DE3844316A1

DE3844316A1 - Dichtungsvorrichtung fuer ein fluegelventil mit einer in der zufluss- und abflussrichtung wirksamen druckkontaktabdichtung

Info

Publication number: DE3844316A1
Application number: DE3844316A
Authority: DE
Inventors: Akira Oshima
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1989-08-03
Anticipated expiration: 2008-12-31
Also published as: FR2626341B1; JPH0445709B2; GB2214613A; IT8822632A0; IT1229956B; GB2214613B; US4872642A; DE3844316C2; JPH01188772A; GB8821406D0; FR2626341A1

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsvor richtung für ein Flügelventil mit einer Druckkontaktabdichtvor richtung, die gegen die Reaktionskräfte sowohl in der Zufluß- als auch in der Abflußrichtung wirkt, bei welcher die Abdichtung durch einen Druckkontakt zwischen dem beweglichen Ventilteil und dem Ventilsitz am Ventilgehäuse mit höchster Wirksamkeit beim Schließen des Ventils realisiert wird.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Die üblichen Flügelventile dieser Art haben eine Konstruktion, bei der die Abdichtung durch einen Druckkontakt zwischen dem äußeren Umfang des beweglichen Ventilteils und der aufnehmenden Fläche des Sitzmetalls, die an der inneren Wand des Ventilge häuses angeordnet ist, vorzugsweise in der Richtung des posi tiven dynamischen Drucks wirksam ist.

Bei einer wie oben angegebenen Ventilkonstruktion ist jedoch nicht nur die Abdichtwirkung in der Richtung des positiven dynamischen Drucks unzureichend, sondern die Abdichtung in der Richtung des negativen dynamischen Drucks ist kaum zuverlässig. So ist es wahrscheinlich, daß konventionelle Flügelventile an Leckproblemen leiden, was somit erhebliche Wartungskosten, Reparaturarbeiten und Zeitaufwand erfordert mit dem zusätzlichen Nachteil, daß gleichzeitig Einwegventile oder andere Ventilvor richtungen in dem Fall verwendet werden müssen, wo eine Fluß schleife in der Leitungsanordnung gebildet wird, was zu zusätz lichen Anlagekosten führt.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Dichtvorrichtung für ein Flügelventil zu schaffen, bei der den herkömmlichen Flügelventilen anhaftenden Nachteile eliminiert sind und eine hohe Dichtleistung in den Richtungen des positiven und des negativen dynamischen Drucks erzielt wird.

Es wurde festgestellt, daß die obige Aufgabe durch eine neue Abdichtvorrichtung für ein Flügelventil gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst werden kann, daß die Dichtvorrichtung aufweist: ein ringförmiges Dichtungsmetall, das das bewegliche Ventilteil umgebend in eine längs des Umfangs des beweglichen Ventilteils gebildete Umfangsnut so eingesetzt ist, daß es sich radial verlagern kann, wobei das Dichtmetall eine abgerun dete äußere Umfangsfläche hat; ein Sitzmetall oder Auflagemetall das die Innenwand des Ventilgehäuses umgebend angeordnet ist und mit dieser einstückig ausgebildet oder fest an dieser an geordnet ist, wobei seine Sitzfläche oder Anlagefläche relativ zur Durchflußrichtung des Ventilgehäuses geneigt ist; und zwei rohrförmige Pufferringe, die in die Nut des beweglichen Ventil teils in den Zwischenraum zwischen dem Boden der Nut und der inneren Umfangsfläche des Sitzmetalls eingesetzt sind, wobei jeder rohrförmige Pufferring längs seiner gesamten Ringlänge an der oberen oder unteren Seite des Rings geschlitzt ist, derart, daß ein C-förmiger Querschnitt verbleibt, um dadurch eine federnde Abstützung für das Dichtmetall am Boden der Nut in der neutralen Stellung an der Anlagefläche zwischen der Druckkraftkomponente in der Zuflußrichtung und der Abflußrich tung des Ventils zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Abdichtvorrichtung weist auf: ein ringför miges Dichtungsmetall mit einer gerundeten äußeren Umfangsflä che, das so angeordnet ist, daß es das bewegliche Ventilteil umgibt, wobei es in eine Umfangsnut in radial verschiebbarer Weise eingesetzt ist, die längs des Umfangs des beweglichen Ventilteils gebildet ist; ein Sitzmetall zum Aufnehmen der äußeren Umfangsfläche des Dichtungsmetalls, um mit dieser einen Druckkontakt zu bewirken, wobei das Sitzmetall rings um die Innenwand des Ventilgehäuses angeordnet ist und fest an oder einstückig mit dieser gebildet ist, wobei seine Sitzfläche re lativ zur Strömungsrichtung des Ventilgehäuses geneigt verläuft; und zwei ringförmige Pufferringe, die in die Nut im beweglichen Ventilteil zwischen dem Boden der Nut und dem inneren Umfang des Sitzmetalls eingesetzt sind, wobei jeder ringförmige Puffer ring längs seiner gesamten Ringlänge an der Oberseite oder Un terseite geschlitzt ist, so daß ein C-förmiger Querschnitt verbleibt, um dadurch eine selbstausrichtende federnde Abstüt zung des Dichtungsmetalls am Boden der Nut in der neutralen Stellung an dem Sitzmetall zwischen den Druckkraftkomponenten in der Zuflußrichtung und in der Abflußrichtung des Ventils zu schaffen.

Weitere Merkmale und Vorteil der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Ein zelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kom bination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein wesentliches Teil einer Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Querschnitt.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines Flügelventils, bei dem die Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut ist.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt des Flügelventils der Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die zwei ringförmigen Pufferringe mit C-förmigem Querschnitt können in der Umfangsnut des beweglichen Ventilteils derart angeordnet sein, daß deren Schlitze einander gegenüberliegend relativ zueinander nach außen weisen, so daß das Einstellen des beweglichen Ventilteils in einer neutralen Stellung an der Sitzfläche durch ein Gegeneinanderwirken zwischen den Druck kraftkomponenten in der Zuflußrichtung und der Abflußrichtung erleichtert wird.

Es ist möglich, innerhalb jedes Pufferrings mit C-förmigem Querschnitt eine federnde Vorrichtung anzuordnen, die beispiels weise aus einem geformten Metall usw. hergestellt ist, und Abmessungen aufweist, die der Größe des Flügelventils und jeder erforderlichen spezifischen Bedingung entsprechen, um die Druck festigkeit der Ringe zu unterstützen.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand einer spe ziellen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Ein in den Fig. 2 und 3 gezeigtes Flügelventil (Schmetter lingsventil) mit einer Dichtungsvorrichtung oder Dichtungsanord nung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem beweg lichen Ventilteil A, das so angeordnet ist, daß es das Öffnen und Schließen des Strömungswegs für ein Fluid durch Drehen um eine vertikale tragende Welle ausführt, und aus einem Ventil gehäuse B, das das Ventilteil aufnimmt. Die Drehung der tragen den Welle 9 a, 9 b wird durch eine Ventilbetätigungswelle 7 be wirkt, die in Eingriff mit einem Untersetzungsgetriebe 6 wie bei üblichen Flügelventilen angeordnet ist. Die innere Wand des Ventilgehäuses B wird von einem Auflagemetall oder Ventil sitzmetall 3 in Form eines Streifens umgeben, der eine konstante seitliche Breite hat und in einer zum Vertikalschnitt des Ven tilgehäuses um einen Winkel Ra (=R) geneigten Ebene verläuft, wobei seine Auflagefläche oder Sitzfläche 3 a zur Aufnahme des Umfangsrands des beweglichen Ventilteils A relativ zur Leitungs richtung des Ventilgehäuses B unter dem selben Winkel R (=Ra) über die gesamte Streifenlänge geneigt verläuft.

Wie in Fig. 1 in einem vergrößterten Teilschnitt gezeigt ist, ist in dem beweglichen Ventilteil A eine Umfangsnut 1 auf dessen gesamten Umfang gebildet, in der ein ringförmiges Dichtungsme tall 2 mit einer abgerundeten äußeren Umfangsfläche 2 a selbst ausrichtend eingesetzt ist, derart, daß eine kleine federnde radiale Verlagerung ermöglicht wird, die durch zwei Pufferringe 5 a und 5 b unterstützt wird, die parallel zwischen dem Boden der Umfangsnut 1 des beweglichen Ventilteils A und dem inneren Umfang des Dichtmetalls 2 zu dessen Abstützung angeordnet sind. Nach dem Einsetzen der Pufferringe und des ringförmigen Dicht metalls in die Aussparung der Umfangsnut 1 wird ein Anschlagring 8 als Nutflanke an dem beweglichen Ventilteil durch Schrauben 4 befestigt, um die Nut 1 zu bilden. Die zwei im Querschnitt C-förmigen Pufferringe 5 a und 5 b sind parallel zueinander am Boden der Umfangsnut 1 vorzugsweise derart angeordnet, daß jeder Längsschlitz zu einer Seitenwand der Nut 1 weist, es sind nämlich die Schlitze nach entgegengesetzten Seiten vonein ander weg nach außen gerichtet, derart, daß jeder Schlitz ent weder einem positiven oder negativen dynamischen Druck zugewandt ist, um das Einstellen des beweglichen Ventilteils in einer neutralen Stellung an dem Auflagemetall durch ein Zusammenwir ken zwischen der Druckkraft in der Zuflußrichtung und der Ab flußrichtung zu erleichtern.

Der Grund dafür, daß eine hohe Abdichtwirkung sowohl in der Zuflußrichtung als auch in der Abflußrichtung des Ventils durch die neue Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung erreicht wird, mag in folgendem liegen:

Falls der dynamische Druck, der auf jede der beiden Seiten des beweglichen Ventilteils einwirkt, ansteigt, wird die von dem entsprechenden Pufferring 5 a oder 5 b verursachte Stützkraft an dieser Seite durch das Einströmen des Fluids in diesen Puffer ring durch dessen Schlitz hinein vergrößert werden, was dazu führt, daß ein Gleichgewicht zwischen dem Druck und der Stütz kraft gebildet wird. Wenn das bewegliche Ventilteil A in der Schließstellung ist, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Einstellen des Dichtungsmetalls 2 an der Auflagefläche des Auflagemetalls 3 in der neutralen Stellung, in der die Mittel linien (O 2 und O 1) des Dichtmetalls 2 und des Auflagemetalls 3 miteinander zusammenfallen, spontan erleichtert durch ein Gleichgewicht zwischen dem auf das bewegliche Ventilteil aus geübten Fluiddruck, wie er durch den Pfeil (a) oder (b) darge stellt wird, und der federnden Stützkraft, die durch einen der beiden Pufferringe 5 a oder 5 b erzeugt wird, wodurch stets eine zuverlässige Abdichtung erreicht wird.

Wie oben erläutert wurde, bietet die neuartige Abdichtungsvor richtung für ein Flügelventil gemäß der Erfindung einen hoch wirksamen Abdichtungseffekt durch das Erleichtern der gleitenden Einstellung des Umfangsrands des Dichtmetalls des beweglichen Ventilteils in der neutralen Stellung an der Auflagefläche des Auflagemetalls durch ein spontanes Gleichgewicht zwischen dem Fluiddruck und der Stützkraft oder Druckkraft der Pufferringe, die durch einen synergistischen Effekt der eigentlichen elasti schen Reaktionskraft des rohrförmigen Pufferrings und der Kraft, die diesen zum Anschwellen bringt und die auf dem Einströmen des Fluids in diesen hinein beim Ansteigen des Fluiddrucks beruht. Durch Einbau von zwei rohrförmigen Pufferringen zum Abstützen des Dichtmetalls kann eine vollständig wasserdichte Abdichtung erreicht werden, ungeachtet des positiven oder nega tiven dynamischen Flüssigkeitsdrucks.

Somit kann durch die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung eine beträchtliche Zunahme der Dichtungswirkung eines Flügelven tils im Vergleich zu bekannten Flügelventilen erreicht werden.

Claims

1. Dichtungsvorrichtung für ein Flügelventil mit konzentri scher Öffnung mit Druckkontaktabdichtung, dadurch gekenn zeichnet, daß es aufweist: ein ringförmiges Dichtungsmetall (2), das das bewegliche Ventilteil (A) umgebend in eine längs des Umfangs des beweglichen Ventilteils gebildete Umfangsnut (1) so eingesetzt ist, daß es sich radial ver lagern kann, wobei das Dichtmetall eine abgerundete äußere Umfangsfläche (2 a) hat; ein Sitzmetall oder Auflagemetall (2 b) das die Innenwand des Ventilgehäuses umgebend ange ordnet ist und fest an dieser oder mit dieser einstückig ausgebildet ist, wobei seine Sitzfläche oder Anlagefläche relativ zur Durchflußrichtung des Ventilgehäuses geneigt ist; und zwei rohrförmige Pufferringe (5 a, 5 b) , die in die Nut (1) des beweglichen Ventilteils (A) in den Zwischenraum zwischen dem Boden der Nut und der inneren Umfangsfläche des Sitzmetalls eingesetzt sind, wobei jeder rohrförmige Pufferring längs seiner gesamten Ringlänge an der oberen oder unteren Seite des Rings geschlitzt ist, derart, daß ein C-förmiger Querschnitt verbleibt, um dadurch eine federnde Abstützung für das Dichtmetall am Boden der Nut in der neutralen Stellung an der Anlagefläche zwischen der Druckkraftkomponente in der Zuflußrichtung und der Abflußrichtung des Ventils zu schaffen.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zwei Pufferringe (5 a, 5 b) mit C-förmigem Querschnitt derart angeordnet sind, daß ihre Schlitze relativ zueinander nach entgegengesetzten Seiten voneinan der weg weisen, um das Einstellen des beweglichen Ventil teils bei der neutralen Stellung durch ein Zusammenwirken zwischen der Druckkraftkomponente in der Zuflußrichtung und in der Abflußrichtung zu erleichtern.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß eine federnde Vorrichtung bei Bedarf innerhalb jedes Pufferrings mit C-förmigem Querschnitt eingebaut ist, um die Druckfestigkeit der Ringe zu ver größern.