DE3645156C2

DE3645156C2 - Sealing ring for sliding piston of stop-cock

Info

Publication number: DE3645156C2
Application number: DE19863645156
Authority: DE
Inventors: Richard Moedling At Huber; Peter Unterkulm Ch Wirz
Original assignee: Klinger AG
Current assignee: Klinger AG
Priority date: 1985-12-03
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2006-09-17
Also published as: DE3631447C2; IN166461B; DE3631447A1

Abstract

The shut-off valve, comprises a housing including members for defining a flow duct having a tubular portion of a given diameter in communication between an inlet portion and an outlet portion, and an end of the tubular portion having a sealable opening. There is a piston sized to be received within the tubular portion at the sealable openings.There is a device for selectively moving the piston along its axis in the tubular portion back and fourth from a sealing position at the sealable opening to block flow through it for closing the flowduct and an open flow position spaced from the sealing position for opening the flow duct. There is also a sealing ring having its axis coincident with the piston axis and comprises lamellae formed of expanded graphite. There is also a guard ring on at least a facing surface of the sealing ring

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring für einen Kol benschieber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sealing ring for a Kol Slider according to the preamble of claim 1.

Aus der EP 01 50 780 A2 ist ein Dichtungsring für einen Kolbenschieber bekannt, wobei der Kolbenschieber einen zylindrischen, axial verstellbaren Kolben aufweist, der in Schließstellung unter Zwischenschaltung des Dichtungsring mit dynamisch abdichtenden Zylinderflächen eine Gehäusebohrung im Strömungskanal abdichtet.EP 01 50 780 A2 describes a sealing ring for one Piston slide known, the piston slide a cylindrical, axially adjustable piston which is in the closed position with the interposition of the sealing ring with dynamically sealing Seals cylinder surfaces a housing bore in the flow channel.

Das Material für solche Dichtungsringe war bisher zumeist ein Weichstoff aus kautschukgebundenen Fasern, dessen Dichtungseigenschaften sich mit steigender Betriebstemperatur infolge teilweiser Zerstörung des Materials verschlechterte.The material for such sealing rings was previously mostly a soft material made of rubber-bonded fibers, whose sealing properties with increasing operating temperature due to partial Destruction of the material worsened.

Wenn man hingegen einen Dichtungsring aus expandiertem Graphit verwendet, bleiben dessen Abdicht- und Elastizitätseigenschaften über einen weiten Temperaturbereich praktisch gleich. Expandierter Graphit hat jedoch den Nachteil, daß die expandierten Teilchen zwar untereinander schlecht zusammenhalten, aber an angepreßten Gegenflächen gut haften. Dies führt bei Dichtungsringen für Kolbenschieber dazu, daß Gleiteigenschaften, Erosionsbeständigkeit und Formfestigkeit schlechter als bei den bisher verwendeten Materialien sind. Die Gleiteigenschaften können durch Beeinflussung von Aufbau und Dichte optimiert werden, nicht jedoch die beiden anderen Eigenschaften. Die Erosionsfestigkeit ist besonders an jener Kante an der dichtenden Zylinderfläche wichtig, die beim Öffnen bzw. Schließen des Ventils durch Verschließen des Kolbens von diesem zuletzt freigegeben bzw. zuerst wieder berührt wird, weil dann an dieser Kante sehr große Strömungsgeschwindigkeiten auftreten. An dieser Öffnungskante bildet sich eine Rundung, die sich mit jeder Betätigung vergrößert. Die geringe Formfestigkeit eines Dichtungsringes aus Blähgraphit hat den Nachteil, daß bei der Montage des Dichtungsringes, der ja mit Übermaß unter Pressung in die Bohrung des Ventils eingebracht wird, sehr sorgfältig gearbeitet werden muß.However, if you have a sealing ring made of expanded When graphite is used, its sealing and elastic properties remain practically the same over a wide temperature range. Expanded However, graphite has the disadvantage that the expanded Holding particles together poorly, but on pressed ones Adhere to opposite surfaces well. This leads to sealing rings for Piston spool that sliding properties, erosion resistance and dimensional stability worse than with the materials previously used are. The sliding properties can be influenced by Structure and density are optimized, but not the other two Properties. The erosion resistance is particularly on that edge important on the sealing cylinder surface, which Closing the valve by closing the piston from this last released or touched again first because then on very high flow velocities occur at this edge. At This opening edge forms a curve that fits with everyone Operation enlarged. The low dimensional stability of a sealing ring Expanded graphite has the disadvantage that when the Sealing ring, which with excessive pressure in the bore of the valve is inserted, be worked very carefully got to.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Dichtungsring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der die Vorteile von ex pandiertem Graphit als Dichtwerkstoff - nämlich die weitgehende Unabhängigkeit von der Betriebstemperatur - ausnutzt, ohne dessen Nachteile, wie ungenügende Erosionsfestigkeit und schlechte Form festigkeit, in Kauf nehmen zu müssen.The object of the invention is to provide a sealing ring after Preamble of claim 1 to create the advantages of ex panded graphite as sealing material - namely the extensive Independence from the operating temperature - exploited without it Disadvantages such as insufficient erosion resistance and poor shape strength to have to put up with.

Die Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.The task is performed according to the characteristic part of the Claim 1 solved.

Durch die Vorsehung eines im Vergleich zum Blähgraphit erosionsfesteren Ringes an der die Öffnungskante bildenden Stirn seite des Ringes wird zwar beim Öffnen bzw. Schließen des Schiebers eine Erosion der Öffnungskante aus Blähgraphit eintreten, jedoch wesentlich nur bis zum Innendurchmesser des erosionsfesten Schutz ringes. Es ist also nötig, daß einerseits der Innendurchmesser des Dichtungsringes nicht viel größer als der Kolbendurchmesser ist, andererseits soll ein gewisses Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Schutzringes und dem Kolbenschieber vorhanden sein.By providing one in comparison to expanded graphite erosion resistant ring on the forehead forming the opening edge side of the ring is when opening or closing the slide erosion of the expanded graphite opening edge does occur, however essentially only up to the inner diameter of the erosion-resistant protection ring. It is therefore necessary that, on the one hand, the inside diameter of the Sealing ring is not much larger than the piston diameter, on the other hand, there should be some play between the inner diameters of the protective ring and the spool.

Sofern der Schutzring, der vorzugsweise aus Metall be steht, mit dem Dichtungsring aus Blähgraphit fest verbunden ist, z. B. mittels nagel- oder klammerartiger Elemente oder auch durch Kleben, wird auch die Formfestigkeit des gesamten Ringes verbes sert.If the protective ring, which is preferably made of metal is firmly connected to the expanded graphite sealing ring, e.g. B. by means of nail or clip-like elements or by Gluing, the dimensional stability of the entire ring is also verbes sert.

Andere vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes der Er findung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Other advantageous developments of the subject of the he invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten, in einen Kolbenschieber eingebauten Dichtungsrings näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing shown, installed in a piston slide ring explained in more detail.

Der dargestellte Kolbenschieber weist einen in einem Ge häuse 1 ausgebildeten Strömungskanal 1′, der von einem Dichtungs ring 2 umschlossen ist, auf. Dieser ist in der dargestellten Schließstellung mittels eines eingeschobenen Kolbens 3 abgeschlos sen, der mittels einer damit drehbar verbundenen Spindel 4 ver schiebbar ist. Die Spindel 4 ist mittels eines Gewindestücks 5 ei nes Oberteils 6 über ein Handrad 7 axial verstellbar.The piston valve shown comprises a housing in a flow channel formed Ge 1 1 ', the ring of a seal 2 is enclosed on. This is in the shown closed position by means of an inserted piston 3 ruled out, which can be pushed ver by means of a spindle 4 rotatably connected thereto. The spindle 4 is axially adjustable by means of a threaded piece 5 egg nes upper part 6 via a handwheel 7 .

Das Oberteil 6 ist mittels Stiftschrauben 8 am Gehäuse 1 fest verschraubt, wobei ein rohrförmiger Fortsatz 6′ in eine Boh rung 11 des Gehäuses reicht, welche auch den Dichtungsring 2 sowie ein käfigartiges Distanzstück 9 und ein ringförmiges Dichtelement 10 zur Abdichtung nach außen aufnimmt. Dabei weist die Bohrung 11 im Bereich des Dichtelementes 10 und des Distanzstückes 9 einen größeren Durchmesser auf, als im Bereich zur Aufnahme des Dich tungsrings 2. Die so gebildete Schulter hat eine Höhe, die minde stens der Höhe des Dichtungsringes im Anlieferzustand entspricht. Das Distanzstück 9 hat einen in diese Bohrung kleineren Durchmesser reichenden Ansatz, so daß bei Anziehen der Stiftschrauben bis zum Anschlag des Oberteiles 6 am Gehäuse 1 das Distanzstück 9 mit dem äußeren Durchmesser an der Bohrungsschulter aufsitzt und den Dich tungsring in festgelegter Höhe und der entsprechenden Dichte fes thält. Da das Dichtungselement 10 eine größere Breite und geringere Dichte hat, kann es zum Toleranzausgleich zusammengepreßt werden, ohne einen zu großen Reibungswiderstand am Kolben zu bewirken, aber den Dichtungsring 2 mit größerer Flächenpressung sicher festzuhal ten. Auf diese Weise kann die gewünschte Dichte des Dichtungsringes genau eingehalten werden, wodurch ein geringer Reibungswiderstand bei guter Abdichtung gesichert ist.The upper part 6 is firmly screwed to the housing 1 by means of studs 8 , a tubular extension 6 'in a drilling tion 11 of the housing which also accommodates the sealing ring 2 and a cage-like spacer 9 and an annular sealing element 10 for sealing to the outside. The bore 11 in the area of the sealing element 10 and the spacer 9 has a larger diameter than in the area for receiving the device ring 2 . The shoulder thus formed has a height that corresponds at least to the height of the sealing ring in the delivery state. The spacer 9 has a smaller diameter in this hole approach, so that when tightening the studs up to the stop of the upper part 6 on the housing 1, the spacer 9 with the outer diameter sits on the bore shoulder and the device ring at a specified height and the corresponding density fes holds. Since the sealing element 10 has a larger width and lower density, it can be pressed together to compensate for tolerances without causing excessive frictional resistance on the piston, but securely hold the sealing ring 2 with greater surface pressure. In this way, the desired density of the sealing ring can be accurate are adhered to, which ensures low frictional resistance with good sealing.

Der Dichtungsring 2 weist die vorgesehene höhere Dichte auf, damit er ausreichend gegen Erosion gesichert ist. Der Ring besteht beim dargestellten Beispiel aus expandiertem Graphit, der direkt als Pulver (Granulat) mit größerer Höhe gepreßt wurde und beim Verschrauben des Oberteils in seine Anschlagstellung zur er forderlichen Höhe gepreßt wurde.The sealing ring 2 has the intended higher density so that it is adequately secured against erosion. The ring in the example shown consists of expanded graphite, which was pressed directly as a powder (granulate) with a greater height and was pressed when screwing the upper part into its stop position to the required height.

Dabei ist unter "Pulver" unverarbeitetes Graphitexpandat zu verstehen, auch wenn es bereits einem Verdichtungsvorgang un terworfen war, jedoch kein gemahlener Abfall, aber gegebenenfalls mit pulverförmigen oder körnigen Beimengungen, z. B. Füllstoffen.Here, under "powder" is unprocessed expanded graphite to understand, even if it is already a compression process un was, however, not ground waste, but if necessary with powdery or granular admixtures, e.g. B. fillers.

Es ist natürlich auch möglich, den Ring direkt in die ge wünschte Endhöhe zu pressen, wobei beim Zusammenbau die Rückfede rung des Ringes zum Teil oder zur Gänze ausgeglichen werden muß. Dies ist auch beim Aufbau des Ringes aus gestanzten Ringlamellen möglich, vorzugsweise wird der Ring jedoch höher, d. h. mit gerin gerer Dichte eingebaut, damit er bei eingeschobenem Kolben durch das Oberteil 6 axial angepreßt und hierdurch radial verformt die genauen Kolbenabmessungen annimmt. It is of course also possible to press the ring directly into the desired final height, the spring back of the ring having to be compensated for in part or in full during assembly. This is also possible in the construction of the ring from punched ring lamellae, but the ring is preferably built higher, ie with a lower density, so that it is axially pressed when the piston is inserted through the upper part 6 and thereby radially deformed assumes the exact piston dimensions.

Vor Einbau des Dichtungsrings kann vorteilhaft zur Gewähr leistung einer guten Abdichtung relativ zum Kolben ein Untermaß von max. 0,2 mm vorgesehen werden. Bei größerem Untermaß und größerer Dichte besteht sonst die Gefahr, daß der Ring bei der Bewegung des Kolbens beschädigt wird.Before installing the sealing ring can be advantageous to guarantee performance of a good seal relative to the piston an undersize of Max. 0.2 mm can be provided. With larger undersize and larger Otherwise there is a risk that the ring will move when the Piston is damaged.

Der Dichtungsring 2 weist oben und unten an der Stirnseite einen Schutzring 2′ auf, dessen Innendurchmesser nur wenig größer als der des Kolbens 3 ist, damit beim Austreten des Kolbens aus dem Ring keine Beschädigungen durch das bei geringer Spaltbreite sehr schnell strömende Medium entstehen können. Dies gilt für den oberen Schutzring. Der untere Ring hat die gleichen Dimensionen wie der obere und gewährleistet eine einfache Demontage des unteren Dich tungsringes. Gleichzeitig ist gesichert, daß der Dichtungsring nicht falsch eingebaut werden kann und auf jeden Fall auf der die Öffnungskante bildenden Stirnseite des Dichtungsrings ein Schutz ring angeordnet ist.The sealing ring 2 has top and bottom of the front side of a protective ring 2 'on whose inner diameter than that is only slightly greater than the piston 3, so that no damage can be caused by the at low gap width rapidly flowing medium upon exiting of the plunger from the ring. This applies to the upper guard ring. The lower ring has the same dimensions as the upper and ensures easy removal of the lower sealing ring. At the same time it is ensured that the sealing ring cannot be installed incorrectly and a protective ring is arranged in any case on the end face of the sealing ring which forms the opening edge.

Da Verklebungen im Dichtungsring möglichst vermieden wer den sollen, weisen die Schutzringe 2′ nagelartige Elemente auf, die in das Graphitmaterial eingebettet sind. Zur Sicherung gegen Los lösen können diese nagelartigen Verbindungselemente auch Widerhaken aufweisen.Since sticking in the sealing ring should be avoided if possible, the protective rings have 2 'nail-like elements that are embedded in the graphite material. To secure against loosening, these nail-like connecting elements can also have barbs.

Einer der Schutzringe kann dadurch ersetzt werden, daß das käfigartige Distanzstück 9 dessen Funktion einnimmt und mit solchen Toleranzen ausgestattet wird, daß die Spaltbreite nicht größer als 0,5 mm ist, jedoch wird dies meistens nicht nur fertigungstech nisch, sondern auch funktionell zu Schwierigkeiten führen, weil dann nach längerem Einsatz die Gefahr des Festsitzens des Distanz stückes im Gehäuse bedeutend vergrößert ist.One of the protective rings can be replaced by the fact that the cage-like spacer 9 assumes its function and is equipped with such tolerances that the gap width is not greater than 0.5 mm, but this will usually not only technically but also functionally lead to difficulties , because after a long period of use the risk of the spacer sticking in the housing is significantly increased.

Ein mit einem derartigen Dichtungsring ausgestatteter Kol benschieber weist infolge der Ausbildung und gewählten Dichte für die Dichtungen eine gute und auch für lange Betriebsdauer ausreich ende Abdichtfähigkeit auf, weil die aus Blähgraphit gebildete Öff nungskante des Dichtungsrings nur begrenzt durch die Strömung ab getragen werden kann.A Kol equipped with such a sealing ring benschieber has due to the training and chosen density for the seals are good and sufficient for a long service life ende sealing ability, because the opening made of expanded graphite edge of the sealing ring only limited by the flow can be worn.

Claims

1. Sealing ring for a piston valve made of a expandable graphite ent soft material, characterized in that a ring ( 2 ') made of erosion-resistant material is arranged on at least its end face forming the opening edge.

2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the ring ( 2 ') consists of metal.

3. Sealing ring according to claim 1 or 2, characterized in that it Flakes containing expanded graphite perpendicular to the axis of the piston includes.

4. Sealing ring according to claim 3, characterized in that the La mellen are mechanically connected.

5. Sealing ring according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a molded body which is molded from powder containing expanded graphite is.

6. Sealing ring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expanded graphite has a density of 1.3 to 1.95 g / cm ³ .

7. Sealing ring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ring ( 2 ') to the nominal dimension of the dynamically sealing sealing ring surface has a play of maximum 1 mm in diameter.

8. Sealing ring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the ring ( 2 ') is connected by means of nail or clip-like elements with the sealing material.

9. Sealing ring according to claim 8, characterized in that the nage L-like fasteners have barbs.

10. Sealing ring according to one of claims 1 to 9, characterized records that its dynamically sealing cylinder surface in diameter rela tiv to the nominal size in the sense of a snug fit an oversize of 0.0 to 0.25 mm, preferably 0.05 to 0.2 mm.

11. Sealing ring according to one of claims 1 to 10, characterized records that its width is at least 0.03 times the inner ring diameter in mm is +2.5 mm.

12. Sealing ring according to one of claims 1 to 11, characterized records that its height is at least 3 mm, but preferably not greater than is 1.4 times its width.