DE806507C - Spindelabdichtung fuer Ventile - Google Patents

Spindelabdichtung fuer Ventile

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DE806507C
DE806507C DEP41916A DEP0041916A DE806507C DE 806507 C DE806507 C DE 806507C DE P41916 A DEP41916 A DE P41916A DE P0041916 A DEP0041916 A DE P0041916A DE 806507 C DE806507 C DE 806507C
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DE
Germany
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valve
sleeve
sealing washer
abutment
arrangement according
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Expired
Application number
DEP41916A
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English (en)
Inventor
Heinrich Geyer
Erich Pfeiffer
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Individual
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/10Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube
    • F16K41/12Spindle sealings with diaphragm, e.g. shaped as bellows or tube with approximately flat diaphragm

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)

Description

  • Spindelabdichtung für Ventile Zum Abdichten von Ventilspindeldurchführungen werden vielfach Stopfbuchsen verwendet, die jedoch von Zeit zu Zeit nachgezogen werden müssen, wenn sie vollkommen dicht bleiben sollen. je stärker die Stopfbuchspackung mittels der Brille zusammen-und damit auch gegen die Ventilspindel gepreßt wird, desto größer ist zudem der Widerstand gegen (las Betätigen der Spindel. An Stelle von Stopfbuchspackungen läßt man auch Stulpmanschetten, ,#chlauchstücke o. dgl. durch eigene Elastizität oder unter dem Einfluß des jeweiligen Betriebsmittels gen einen bewegten Ventilteil abdichten, wobei ebenfalls ein gewisser Reibungswiderstand entsteht. Demgegenüber geht die vorliegende Erfindung von einer Anordnung ans, bei der ein elastischer, leicht verformbarer Körper einerseits an einem abzudichtenden bewegten Bauteil und andererseits an einem feststehenden Bauteil eingespannt ist. Solche zweiseitig eingespannten Dichtungskörper hat man z. B. für Kolben, Kolbenstangen, hin und her schwingende Wellen sowie für 'Ventilspindeln vorgesehen, im letzteren Falle gewöhnlich als Balginembranen, die einzeln oder auch zu mehreren geineinsam verwendet werden. Die in Aiesem Zusaminenhange bekannten Abdichtungselemente mit zylindrischem oder ähnlichem Querschnitt beanspruchen einen verhältnismäßig großen Raum, der bei Balgmembranen in axialer Richtung durch die Zahl der jeweils erforderlichen Falten gegeben ist. Dazu kommt die Notwendigkeit einer Abstützung der elastischen Wandungen gegen größere Drücke, wic sie gerade bei Ventilen vielfach vorkommen. 1)ie gleichmäßige Entlastung der ganzen Innen-Jäche einer Balgmembran ohne Beeinträchtigung ihrer Beweglichkeit ist zwar mittels einer nicht zusainmendrückbaren Flüssigkeit möglich, die aber ihrerseits gegenüber derSpindeldurchführung durch Stopfbuchse abgedichtet werden muß, wodurch wieder die eingangs erwähnten Nachteile entstehen. Bei vielen Ventilen, wie z. B. Absperrventilen für Heizkörper, ist nicht nur eine gedrängte Bauart, sondern auch wegen der großen Stückzahlen eine einfache Ausführung erwünscht, die sich im Sinne einer leichten und billigen Herstellung auswirkt. Dabei ist der Ventilhul) oft nicht sehr groß und die \'entilspindel so kurz, daß die Anordnung einer l',alginembran gar nicht möglich wäre. Die im Innenraum des Ventils herrschenden Drücke können dagegen sehr erheblich sein, so daß eine zuverlässige Abdichtung sehr wichtig ist. Um diesen Forderungen und Verhältnissen Rechnung zu tragen, soll erfindungsgemäß ein an der Ventilspindel oder am Ventilkegel einerseits und am Ventilgehätise andererseits eingespanntes, elastisches Ab- dichtungselement als ringförmige Scheibe ausgebildet sein, deren mittlerer,' zwischen den beiden 1,-Inspatinstellen liegender Teil von dem Druck des ]'cti-i",1)smittels durch Widerlagerflächen entlastet ist, die den durch die verschiedenen Ventilstellungen bedingten Verformungen der Scheibe weitgehend angepaßt sind.
  • Es ist zwar die Verwendung einer dünnen, scheibenförmigen, metallischen Membran für selbsttätige Ventile bekannt. Hierbei ist aber der Ventil-Izegel nicht mit einer aus dem Gehäuse herausgeführten -Spindel verbunden, so daß der Ventilraum nicht gegenüber einer Spindeldurchführung abge-(lichtet zu werden braucht. Vielmehr dient die straff eingespannte Mernbranscheibe zur Führung des von einer Feder in der Schließrichtung belasteten Ventilkegels, dessen Hub auf das Maß der Membrandelinung beschränkt und deshalb nur sehr gering ist.
  • Züm Untersch;ed davon hat die im vorliegenden Zusammenhang verwendete Dichtungsscheibe zweckmäßig im nicht eingespannten Zustande einen größeren Außendurchmesser als im eingespannten Zustande. Dadurch kann die Scheibe sich bei den verschiedenen Ventilstellungen durch entsprechende Faltenbildung oder Stauchung verformen, während über den ganien Querschnitt sich erstreckende Dehiii.ingen vermieden werden.
  • Als Widerlager für die Abdichtungsscheibe dient die hohlgewölbte, vorzugsweise kugelabschnittförmige Innenfläche des Ventildeckels. Außerdem ist für den vom Ventildeckel nicht abgestützten Teil der Dichtungsscheibe ein bewegliches Widerlager vorgesehen, d#s den Ventilhub ganz oder teilweise mitmacht. Ein solches bewegliches Widerlager ist z. B. in Form einer zusammen mit der Dichtungsscheibe an der '\,'entilspindel oder am Ventilkegel eingespannten Hülse möglich, die gegebenenfalls von einer zweiten, im Ventildeckel frei beweglich geführten Hülse konzentrisch umgeben ist. Diese zweite Hülse'wird in der einen Richtung nach einem Teilhub des Ventils von der ersten Hülse mitgenommen, mit der sie während ihrer eigenen Bev,egung durch den Gegendruck der Dichtungsscheibe in kraftschlüssiger Verbindung bleibt.
  • Das bewegliche Widerlager läßt sich der jeweiligen Verformung der Dichtungsscheibe durch eine weitere stufenförmigeUnterteilung sogar noch mehr annähern, indem mehrere zueinander konzentrisch angeordnete, im Ventildeckel frei beweglich geführte Hülsen vorgesehen sind, die teleskopartig in der einen Richtung von innen nach außen der Reihe nach von der jeweils vorhergehenden Hülse nach einem Teilhub derselben mitgenommen werden.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispie1 der Erfindung ein von Hand betätigtes Eckventil für Heizkörper dargestellt.
  • Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch das Ventil in geöffneter Stellung, Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt bei geschlossener Ventilstellung; Fig. 3 läßt einen Teil der Fig. i im größeren Maßstabe erkennen.
  • Das auf der Zeichnung dargestellte Heizkörperventil besteht im wesentlichen aus dem Ventilgehäuse i, dem mit diesem verschraubten Ventildeckel 2, der '%"etitilspindel 3, dein Handrad 4, der Spindelmutter 5 und ihrer Gegenmutter 6. Der Ventilkegel 7 setzt sich aus einem Oberteil und einem Unterteil zusammen, zwischen denen eine ringförinige Gummischeibe 8 an ihrem Innenrande fest eingespannt ist. Der Außenrand dieser Scheibe ist zwischen dein Ventilgehätise i und dem Ventildeckel 2 fest eingespannt. Die Ventilspindel 3 ist in bekannter Weise mit dem Ventilkegel 7 derart verbunden, daß zwischen beiden eine Drehbewegung möglich ist, während die Ventilspindel 3 den Ventilkegel 7 in axialer Richtung mitnimmt. Der Ventilhub wird durch Einstellen der mit dem Ventildeckel 2 verschraubten und in ihrer jeweiligen Lage durch die Gegenmutter 6 gesicherten Spindelmutter 5 begrenzt, gegen deren untere Stirnfläche der Ventilkegel 7 in seiner oberen Endlage zum Anschlag kommt.
  • Unmittelbar oberhall) der Dichtungsscheibe 8 ist zwischen den beiden Ventilkegelteilen eine Hülse 9 eingespannt, die mit ihrem äußeren Rand in eine Ringnut io des VentildeckelS 2 hineinragt. In dieser Ringnut io ist eine zweite Hülse ii mit winkelförmigem Querschnitt frei beweglich geführt, deren Unterseite in gleicher Höhe wie der Innenrand der gewölbten Ventildeckelfläche liegt.
  • Die ringförmige Gummischeibe 8 hat in nicht eingespanntem Zustande eine ebene Form und einen größeren Außendurchmesser als im eingespannten Zustande. Dadurch wird beim Einspannen des äußeren Scheibenrandes zwischen dem Ventilgehäuse i und dem Ventildeckel 2 eine Wölbung der mittleren, nicht eingespannten Scheibenringfläche verursacht. Diese Wölbung ermöglicht es, daß die Scheibe sich einerseits entsprechend dem Veritilhul) ohne eine über ihren ganzen Querschnitt sich erstreckende Dehnung verformt, andererseits unter der Einwirkung des Betriebsmitteldruckes ohne eigene Beanspruchung gegen die gewölbte Innenfläche 12 des VentildeckelS 2 und die beiden Hülsen 9, 11 abstützt. Letztere bilden ein bewegliches Widerlager, dessen Lage bei ganz geöffnetem Ventil aus Fig. i und besonders deutlich aus Fig. 3, bei geschlossenem Ventil aus Fig. 2 ersichtlich ist. In den Zwischenstellungen des Ventils hat die Gummischeibe eine mehr oder weniger ausgeprägte Ringfalte.
  • Wenn der Schließhub des Ventils beginnt, wird zunächst nur die innere, eingespannte Hülse 9 bewegt, während die äußere Hülse i i noch von der Dichtungsscheibe 8 in ihrer oberen Endlage gehalten wird. Sobald die sich überdeckenden, waagerechten Flächen der beiden Hülsen zum gegenseitigen Anschlag kommen, wird auch die äußere Hülse mitgenommen. Diese Mitnahme muß erfolgen, bevor die Dichtungsscheibe 8 durch die Abwärtsbewegung ihrer inneren Einspannstelle sich von der frei beweglichen Hülse abhebt. Beim Öffnungshub des Ventils wird die äußere Hülse durch den Gegendruck der Dichtungsscheibe 8 nach oben verschoben, bis sie ihre Endlage wieder erreicht hat und die kraftschlüssige Verbindung mit der inneren Hülse wieder aufgehoben wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der Innenraum des Ventilgehäuses nach der Spindelseite hin zuverlässig abgedichtet, ohne daß Stopfbuchspackungen oder andere, einen Reibungswiderstand an der Spindel verursachende Abdichtungselernente vorgesehen zu werden brauchen. Auch ist es mit Rücksicht auf den elastischen Werkstoff der Dichtungsscheibe wesentlich für ihre Haltbarkeit und die Festigkeit ihrer Einspannung, daß ihr Querschnitt nur auf Biegung, aber nicht auf Zug beansprucht wird. Letzteres wird einerseits durch eine für alle Ventilstellungen ausreichende Oberfläche, andererseits durch die Anpassung der Widerlagerflächen an die jeweilige Verformung der Dichtungsscheibe erreicht.
  • Die Form dieses Widerlagers wird deshalb zweckmäßig unter Berücksichtigung der auf dem ganzen Ventilhub eintretenden Verformung der Dichtungsscheibe festgelegt. So kann es angebracht sein, durch Anordnung mehrerer beweglicher Hülsen, die nacheinander teleskopartig an dem Ventilhub teilnehmen, eine sehr weitgehende Abstufung des veränderlichen Widerlagers vorzunehmen, die theoretisch bis zu einer beliebigen Annäherung an die Krümmung der Dichtungsscheibe durchgeführt werden kann. Praktisch wird man allerdings im allgemeinen mit einer oder zwei beweglichen Hülsen auskommen, zumal wenn ihre Widerlagerflächen dem Verlauf der Dichtungsscheibe an den betreffenden Stellen angepaßt sind.
  • Die Wahl eines geeigneten Werkstoffes für die Dichtungsscheibe hängt von der Art und Temperatur des Betriebsmittels ab; außer Gummi kommen vor allem Kunststoffe oder sonstige elastische oder leicht verformbare '#N'erkstoffe in Betracht.

Claims (2)

  1. PATFXTAXSPRÜCHE: i. Spindelabdichtung von Ventilen, insbesondere von Absperrventilen für Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Ventilspindel oder am Ventilkegel einerseits und am Ventilgehäuse andererseits eingespanntes, elastisches Dichtungselement als ringförmige Scheibe (8) ausgebildet ist, deren mittlerer, zwischen den beiden Einspannstellen liegender Teil von dem Druck des Betriebsmittels durch Widerlagerflächen entlastet ist, die den durch die verschiedenen Ventilstellungen bedingten Verformungen der Scheibe angepaßt sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe im nicht eingespannten Zustande einen größeren Außendurchmesser hat als im eingespannten Zustande, so daß sie sich bei den verschiedenen Ventilstellungen nur durch entsprechende Faltenbildung verformt, über ihren ganzen Querschnitt sich erstreckende Dehnungen dagegen vermieden werden. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventildeckel (2) als Widerlager für die Abdichtungsscheibe eine hohlgewölbte, vorzugsweise kugelabschnittförmige Innenfläche (12) hat. 4. Anordnung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem durch die Innenfläche des Ventildeckels gebildeten festen Widerlager für den von dieser Fläche nicht abgestützten Teil der Dichtungsscheibe ein bewegliches Widerlager vorgesehen ist, das den Ventilhul) ganz oder teilweise mitmacht. 5. Anordnung nach Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Widerlager aus einer zusammen mit der Dichtungsscheibe an der Ventilspindel oder am Ventilkegel eingespannten Hülse (9) und gegebenenfalls einer zweiten, die erste konzentrisch umgebenden und im Ventildeckel frei beweglich geführten Hülse (ii) besteht, die in der einen Richtung nach einem Teilhub des Ventils von der ersten Hülse mitgenommen wird, mit der sie während ihrer eigenen Bewegung durch den Gegendruck der Dichtungsscheibe in kraftschlüssiger Verbindung bleibt. #6. Anordnung nach Anspruch i und #, dadurch gekennzeichnet ' daß mehrere zueinander konzentrisch angeordnete und im Ventildeckel frei beweglich geführte Hülsen vorgesehen sind, die teleskopartig in der einen Richtung von innen nach außen der Reihe nach von der jeweils vorhergehenden Hülse nach einem Teilhub derselben mitgenommen werden und dabei ein der jeweiligen Verformung der Dichtungsscheibe weitgehend angenähertes, stufenförmig unterteiltes Widerlager bilden.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE902924C (de) * 1952-03-29 1954-01-28 Schneider Bochumer Maschf A Stulpenventil
DE964011C (de) * 1954-02-16 1957-05-16 Junker & Ruh A G Ventilspindel
DE1034938B (de) * 1957-10-03 1958-07-24 Bopp & Reuther Gmbh Stopfbuechsloses Absperrventil, bei dem die Abdichtung der Spindel durch eine Membran erfolgt
DE1600778B1 (de) * 1966-01-28 1971-02-11 Grinnell Corp Membranabsperrventil mit Abstuetzvorrichtung
EP0257811A2 (de) * 1986-08-01 1988-03-02 Aran Engineering Development Ltd Durchflussventil

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