernheizleitungen verwendet werden kann, in denen Temperaturen bis zu etwa 200 ° C auftreten. Außerdem wurde festgestellt, daß die elastischen Eigenschaften dieses aus einem Elastomer bestehenden Dichtringes sich im Laufe der Zeit ändern, da das Elastomer mit der Zeit erhärtet und spröde wird. Dadurch verliert der Dichtring mit der Zeit seine elastische RUckstellkraft und wird in der gepreßten Schließstellung der Absperrklappe bleibend T:eriormt, so daß eine einwandfreie Dichtwirkung beim erneuten Einfahren in den Gehäusesitz nicht mehr gewährleistet ist.
Es sind auch Heißmedienklappen bekannt, bei denen ein metallischer Klappenscheibenrand gegen den metallisnhen Gehäusesitz dichtend zur Anlage gebracht wird. Die Metalldichtflächen derartiger Absperrklappen müssen aber zur Erzielung einer ausreichenden Dichtigkeit fein bearbeitet bzw. geschliffen sein, so daß metallisch dichtende Absperrklappen in der Herstellung sehr teuer sind.
Man hat auch schon Absperrklappen für höhere Tem.pcraturen vorgeschlagen, bei denen der am Klappenscheibenrand vorgesehene Dichtring aus einem Asbestgewebe besteht. Da jedoch der Dichtring beim Einschwenken der Klappenscheibe in den Gehäusesitz unter dem AnpreB-druck auf der Gehäusesitzfläche gleitet, läßt sich infolge der hierbei auftretenden hohen Reibung ein schneller Verschleiß des Asbestgewebes nicht vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichteinrichtung für Absperrklappen oder Kugelhähne zu schaffen, die unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile auf die Dauer eine einwandfreie Abdichtung auch bei Mediumtemperaturen bis zu 200 ° C gewährleistet, im Aufbau einfach ist und nur einen geringen Aufwand erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Dadurch, daß der Dichtring aus einem gegen höhere Temperaturen beständigen Plastomer, z. B. Teflon besteht, ist keine Gefahr mehr gegeben, daß er durch zu hohe Mediumtemperaturen beschädigt oder zerstört wir, und durch seinenh U-förmigen Querschnitt wird er an den Dichtringschenkeln biegsam, so daß er sich zusammendrücken und gegen den Gehäusesitz aufweiten läßt. Die fehlende Elastizität des verwendeten Plastomers wird hierbei durch das in den Dichtring eingesetzte metallische Federelement ausgeglichen, das eine elastische Rückfederlmg des als bewegliche Dichtlippe ausgebildeten äußeren Dichtringschenkels gegen den Gehäusesit bewirkt. Dadurch wird eine auch auf die Dauer einwandfreie Abdichtung zwischen dem äußeren als Dichtlippe wirkenden .Schenlcel des Dichtringes und dem kegelförmigen Gehäusesitz erzielt.
Der innere Schenkel des U-förmigen Dichtringes, der fest zwischen der Klappenscheibe bzw. dem Kugelküken und dem Haltering eingespannt it, gibt dem Dichtring einen sicheren Halt im Absperrkörper und dichtet durch seine feste Einspannung gleichzeitig die Anlage flächen der Klappenscheibe bzw. des Kugelkükens und des Halteringes gegen den Dichtring ab, so daß auch kein Medium innen zwischen Dichtring und Absperrkörper hindurchtreten kann. Da der äußere Dichtringschenkel in Schließstellung des Absperrkörpers beim Auffahren auf den Gehäusesitzkegel nach innen gegen das metallische Federelement gedrückt wird, wiri das Federelement hierdurch gespannt. Der Federdruck wird auch nach innen auf den inneren Dichtringschenkel übertraOen, der dadurch in Dichtriahtimg noch fester gegen die Anlageflächen an der Klappenscheibe bzw. am Kugelküken und am Haltering gepreßt wird.
Da die Nut des Dichtringes zum Haltering hin offen ist, kann der an dieser Sete anstehende Mediumdruck die Dichtwirkung durch Aufreiten des U-Profils über die bewegliche Dichtlippe nach außen und über den iflr:cn Dichtringschenkel nach innen noch unterstützen.
Kommt der Mediumdruck von der anderen Seite, wird der Absperrkörper im Bereich de., vorhandenen Lagerspiels und der möglichen Durchbiegung tom Mediumdruck tiefer in den Gehäusesitzkegel hineingepreßt, so daß auch jetzt: die Dichtwirkung außen und innen verstärkt wird.
Der zur einem Plastomer, insbesondere Teflon bestehende Dichtring ist auch besonders widerstandsfähig gegen aggressive Medien, so daß Absperrklappen oder Kugelhähne mit der erfindungsgemäßen Dichteinrichtung auch filr Säuren und Laugen eingesetzt werden können. Außerdem ist diese Dichteinrichtung auch für besonders niedrige Temperaturen und auch für höhere Drücke geeignet, und die Reibung des Teflonringes beim Einfahren in den Gehäusesitz iat besonders gering.
Eine zweckmäßige Weiterentwicklung der Erfindung wird im Merkmal des Patentanspruches 2 gesehen. Durch die hierin vorgeschlagene, zu einem Ring zusammengedrehte Flachspiralfeder wird ein ausreichender Federweg gewährleistet und durch die schnapperartige Halterung der Feder in einer elliptischen Erweiterung der Nut kann die Feder leicht ein- und ausgebaut werden und sie legt sich beim Verformen unter Belastung gut an die Nutinnenflächen des Dichtringes an.
In Offenstellung der Absperrklappe oder des Kugelhahnes ist die Flachspiralfeder entspannt und die gewölbte Außenfläche des als Dichtlippe wirkenden äußeren Dichtringschenkels besitzt gegenüber dem Gehäusesitz ein ensptechendes übermaß, so daß erst beim Einfahren des Absperrkörpers in den Gehäusesitz der äußere Dichtringschenkel nach innen gepreßt und die Flachspiralleder unter Spannung gesetzt wird.
Durch das Einbringen von Füllstoffen nach Patentanspruch 3 läßt sich der aus Teflon oder dergl. bestehende Dichtring noch besser den an ihn gestellten Anforderungen hinsichtlich Beständigkeit, Belastbarkeit und Abriebfestigkeit anpassen.
Wir der Dicht ring gemäß Patentanspruch 4 vor der Montage des Halteringes in eine Abstufung des Halteringes eingesetzt, so bildet der Haltering mit dem Dichtring eine Baueinheit, die sich leicht an die Klappenscheibe oder das Kugelküken anschrauben läßt.
Dadurch, daß nach Patentanspruch 5 der Rand des Halteringes die Nut des Dichtringes radial nach aißen ilberdeckt, ist die Dichtpartie der Klappenscheibe oder des Kugelkükens nach außen nahezu geschlossen, und die Nutinnenflächen sowie die Flachspiralfeder werden vor in der Strömung enthaltene Fremdteilchen wie Sand oder dergl. geschützt.
Das Merkmal des Patentanspruches 6 ermögliohtdarüberhlnaus eine einfache Zentrierung der aus Dichtring und Haltering bestehenden Baueinheit im Gehäusesitz, so daß der plastomere Dichtring an jeder Stelle des Umfanges gleichstark verformt wird.
Die innere Abdichtung des Dichtringes gegenüber den Anlageflächen am Absperrkörper wird noch durch den Gegenstand des Patentanspruches 7 wesentlich unterstützt, da sich die Ringschneiden an der Klappen--scheibe bzw. am Kugelküken ganz in den plastomeren Dichtringwerkstoff eindrücken und hierbei den Durchtritt des abzusperrenden Mediums sicher verhindern.
Das Merkmal des Patentanspruches 8 gewährleistet infolge der kleinen Ringstirnfläche des Halteringes eine sehr hohe Flächenpressung beim Anziehen der Schraubern, so daß sich zwischen der Klappenscheike und dem Haltering auch eine metallische Dichtfläche bildet.
Durch die im Patentanspruch 9 vorgeschlagene Abschrägung des zum Aufschieben des Dichtringes vorgesehenen Halteringmantels wird ein das Aufschieben des Dichtringes erleichternder Führungskonus gebildet, und durch das Ausfüllen dieser Abschrägung mit Dichtringwerkstopff entsteht eine spitzwinklige Dichtringkante, die im Bereich der Senkrecht zur konischen Gehäusesitzfläche verlaufenden Hauptanpressrichtung liegt und dadurch einem hohen Anpreßdruck ausgesetzt ist, so daß sie die innere Abdichtung des Dichtringes wesentlichen unterstützt.
En Ausfürhungsbeispiel der Erfindung iat in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 eine Absperrklappe im Längsschnitt mit der erfindungsgemäßen Dichteinrichtung und Fig. 2 die Dichteinrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
Bei der gezeigten Absperrklappe besitzt das zylindrische Gehäuserohr 1 zwei angezehweißte Anschlaßflansche 2 und 3 sowie im Innern einen eingezehweißten Gehäusesitz 4 mit kegelstumpfförmiger Gehäusesitzfläche 5. Die Klappenscheibe 6 trägt auf der der Kegelpsitze der Gehäusesitzfläche 5 abgewandten Seite Lagerungen 7, über die die Klappenscheibe 6 mittels der Wellen 8 exzentrisch im Klappangehäuse 1 gelegert ist. Am Rand der Klappenscheibe 6 ist ein Rücksprung 9 für die Aufnahme des Dichtringes 10 vorgesehen. Der Dichtring 10 wird der auf der / exzentrischen Lagerung 8 gegenüberliegenden Seite der Klappenscheibe durch einen mittels Schrauben 11 an der Klappenscheibe 6 befestigen Haltering 1? gehalten.
Der Dichtring 10 besteht aus Polytetrafluoräthylen, dessen phytikalische Eigenschaften durch Einbringen eines oder mehrerer Füllstoffe verbessert wurden. Der Dichtring lo hat einen U-förmigen Querschnitt mit einer zum Haltering 12 hin offenen Nut 15. Im Innern der Nut 13 ist eine zu einem Ring zusammengedrehte metallische Flachspiralfeder 14 vorgesehen, die in einer elliptischen Erweiterung 15 der Nut 35 .schnapperartig gehalten wird. Der innere Schenkel 16 des U-förmigen Dichtringes 10 ist zwischen dem Rücksprung 9 der Klappenscheibe 6 und der Abstutzung 17 des Halteringes 1? fest eingespannt, während der äußere Dichtringschenkel 18 eine bejegliche Dichtlippe bildet, die Mit dem Scheitel 1.9 ihrer gewölbten Außenfläche 20 an der kegelstumpfförmigen Gehäusesitzflache 5 anliegt und zum Rand 2I des Halteringes 12 hin Spiel aufweist. Der Rand 21 des Halteringes 12 ist bis über die Nut l) des Dichtringes 10 radial nach außen hochgezogen.
Der Dichtring lo ist vor der Montage des Halteringes 12 in die Abstufung 17 des Halteringes eingesetzt, wobei der Durchmesser des Halteringmantels 22 so bemessen ist, daß sich der Dichtring 10 stramm hierauf aufschieben läßt. Der vordere Teil des Halteringmantels 22 wird durch ein Rohrvorsprllng 23 des Halteringes 12 gebildet, der eine geringe Wandstärke besitzt und mit seiner relativ kleinen Stirnfläche 24 mit hoher Anpressung am Rücksprung 9 der Klappenscheibe 6 anliegt und dadurch auch metallisch nach innen abdichtet. Außerdem ist der Rücksprung 9 der Klappenscheibe 6 mit in den Dichtring 10 eingreifende Ringschneiden 25 versehen, die die innere Abdichtung wesentlich unterstützen.
Der Mantel 22 des Halteringes 12 besitzt außen eine Abschrägung 26 und der Dichtring lo ist mit einem diesen Schrägraum ausfüllenden Schrägansatz 27 versehen. Dadurch läßt sich der Dichtring lo leichter auf den Haltering 12 aufschieben und der spitzwinklige bchrägansatz 27 unterstützt die Dichtwirkung nach innen beim Zusammenpressen des Dichtringes lo noch erheblich.
Die im Haltering 12 vorgesehenen Bohrungen 28 für die Aufnahme der Befestigungsschrauben 11 sind im Durchmesser größer als üblich ausgebildet. Dadurch kann sich die aus dem Dichtring lo und dem Haltering 12 bestehende Baueinheit als Ganzes vor dem Anziehen der Befestigungsschrauben 11 im Gehäusesitz 5 genau zentrieren und der plastomere Dichtringwerkstoff wird gleichmäßig über den Umfang belastet.

Claims

Patentansprüche S Dichteinrichtung für Absperrklappen oder Kugelhähne mit exzentrischer Lagerung er Klappenscheibe oder des Kugelkükens, bei der oder bei dem ein am Klappenscheibenrand oder am Kugelkükenmantel umlaufender weicher Dichtring durch einen auf der von der exzentrischen Lagerung abgewandten Seite vorgesehenen Haltering mit Schrauben an der Klappenscheibe bzw. an dem Kugelküken befestigt ist und sich in Schließstellung der Absperrarmatur gegen einen kegelstumpfförmigen metallischen Gehäusesitz legt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dichtring (lo) aus einem insbesondere gegen höhere Temperaturen beständigen, plastomere Eigenschaften aufweisenden Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen beste und einen U-förmigen Querschnitt mit zum Haltering (12) hin offener Nut (13) besitzt, wobei in den Dichtring (lo) ein metallisches, eine elastische RUckfederung des U-Profils bewirkendes Federelement (14) eingesetzt ist, und der innere Dichtringschenkel (16) des Dichtringes fest zwischen der Klappenscheibe (6) bzw.

dem Kugelküken und dem Haltering (12) eingespannt ist, während der äußere, zum Haltering hin Spiel aufweisende Dichtringschenke (18) eine bewegliche Dichtlippe bildet, die mit dem Scheitel (19) ihrer gewölbten Außenfläche (2o) an der kegelstumpfförmigen Gehäusesitzrläche (5) dichtend anliegt.
2. Dichteinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als metallisches Federelement eine zu einem Ring zusammengedrehte Flachspiralsfeder (14) vorgesehen ist,die n einer im Dichtlinienbereich vorgesehenen elliptischen Erweiterung !15! der Nut (1)) schnapperartig gehalten wird.
3. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der plastomere Eigenschaften aufweisende Kunststoffwerkstoff des Dichtringes (lo) durch Einbringen von Füllstoffen, z. B. Glas, Graphit, Kohle oder dergl. in seinen physikalischen Eigenschaften verbessert, insbesondere der Ausdehnungskoeffizient verringert und die Festigkeit erhöht ist.
4. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis ), d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, daß der Dichtring (lo) vor der Montage des Halteringes (12) in eine Abstufung (17) des Halteringes (12) eingesetzt ist und mit dem Haltering eine gemeinsam an die Klappenscheibe (6) oder das Kugelküken montierbare Baueinheit bildet.
5. Dichteinrichtung nach Anspruch 4, d ad u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Rand (21) des Halteringes (12) die Nut (15) des Dichtringes (lo) radial nach außen überdeckt.
6. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben (11) vorgesehenen Bohrungen (28) des Halteringes (12) im Durchmesser gegenüber dem Durchmesser der Schrauben (11) so vergrößert sind, daß sich die aus dem Dichtring (lo) und dem Haltering (12) bestehende Baueinheit vor Anziehen der Schrauben im Gehäusesitz (4) selbst zentrieren kann.
7. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der für die Einspannung des Dichtringes (lo) vorgesehene Rücksprung (9) der Klappenscheibe (6) bzw. des Kugelkükens mit in den Dichtring eingreifende Ringschneiden (25) versehen ist.
8.. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e fl n z e i c h n e t, daß sich der Haltering (12) über einen den vorderen Teil des Mantels (22) zu Aufschieben des Dichtringes (lo) bildenden Rohrvorsprung (23) mit geringer Wandstärke an der Klappenscheibe (6) oder dem Kugelküken abstützt.
9. Dichteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der zum Aufschieben des Dichtringes (lo) vorgesehene Mantel (22) des Halteringes (12) vorn eine Abschrägung (26) besitzt und der Dichtring (lo) einen diese Abschrägung ausfüllenden Schrägansatz (27) trägt.