DE2938265A1

DE2938265A1 - Regelbares system fuer die anpresskraft von dichtungen bei kugelhaehnen

Info

Publication number: DE2938265A1
Application number: DE19792938265
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Karl 6501 Heidesheim Kirchhoff; Rudolf Dipl.-Ing. 6094 Gustavsburg Oertel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1981-04-16

Description

bu/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg
Aktiengesellschaft

Nürnberg, 2o. Sept. 1979

Regelbares System für die Anpreßkraft von Dichtungen bei Kugelhähnen

Die Erfindung bezieht sich auf ein regelbares System für die Anpreßkraft von Dichtungen bei Kugelhähnen.

Es ist allgemein bekannt, O-ringförmige Dichtungen bei Kugelhähnen mittels ebenfalls O-ringförmiger Hydraulikkolben anzupressen, wobei der Kolben entweder direkt vom Durchflußmedium beaufschlag; wird oder unter Zwischenschaltung einer Vorlage eine spezielle Hydraulikflüssigkeit zum Einsatz kommt. Als Vorlage dient zumeist ein Kolben, welcher die Druckkräfte des Durchflußmediums auf die Hydraulikflüssigkeit überträgt, wobei zur Verstärkung des Druckes Differentialkolben zur Anwendung kommen. Solche Systeme haben den generellen Nachteil, daß Lässigkeitsverluste im gesamten Hydrauliksystem vorhanden sind, welche die Anlage nicht zu jedem Zeitpunkt im geforderten Maße betriebssicher halten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,ein Anpreßsystem für die Dichtung in Kugelhähnen zu schaffen,

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welches die Vorteile des hydraulischen Kolbens nützt, ohne Nachteile der Punktion und Sicherheit durch Leckölverluste hinnehmen zu müssen, wobei neben der vollen Anpreßkraft während der Arbeitsstellung eine Entlastung auf einen definierbaren Wert während des Drehens des Kükens möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die dem Anspruch I entnehmbaren Merkmale.

Durch den dreistufigen Kolben ist es möglich, die Dichtung direkt durch den Druck des Durchflußmediums anzupressen und auch während der Drehung des Kükens die Dichtung so zu entlasten, daß zuverlässig gedichtet wird, eine Beschädigung der Dichtung selbst durch mechanische Einwirkung unterbleibt. Da das Durchflußmedium selbst für die Anpreßkraft der Dichtung herangezogen wird, bleibt das gesamte System unabhängig von stets auftretenden Leckverlusten funktionsbereit. Leckverluste, die im Vergleich zur Menge des durchströmenden Mediums vernachlässigbar sind, gelangen in den Kreis des Durchflußmediums zurück und werden von diesem abtransportiert. Um Dichtheit auch noch bei stark reduziertem Druck des Durchflußmediums zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß ein automatisches Ventil vorgesehen, welches den Druckraum mit einer zweiten Kolbenfläche verbindet, um so durch Vergrößerung der wirksamen Kolbenfläche ausreichende Anpreßkraft auch bei Zuständen verminderten Druckes des Durchflußmediums zu garantieren.

Eine vorteilhafte Portbildung der Erfindung kann Anspruch entnommen werden.

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Durch das von einem Steuerkolben geführte automatische Ventil ist es zuverlässig möglich, bei nachlassendem Druck p. des Durchflußmediums zur ersten Stufe noch die Kolbenfläche einer zweiten Stufe des Stufenkolbens zuzuschalten, um ausreichende Anpreßkraft der Dichtung zu erzielen. Der Steuerkolben wirkt dabei vom Durchflußmedium beaufschlagt auf eine vorgespannte Feder. Unterschreitet die Kolbenkraft die der vorgespannten Feder, so gibt der untere Ventilsitz den Weg des Durchflußmediums zur zweiten Stufe frei, was eine erhebliche Erhöhung der Anpreßkraft zur Folge hat.

In der Zeichnung ist in Fig. I eine Ausführungsform mit Stufenkolben im Längsschnitt dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Kugelhahn mit einem Kugelküken I, welches in einem Gehäuse 2 um eine hier nicht dargestellte, zur Durchflußrichtung senkrecht stehende Achse drehbar ist. Das Küken wird durch eine radial frei bewegliche O-ringförmige Dichtung 3 gegen das Gehäuse 2 hin abgedichtet.Die Anpressung der Dichtung 3 erfolgt durch einen dreistufigen Stufenkolben 4, welcher auf der ersten Stufe 5 unmittelbar von dem Druck p^ des Durchflußmediums beaufschlagt wird. Für den Fall, daß der Druck p. sehr klein wird, beispielsweise p. =0,1 ρ bei der Abnahme, kann der ersten Stufe 5 eine zweite Stufe 6 über ein automatisches Ventil 7 zugeschaltet werden, so daß sich die wirksamen Kolbenflächen der Stufen 5, 6 addieren und somit trotz des geringen Druckes p. ausreichende Dichtkraft vorhanden ist. Das Ventil 7 verbindet den Druck p. über die Druckleitung 8 mit dem Zylinderraum 9 der zweiten Stufe 6. Gesteuert wird der im automatischen Ventil 7 axial bewegliche Ventilkörper 10 von einem ebenfalls durch Druck p. über eine Steuerleitung Il beaufschlag-

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ORIGINAL INSPECTED

baren Steuerkolben 12, welcher gegen eine vorgespannte Feder 13 wirkt. Wird die von der Feder 13 ausgeübte Kraft größer als die vom Druck p, auf Kolben 12 ausgeübte Kraft, so öffnet der dem Durchflußmedium zugewandte Ventilsitz 14 und gibt den Weg über Druckleitung 8 zum Zylinderraum 9 frei, während gleichzeitig durch einen zweiten Ventilsitz 15 der Weg vom Ventil 7 über Bohrung 16 zur Umgebung ρ abgesperrt wird. Soll nun das Ventil von Arbeite- in Schließstellung gebracht werden, so ist es für die Schonung der O-ringförmigen Dichtung 3 erforderlich, deren Anpreßkraft während der Drehung des Kükens I so zu vertnindertn, daß eine Beschädigung derselben unterbleibt, jedoch noch Dichtheit vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird eine dritte Stufe 17 des Stufenkolbens 4 entgegen der Anpressung der Dichtung 3 über eine Bohrung 18 und einen Dreiwegehahn 19 vom Druck p. des Durchflußmediums beaufschlagt. Durch die Differenz der Kräfte auf die erste Stufe 5 und die dritte Stufe 17 wird eine Entlastung der Anpreßkraft auf Dichtung 3 herbeigeführt. Die Stufen des Kolbens 4 sind in üblicher Weise abgedichtet, wobei für den Zylinderraum der dritten Stufe 17 noch als Abschluß gegen einen Raum 18 zwischen Küken 1 und Gehäuse 2 ein Haltering 19 vorgesehen ist. Die auftretenden Leckverluste haben auf die Funktion des Dichtungssystems keinerlei Einfluß, da keine besondere Druckflüssigkeit für den Betrieb des Stufenkolbens 4 vorgesehen ist, sondern rein mit dem Durchflußmedium gearbeitet wird. Die Leckverluste haben keine nachteiligen Wirkungen, da für das Kräftespiel nur die vomDruck beaufschlagten Flächen maßgebend sind, und die Stellung des Stufenkolbens 4 ohne Bewandnis ist, da er von Steuerfunktionen frei ist. Lediglich die geringe Verformung von Dichtung 3 führt zu kleinen Verschiebungen des Stufenkolbens 4, was aber, wie bereits erwähnt, das Kräftespiel natürlich nicht beeinflußt. Die Leckverluste

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werden ins Durchflußmedium zurückgeführt und stellen auch somit keinen mit Problemen behafteten Fremdstoff dar. Das System ist für flüssige und gasförmige Durchflußmedien gleich gut geeignet.

Soll von Schließstellung in Arbeitsstellung gefahren werden, so wird bei entlasteter Dichtung 3 zunächst das Küken 2 gedreht, bis freier Durchfluß herrscht, anschließend wird der Zylinderraum 23 der dritten Stufe 17 über den Dreiwegehahn 19 nach dessen Drehung um 90° über Bohrung 20 mit der Umgebung p_u verbunden und es ist wieder der volle Anpreßdruck resultierend aus der von p. auf Stufe 5 wirkenden Kraft maßgebend bzw. bei geringem Druck p« noch die Kraft der Zusatzstufe 6.

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Leerseite

Claims

bu/kr

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg

Aktiengesellschaft

Nürnberg, 20. Sept. 1979

Patentansprüche

\.) Regelbares System für die AnpreBkraft von Dichtungen bei Kugelhähnen, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungssystem aus einem dreistufigen O-ringförmigen Kolben (k) gebildet wird, welcher einer ebenfalls O-ringförmigen radial frei beweglichen Dichtung (3) vorgeschaltet ist, daß die erste Stufe (5) des Kolbens (4) unmittelbar vom Druck p, des Durchflußmediums beaufschlagbar ist und gegen das Gehäuse (2) mit einer elastischen Dichtung (21) verschlossen 1st, daß ferner eine über ein automatisches Ventil (7) vom Durchflußmedium beaufechlagbare zweite Stufe (6) vorgesehen ist, welche mit einem Dichtring (22) gegen das Gehäuse (2) einerseits und mit der elastischen Dichtung (21) gegen dl· erste Stufe (5) andererseits abgedichtet ist, und dafl deren Wirkflftche ebenso wie die der ersten Stufe (5) der ringförmigen Dichtung (3) abgewandt ist, und daß eine dritte Stufe (17) vorgesehen 1st, ««leb· der zweiten Stufe (6) gegenüberliegend und mit ihrer Wirkfliche der ringförmigen Dichtung (3) zugewandt ist, sowie diese dritte Stufe mittels des Dichtringes (22)

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gegen die zweite Stufe einerseits und durch einen Haltering (19) andererseits gegen den Raum (l8) zwischen Kugelküken (1) und Gehäuse (2) abgedichtet ist, und daß ein Zylinderraum (23) dieser dritten Stufe (17) wahlweise über einen Dreiwegehahn (19) mit dem Durchflußmedium p. oder naehDrehung des Dreiwegehahnes um 90° mit der Umgebung P_u verbindbar ist. _r

2. Regelbares System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Ventil (7) aus einem Ventilkörper (to) mit zwei einander gegenüberliegenden Ventilsitzen (14, 15) gebildet wird, daß der Ventilkörper (Ιό) von einem durch eine vorgespannte Druckfeder (I3) rückstellbaren Steuerkolben (12) in seiner axialen Richtung bewegbar ist, wobei der eine dem Durchflußmedium zugewandte Ventilsitz ("U) über eine Bohrung (8) den Weg zu der zweiten Druckstufe (6) freigibt oder absperrt, während der zweite Ventilsitz (15) gleichzeitig ein Ventilgehäuse, welches den Ventilkörper (lo) umgibt, gegen die Umgebung abdichtet oder über eine Bohrung (16) die Verbindung zur Umgebung ρ herstellt, und daß der Steuerkolben (12) über eine Steu«rl«itung (11) unmittelbar mit dem Durchflußmedium p. in Verbindung steht.

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