DE3621746A1 - Absperrarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrarmatur mit einem Gehäuse, das mindestens zwei Anschlüsse aufweist, einem im Gehäuse drehbar gelagerten Absperrorgan, das einen Durchgang aufweist, der wahlweise mit den Anschlüssen ausrichtbar ist und eine äußere Zylinderfläche aufweist, und einer ringzylin­ drischen Dichtungshülse aus elastisch nachgebendem Material, die drehfest im Gehäuse festgelegt ist, mit den Anschlüssen ausgerichtete Durchbohrungen aufweist, mit der Zylinderfläche des Absperrorgans dichtend zusammenwirkt und an den Stirn­ seiten durch das Gehäuse axial festgelegt ist.

Eine derartige Absperrarmatur ist aus der GB-PS 5 48 631 bekanntgeworden. In die Durchbrüche der Hülse sind Ringe aus metallischem Material angeordnet, welche die Öffnungs­ weite begrenzen. Durch Verwendung eines zylindrischen Absperrorgans läßt sich ein Totraum, in den das zu schal­ tende Medium eindringen kann, weitgehend vermeiden. Die Dichtungshülse wird bei der bekannten Absperrarmatur mit Hilfe einer deckelartigen Scheibe komprimiert, wobei es zu außerordentlich hohen Andrückkräften an den entsprechenden Flächen von Absperrorgan und Gehäuse kommt, ohne daß gleichwohl eine einwandfreie Dichtung hergestellt ist. Die Reibungskraft ist in starkem Maße abhängig von der Andrückkraft, so daß eine ausreichende Dichtkraft nur bei hohen Andrückkräften erhalten wird, bei denen eine Verstellung des Absperrorgans mit normalen Kräften nicht mehr bewerkstelligt werden kann. Ferner ist es schwierig, die metallischen Ringe in die Dich­ tungshülse einzuarbeiten, und zwar so, daß ein gestufter Übergang zum Durchgang des Absperrorgans bzw. zu den Anschlüssen vermieden wird.

Aus der DE-OS 32 46 622 ist auch bekanntgeworden, zwischen Absperrorgan und Gehäuse eine ringzylindrische Schicht aus elastomerem Material zu verwenden, das in axialer Richtung kompressibel ist. Eine zweite ringzylindrische Schicht aus dichtendem Lagermaterial, vorzugsweise aus PTFE, grenzt konzentrisch zur ersten Schicht außen oder innen an diese an. Mit Hilfe der axial kompressiblen ringzylindrischen Schicht läßt sich über die gesamte axiale Länge ein radialer Druck auf die Lagerschicht ausüben, die sich mithin wirksam dichtend gegen die zugeordnete Fläche von Absperrorgan bzw. Gehäuse anlegt. Das kompressible Material kann bei bestimmten Medien quellen. Dadurch kann sich der Druck am Absperrorgan unzulässig erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperr­ armatur zu schaffen, die einfach aufgebaut und leichtgängig betätigbar ist und die gleichwohl eine wirksame Abdichtung von innen nach außen und umgekehrt gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Außenseite der aus PTFE oder dergleichen Material bestehenden Dichtungshülse eine die Durchbohrung ring­ förmig umgebende Nut geformt ist, in die ein elastischer Dichtungsring gelagert ist, dessen Durchmesser größer ist als die Tiefe der Nut.

Während bei der zuletzt beschriebenen bekannten Absperr­ armatur zwei Schichten bzw. Hülsen das zylindrische Absperrorgan umgeben, ist bei der erfindungsgemäßen Absperrarmatur nur eine einzige Dichthülse vorgesehen, die vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) besteht. In die Außenseite der Dichthülse ist um den Durchgang herum eine Nut geformt zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsringes. Dessen Durchmesser ist so bemessen, daß er größer ist als die Tiefe der Nut. Auf­ grund der Vorspannung durch den Dichtungsring wird die Dichtungshülse gegen die zylindrische Außenfläche des Absperrorgans gedrückt, wodurch in diesem Bereich eine wirksame Dichtung hergestellt wird.

Da das Material der Dichtungshülse wärmebedingten Dehnungen bzw. Schrumpfungen unterworfen ist, ist es zweckmäßig, das Absperrorgan mit nicht zu großer radialer Druckbelastung gegen die Dichtungshülse wirken zu lassen. Gleichwohl reicht die im Bereich der Nut aufgebrachte Dichtkraft aus, um im geöffneten Zustand der Absperr­ armatur das Eindringen des Mediums in den Dichtungs­ bereich zu verhindern. Aus den obigen Gründen ist auch nicht erforderlich, die Dichtungshülse bei der Fertigung zu eng zu tolerieren. Neben den besonders guten Dichtungs­ eigenschaften wird außerdem eine relativ geringe Reibung zwischen dem Absperrorgan und der Dichtungshülse erhalten, was eine leichte Betätigung im Hand- oder Servoantrieb ermöglicht. Im Falle eines Servoantriebs kann der Servo­ motor entsprechend klein dimensioniert werden.

Wird die erwähnte Primärdichtung aus bestimmten Gründen undicht, kann sich der Druck in beiden Richtungen aus­ breiten. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in die Stirnseiten der Dichtungshülse eine axiale Nut geformt ist und ein elastischer Dichtungsring in die Nut eingelegt ist, dessen Durchmesser größer ist als die Breite der Nut. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung spreizt der elastische Dichtungsring die Ränder der Dichtungshülse auseinander, um eine wirksame Barriere zu bilden, welche den Austritt des Mediums in das Armaturen­ gehäuse bzw. nach außen und das Eindringen von Ver­ schmutzungen nach innen in das Medium hinein verhindert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Dichtringe aus weichelastischem Material bestehen, das mit PTFE ummantelt ist. Die PTFE-Umman­ telung sorgt für eine ausreichende Haltbarkeit des Dichtungsrings, unabhängig von dem zu schaltenden Medium. Da PTFE selbst elastisch ist, paßt es sich der Verfor­ mung des weichelastischen Materials an.

Für viele Einsatzzwecke wird gefordert, daß Absperrarma­ turen keine Hohlräume enthalten dürfen, in die das zu schaltende Medium eindringen kann. Dies ist etwa der Fall in der Getränke- und Lebensmittelindustrie, der kosmetischen Industrie usw. Bei der eingangs genannten Armatur wird diese Forderung weitgehend erfüllt, aller­ dings ist zwischen dem Deckel zum Komprimieren der Dich­ tungshülse und dem Absperrorgan ein Spalt vorgesehen. Dieser Spalt ist notwendig, um eine Relativbewegung zwischen Deckel und Absperrorgan zuzulassen. An dieser Stelle ist mithin ein schädlicher Hohlraum gebildet. Eine Ausgestal­ tung der Erfindung sieht daher vor, daß eine Gegenfläche in Form einer Scheibe aus PTFE gebildet ist, die zwischen dem Absperrorgan und der Dichtungshülse und dem Gehäuse angeordnet ist. Die Scheiben aus PTFE können mit einer gewissen Axialkraft gegen die Stirnseiten des Absperr­ organs bzw. der Dichtungshülse gepreßt werden, ohne daß das Absperrorgan erhebliche Reibungskräfte in Umfangs­ richtung erfährt. Die Scheiben ermöglichen ferner den Ausschluß jeglicher Hohlräume, so daß eine Verschmutzung in diesem Bereich ausgeschlossen ist.

Eine weitere Ausgestaltung dieser Erfindung sieht vor, daß an mindestens einer Stirnseite der Dichtungshülse ein Zylinderring aus PTFE mit geringem axialem Abstand zur Dichtungshülse angeordnet ist, der an seiner der Dichthülse abgewandten Stirnseite eine axiale Nut auf­ weist, in die ein Dichtungsring aus elastomerem Material angeordnet ist mit einem Durchmesser, der größer als die Breite der Nut ist und in den Spalt zwischen der Dichthülse und dem Zylinderring eine Gehäusebohrung mündet für den Anschluß einer Leckanzeige. Überwindet das Medium die Barriere an den Stirnseiten der Dichthülse kann durch eine Leckanzeige die Undichtigkeit nach außen gemeldet werden. Der zusätzliche Dichtring aus PTFE, der durch einen wei­ teren elastomeren Ring am Rand radial aufgespreizt wird, sorgt dafür, daß über die Leckanzeige das Leckmedium kontrolliert entweicht und das Eindringen von Verschmutzungen von außen verhindert wird. Es sind verschiedene kon­ struktive Möglichkeiten für die Gestaltung des Absperr­ organs denkbar. Eine sieht erfindungsgemäß vor, daß das Absperrorgan einen ringzylindrischen Körper aufweist, der durch formschlüssig eingesetzte Stirnplatten beid­ seitig verschlossen ist.

Insbesondere mit der zuletzt beschriebenen Ausführungs­ form kann die erfindungsgemäße Absperrarmatur als Schweißkonstruktion gefertigt werden, was bekanntlich eine unaufwendige Fertigungsmethode darstellt. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Absperrarmatur äußerst unauf­ wendig herstellbar. Die erfindungsgemäße Absperrarmatur ist für beliebige Zwecke und für beliebige Nennweiten verwendbar, läßt sich einfach mit geringen Kräften be­ tätigen, gewährleistet eine ausreichende Abdichtung und verhindert jegliche Hohlräume.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Absperrarmatur.

Fig. 2 zeigt vergrößert eine Einzelheit der Absperrarmatur nach Fig. 1.

Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzel­ heiten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbin­ dung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesent­ licher Bedeutung ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Armatur ist bezüglich der Achse 10 symmetrisch aufgebaut, daher ist nur eine Hälfte vollständig dargestellt. Sie weist ein Gehäuse 11 auf sowie ein Absperrorgan 12, welche beide nachfolgend näher beschrieben werden.

Das Gehäuse besitzt einen zylindrischen Außenmantel 13, der an beiden Seiten durch Deckel 14, 15 verschlossen ist. Die Deckel 14, 15 haben an der Innenseite ringförmige Nuten, mit deren Hilfe sie die Stirnseiten des Mantels 13 übergreifen. Die Deckel 14, 15 sind mit Hilfe von Schrauben, von denen eine bei 16 dargestellt ist, mit dem Zylindermantel 13 fest verschraubt. Der Zylinder­ mantel 13 besitzt einen kreisförmigen Durchgang 17, der mit dem Durchgang 18 eines einen Flansch 19 aufweisenden Anschlusses 20 ausgerichtet ist.

Das Absperrorgan 12 weist einen Ringzylinder 21 auf, der an beiden Stirnseiten durch Platten 22, 23 verschlossen ist. Die Platten 22, 23 greifen formschlüssig in einen ringförmigen Rezeß an den Stirnenden des Ringzylinders 21 ein, wobei zwischen den Platten 22, 23 und dem Ring­ zylinder 21 Paßstifte 24 bzw. 25 vorgesehen sind. In die Platten 22, 23 sind mittig Zapfen 25 bzw. 26 einge­ schweißt. Der Zapfen 25 erstreckt sich durch eine mittige Öffnung im Deckel 14. An der Außenseite ist der Zapfen 25 als Vierkant 27 ausgeführt. Mit dem Vierkant ist eine Scheibe 28 verbunden, die zur Drehbegrenzung dient. Der Zapfen 26 erstreckt sich durch eine entsprechende Bohrung im Deckel 15. Beide Zapfen 25, 26 bilden mit den Deckeln 14, 15 ein Gleitlager, wobei eine nicht näher beschriebene Dichtungsanordnung 29 bzw. 30 für eine Abdichtung der Zapfen 25, 26 sorgt.

Der Ringzylinder 21 besitzt zwei koaxiale kreisförmige Öffnungen, von denen eine bei 31 dargestellt ist. Im Inneren des Ringzylinders 31 ist ein Rohr 32 einge­ schweißt zur Bildung eines glatten Durchgangs durch das Absperrorgan 12. In der gezeigten Ausführungsform ist ein glatter Durchgang durch die Armatur mit kon­ stantem Durchmesser gezeigt, wodurch die Armatur auch molchfähig ist.

Zwischen der zylindrischen Außenseite des Absperrorgans 12 und dem Gehäusemantel 13 ist eine Dichtungsanordnung angeordnet, die anhand von Fig. 2 näher beschrieben werden soll. Da die Dichtungsanordnung nicht nur bezüglich der Drehachse 10 symmetrisch ist, sondern auch bezüglich der Achse des Armaturendurchgangs, reicht die Beschreibung nach Fig. 2 aus, den gesamten Aufbau der Dichtungsanord­ nung wiederzugeben. Zwischen den Ringzylindern 13, 21 ist eine zylindrische Dichtungshülse 33 angeordnet. Die Dich­ tungshülse 33 besteht aus PTFE (Polytetrafluorethylen) und ist in die Bohrung des Gehäusemantels 13 eingepreßt. Sie besitzt zwei diametrale Öffnungen, von denen eine bei 34 dargestellt ist. Konzentrisch zur Öffnungsachse ist in die Außenseite der Dichtungshülse 33 eine Ringnut 35 geformt. In die Ringnut ist ein Dichtungsring 36 eingelegt, dessen Durchmesser größer ist als die Tiefe der Nut 35. Der Dichtungsring 36 ist aus elastomerem Material, bei­ spielsweise weichelastischem Material, das mit PTFE um­ mantelt ist. Der Dichtungsring 36 wird mithin im Betrieb verformt, wozu die Nut 35 Ausweichmöglichkeit gibt. Die Gegenkraft für die Verformung des Dichtungsrings 36 wird von der Dichtungshülse 33 aufgenommen, so daß diese mit einer mehr oder weniger großen Kraft gegen den Ringzylinder 21 des Absperrorgans 12 angepreßt wird. Der Ringzylinder 21 ist ebenfalls in die Dichtungshülse 33 eingepreßt, ohne daß dies jedoch unter einem hohen Druck erfolgt. Vielmehr ist eine ausreichende Drehmöglichkeit des Ringzylinders 21 in der Dichthülse 33 gegeben, wobei die Dichtungshülse 33 durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Stifte oder dergleichen gegen Drehung gesichert ist.

Die Dichthülse 33 ist kürzer als der Zylinderring 21. Auf beiden Stirnseiten der Dichthülse 33 ist ein Zylinderring 37 angeordnet, der ebenfalls aus PTFE besteht. Sowohl in beiden Stirnseiten der Dichthülse 33 als auch in denen der Dichtungsringe 37 sind axiale Nuten 38 bzw. 39 geformt, in denen Dichtungsringe 40 bzw. 41 angeordnet sind. Der Durchmesser der Dichtungsringe 40, 41 ist größer als die Breite der Nuten 38, 39, so daß die Ränder der Dichthülse 33 bzw. der Zylinderringe 37 aufgespreizt werden in Dichtungseingriff mit dem Gehäusemantel 13 bzw. dem Ringzylinder 21 des Absperrorgans 12. Zwischen der Dicht­ hülse 33 und den Zylinderringen 37 ist ein Spalt 42 frei­ gelassen, der mit einer Bohrung 44 des Gehäusemantels 13 in Verbindung ist.

Zwischen dem Deckel 14 und der Platte 12 bzw. dem Deckel 15 und der Platte 23 ist eine Ringscheibe 45 bzw. 46 aus PTFE angeordnet, die sich bis zur Innenseite des Zylinder­ mantels 13 erstreckt und gegen die sich die Ringzylinder 37 anlegen.

Im in Fig. 1 gezeigten geöffneten Zustand der Absperr­ armatur sorgt die durch den Dichtungsring 36 gebildete Primärdichtung dafür, daß Medium nicht zwischen Mantel 13 und Dichthülse 33 bzw. Dichthülse 33 und Ringzylinder 21 dringt, um nach außen zu gelangen. Falls gleichwohl etwas Medium vorbeifließt, sorgt der Dichtungsring 40 an den Stirnseiten der Dichtungshülse 33 für eine wirksame Barriere. Vorbeifließendes Leckmedium gelangt in den Spalt 47 und kann über die Bohrung 44 gezielt abgeführt werden bzw. durch eine geeignete Leckanzeige entdeckt werden. Die Zylinderringe 37 verhindern ein Austreten des Mediums nach außen bzw. das Eindringen von Schmutz nach innen. Die PTFE-Scheiben 45, 46 sorgen für die Leichtgängigkeit des Absperrorgans 12 bei Betätigung, auch wenn die Deckel 14, 15 mit einem gewissen axialen Druck angepreßt werden.

Wie erkennbar, ist die gezeigte Armatur molchbar, wobei die Öffnungen 34 in der Dichtungshülse 33 erst nach dem Einsetzen in das Gehäuse 11 durch ein Aufbohren gefertigt werden können, um einen glatten Durchgang zu schaffen.

Zwischen der Dichthülse 33 und dem Gehäusemantel 13 kann mittels Druck- oder Sperrmedium ein vorgegebener Druck aufgebaut werden. Vor allem bei großzügigen Toleranzen wird auf diese Weise jeder Totraum zwischen Dichthülse 33 und zylindrischem Körper 21 vermieden. Im Mantel 13 ist zwischen dem O-Ring 30 und der oberen Dichtungsanordnung eine Bohrung 50 vorgesehen, die mit einer Dichtmittel­ quelle verbindbar ist.

Claims (6)

1. Absperrarmatur mit einem Gehäuse, das mindestens zwei Anschlüsse aufweist, einem im Gehäuse drehbar gela­ gerten Absperrorgan, das einen Durchgang aufweist, der wahlweise mit den Anschlüssen ausrichtbar ist und eine äußere Zylinderfläche aufweist und einer ringzylindrischen Dichtungshülse aus elastisch nach­ gebbarem Material, die drehfest im Gehäuse festgelegt ist, mit den Anschlüssen ausgerichtete Durchbohrungen aufweist, mit der Zylinderfläche des Absperrorgans dichtend zusammenwirkt und an der Stirnseite durch das Gehäuse axial festgelegt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Außenseite der aus PTFE oder dergleichen Material bestehenden Dichtungshülse (33) eine die Durchbohrung (34) ringförmig umgebende Nut (35) geformt ist, in die ein elastischer Dichtungs­ ring (36) gelegt ist, dessen Durchmesser größer ist als die Tiefe der Nut (35).

2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnseiten der Dichtungshülse (33) eine axiale Nut (38) geformt ist und ein elastischer Dich­ tungsring (40) in die Nut (38) eingelegt ist, dessen Durchmesser größer ist als die Breite der Nut.

3. Absperrarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsringe (36, 40) aus weich­ elastischem Material sind, das mit PTFE ummantelt ist.

4. Absperrarmatur, bei der zumindest eine Stirnfläche der Dichtungshülse und des Absperrorgans plan gegen eine entsprechende gehäusefeste Gegenfläche anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche von einer Scheibe (45, 46) aus PTFE gebildet ist, die zwischen dem Absperrorgan (12) bzw. der Dichthülse (33) und dem Gehäuse (11) angeordnet ist.

5. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stirnseite der Dichtungshülse (33) ein Zylinderring (37) aus PTFE mit geringem axialen Abstand zur Dichtungshülse (33) ange­ ordnet ist, der an seiner der Dichtungshülse (33) ab­ gewandten Stirnseite eine axiale Nut (39) aufweist, in die ein Dichtungsring (41) aus elastomerem Material angeordnet ist mit einem Durchmesser, der größer ist als die Breite der Nut und in den Spalt (42) zwischen der Dichtungshülse (33) und dem Zylinderring (37) eine Gehäusebohrung (44) mündet für den Anschluß einer Leck­ anzeige.

6. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (12) einen ringzylindrischen Körper (21) aufweist, der durch formschlüssig eingesetzte Stirnplatten (22, 23) beidseitig verschlossen ist.