DE973260C - Spindelabdichtung fuer Absperrorgane, insbesondere fuer Schieber, Ventile und Haehne - Google Patents

Description

(WiGBI. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. DEZEMBER 1959

C 684ΧΠ1'47 g

(Ges. v. 15. 7.1951)

Es sind Spindelabdichtungen für Absperrorgane, insbesondere für Schieber, Ventile und Hähne, bekannt, die aus einem Durchflußgehäuse mit Ventilsitz und einer axial verschiebbaren Spindel nebst Absperrelement mit einer ringförmigen, elastisch verformbaren Spindeldichtung bestehen.

Bei einer bekannten Konstruktion wird die Abdichtung durch eine Membran gebildet, die in dem Zwischenraum zwischen einem kegligen Gehäuse und einem entsprechend kegligen Abschlußkörper

U-förmigen Querschnitt aufweist. Die Membran ist an ihrem äußeren Umfang unmittelbar eingespannt und kann im Hinblick auf die durchgehende Membranplatte als auch an ihrem Innenrand eingespannt gelten. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, bei Auswärtsbewegung der Membran durch die keglige Ausbildung der Auflageflächen und der damit eintretenden Verengung des durch den Membranenbogen zu überbrückenden Spaltes die Membranenbeanspruchung herabzusetzen.

909632/29

Der Hauptnachteil dieser Dichtung liegt darin, daß die Membran eingespannt ist, was spezielle Befestigungsmittel erforderlich macht.

Ferner sind Abdichtungen bekannt, welche von einem Schlauch gebildet sind, dessen eines Ende elastisch an die Spindel gepreßt ist, während das andere Ende zwischen dem Gehäuse und einem Spannglied eingeklemmt ist.

Der Nachteil dieser Abdichtung ist darin zu ίο sehen, daß die Spindelbewegung eine Verlängerung oder Verkürzung des elastischen Schlauches hervorruft, wodurch sich die Gefahr eines raschen Verschleißes sowie des Abscherens in der Nachbarschaft des am Gehäuse angeklemmten Teiles ergibt.

Ferner sind Abdichtungen bekannt, die einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Bei diesen sind jedoch die Schenkel nicht axial gegeneinander beweglich, so daß die auf der Wellenseite anliegende Fläche des Innenschenkels der Dichtung der Reibung und Abnutzung unterworfen ist.

Ferner ist eine U-förmige Dichtung bekannt, die einerseits eingespannt und andererseits durch Spannringe gegen die Spindel gepreßt wird. Auch hierbei führt die Spindel eine Relativbewegung zu dem einen U-Schenkel aus, so daß Reibung und damit Abnutzung auftritt.

Gemäß der Erfindung sollen alle diese Nachteile

vermieden werden. Es liegt ihr die Aufgabe zugründe, eine einfache Abdichtung zu schaffen, die eine dauernde Dichtheit und ein Minimum an Reibung gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Abdichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise manschettenartige Spindeldichtkörper aus einem zylindrischen Außenschenkel mit im Vergleich zum Innendurchmesser des Gehäuses etwas größerem Außendurchmesser und einem dazu koaxialen Innenschenkel mit im Vergleich zum Außendurchmesser der Spindel etwas kleineren Innendurchmesser sowie aus einem die Schenkel des zwischen Gehäuseinnenwand und Spindel federnd eingepreßten, somit auf den Auflageflächen durch Reibung haftenden Dichtkörpers verbindenden bogen- und/oder wellenartigen Mittelstück besteht. Dieses Vorgehen ermöglicht es, durch entsprechende Wahl der Abmessungen der Dichtung mit Bezug auf die Durchmesser des Gehäuses und der Spindel, daß die Abdichtung haftet, ohne daß eine Befestigungsvorrichtung nötig wäre.

Vorzugsweise ist noch am Handverstellrad ein in das Innere des Gehäuses in Richtung der Spindelachse hineinragender Anschlag zur Be grenzung der Verformung des die Schenkel verbindenden Mittelstückes bei Überdruck und bei Abschlußstellung vorgesehen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. ι eine Ansicht, halb geschnitten, einer ersten Aus führungs form eines Absperrorgans, das mit einer Dichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, halb im Schnitt, einer in dem Absperrorgan angebrachten Dichtung gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, halb im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die äußersten von der Dichtung eingenommenen Stellungen einmal in vollen, das andere Mal in punktierten Linien dargestellt sind;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, halb im Schnitt, einer dritten Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Ansicht, halb im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform eines Absperrorgans, das für die Verwendung einer Dichtung gemäß der Erfindung gebaut und vorgesehen ist;

Fig. 6 ist eine Ansicht, halb im Schnitt, einer vierten Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ist eine Ansicht, halb im Schnitt, einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ist eine Teilansicht im Schnitt des 8g äußeren Mantels einer sechsten Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 9 ist eine Ansicht, halb im Schnitt, einer dritten Ausführungsform des Absperrorgans, das für die Verwendung einer Dichtung gemäß der Erfindung gebaut und vorgesehen ist;

Fig. 10 ist eine Ansicht, halb im Schnitt, einer vierten Ausführungsform des Absperrorgans, das für die Verwendung einer Dichtung gemäß der Erfindung gebaut und vorgesehen ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Ventiloberteil benutzt dieselbe Dichtung, die den Gegenstand der Fig. 2 bildet.

Diese Dichtung besteht aus einem einzigen, aus Kautschuk geformten Stück. Sie umfaßt drei verschiedene Zonen: den Außenmantel 1, dessen Außendurchmesser ganz wenig größer ist als der Innendurchmesser des entsprechenden Teiles des Ventilgehäuses; in der Verlängerung des Außenmantels den gefalteten Teil 2, dessen größter Durchmesser kleiner ist als der vorhergehende Durchmesser, und endlich den inneren Mantel 3, dessen Innendurchmesser ganz wenig kleiner ist als der entsprechende Durchmesser der Bedienungsspindel.

Durch seine Elastizität legt sich der Außenmantel i, dessen Durchmesser ganz wenig größer ist als der innere Durchmesser des entsprechenden Teiles des Gehäuses, völlig und in seiner ganzen Ausdehnung an die Wand 4 des Ventiloberteiles an. Dasselbe findet statt zwischen dem Innenmantel und der Wand der Spindel 5. Durch ihre Bauart können sich die Gipfel der gefalteten Fläche 2 in keinem Augenblick an der Wand 4 des Ventiloberteiles reiben. iao

Ein zylindrischer Teil 6, der einen deutlich kleineren Durchmesser hat als die Zone 5, beschließt die Spindel, wodurch ein Bund 7 entsteht.

Der Handgriff 8, dessen Bohrung 9 auf einem 1*5 entsprechenden Gewinde des Ventilgehäuses 10

sitzt, enthält eine zentrale Bohrung, die frei auf dem zylindrischen Teil 6 der Spindel spielt. Eine an deren Ende befestigte Schraube ii verhindert das Austreten des Handgriffes nach oben. Endlich ist dieser so geformt, daß sein zentraler Teil 12 in das Innere des Ventiloberteiles eindringt, so daß er aus diesem selbst in seiner oberen Endstellung, die der weitesten Öffnung des Ventils entspricht, nicht heraustreten kann.

ίο Die Dichtung ist so angebracht, daß ihr Boden 13 die Grundfläche 12 des Handgriffes nicht berührt.

Der untere Teil 5 der Bedienungsspindel endet mit einem Bund 14, auf dem mit der Mutter 15 die Ventilscheibe 16 befestigt ist. Eine Anzahl Rippen 17 auf dem Bund 14, die fast bis an die Wand 4 der zentralen Ausbohrung des Ventilgehäuses reichen, ermöglichen die Zentrierung des Ventilgehäuses und des Ventiltellers 16.

Um die weiteste öffnung des Ventils zu begrenzen, ist an der Unterkante des Handgriffes 8 eine Kappe 18 befestigt, die zwei halbkreisförmige Ringe 19 in Stellung hält, die gegen die Unterkante des Gewindes des Ventiloberteiles anschlagen und damit jede Bewegung nach oben hemmen können.

Schließlich sind die beiden Anschlußstutzen 20

des Absperrorgans so bearbeitet, daß sie gestatten, dieses in irgendeine Leitung oder an irgendeinem Apparat einzubauen.

Die Wirkungsweise ist folgende (Fig. 1): Eine einfache Drehung des Handgriffes 8 wird durch das Gewinde 9 in eine schraubenförmige Bewegung verwandelt. Der Handgriff, der sich frei auf der Spindel in 6 dreht, erteilt dieser allein eine senkrechte Verschiebungsbewegung, nämlich nach unten durch den Bund 7, nach oben mittels der Schraube 11. Die eine dieser beiden Verschiebungsrichtungen entspricht dem Schließen, die andere dem öffnen des Ventils. Durch ihre Elastizität und wegen der Berührungsflächen und der Reibungskräfte, die im Spiel sind, ist die Dichtung durch den Außenmantel 1 mit dem Ventiloberteil bei 4 und durch den Innenmantel 3 mit der Spindel 5 fest verbunden. Die Verschiebungsbewegungen dieser Spindel, die durch 3 übertragen werden, werden durch eine mehr oder weniger große Biegung der gefalteten Zone 2 aufgenommen. Da diese keinen Berührungspunkt mit einer festen Wand hat, be¹-sitzt sie ein Maximum von Elastizität, und ihre Bewegungen können keine Abnutzung durch Reibung an dem Stoff verursachen, aus dem die Dichtung besteht. Es sei bemerkt, daß unter den gewöhnlichen Betriebsbedingungen, da die Verschiebungen durch 3 übertragen werden, der Boden 13 der Dichtung sich immer in derselben Entfernung von der Unterkante der zentralen Zone des Handgriffes 12 befindet.

Unter der Wirkung des Druckes der durchströmenden Flüssigkeit werden die Zonen 1 und 3 kräftig gegen die Wände 4 und 5 des Ventiloberteiles und der Spindel gedrückt. Durch ihre Schmiegsamkeit ergibt sie daher eine ausgezeichnete Dichtung, die immer dem gerade auszuhaltenden Druck angepaßt ist. Da der für die Formänderung der Dichtung zur Verfügung stehende Raum immer von drei Seiten durch die Wände 4, 5 und 12 begrenzt ist, wird jeder Überdruck keine andere Wirkung haben, als die ganze oder einen Teil der Dichtung gegen diese Wände zu drücken. Dadurch sind alle Gefahren eines Bruches beseitigt.

Dank der Elastizität und Schmiegsamkeit der Dichtung ist es keineswegs nötig, daß die Oberflächen 4 und 5 des Ventiloberteiles und der Spindel vollkommen poliert oder selbst vollkommen zylindrisch sind. Die Vorrichtung arbeitet genauso ausgezeichnet mit Wänden in unbearbeitetem Zustand oder mit leicht konischen Wänden, wie sie z. B. durch Gießen in Formen mit Metallkernen oder durch Spritzguß erhalten werden.

Infolge des Anhaftens des verwendeten Dichtungsmaterials an den Wänden 4 und 5 des Ventiloberteiles und der Spindel trägt die Dichtung wirksam zur Festlegung der sich drehenden Spindel während der öffnungs- und Schließbewegungen des Ventils bei.

Im übrigen läßt diese Art von Dichtung der Spindel eine gewisse Freiheit im Verhältnis zur Achse des Ventils, ohne daß darunter die Dichtigkeit leidet.

Indem man die chemische Zusammensetzung oder das Material der Dichtung (natürlicher Kautschuk oder seine Derivate, Kunstgummi) oder ihre Dicke, die Höhe des biegsamen Teiles, das Anhaften an den Wänden des Oberteiles und der Spindel geeignet auswählt, ist es möglich, das System bei hohen oder niedrigen Temperaturen sowie bei schwachen oder starken Drücken anzuwenden und die Benutzung bei zahlreichen Flüssigkeiten von ganz verschiedener chemischer Zusammensetzung zu ermöglichen.

Endlich ist zu bemerken, daß es möglich ist, die Stopfbüchse wegzulassen, da diese mit dem Ventilgehäuse selbst verschmolzen werden kann (wie in den Darstellungen der Fig. 1, S und 9).

Man kann zahlreiche Abänderungen an der schmiegsam-elastischen Dichtung anbringen, die zu dem Ventil nach Fig. 1 gehört und in Fig. 2 dargestellt ist. Insbesondere stellt Fig. 3 eine solche Dichtung dar, bei der das schmiegsamelastische Stück U-förmig gebogen ist, so daß es zwei Flächen 21 und 22 von verschiedener Länge bildet, von denen die eine, 21, sich an die Innenfläche 4 des Ventiloberteiles anlegt, während die andere, 22, sich an die Spindel 5 des Ventils anlegt. Diese beiden Flächen 21, 22 sind durch ein gekrümmtes Verbindungsstück 23 vereinigt.

Wenn die Spindel 14 des Ventils sich verschiebt, so verformt sich die Dichtung, wie in Fig. 3 durch eine punktierte Linie angegeben ist, und die Fläche 22 der Dichtung legt sich an die entsprechende Fläche der Spindel an und folgt ihren Verschiebungsbewegungen.

Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform der Dichtung gemäß der Erfindung dar. Der Querschnitt dieser Dichtung zeigt die Form eines »M«, dessen beide Zweige 24 und 25 an beiden Auflage-

flächen dieser Dichtung entsprechen, nämlich gegen die Innenfläche 4 des Gehäuseoberteiles und die Außenfläche der Spindel 5. Der mittlere Teil 26 des »M« erleichtert die freie Bewegung der Auflageflächen 24 und 26 gegeneinander und gestattet so der Dichtung, sich bei den Verschiebungen der Spindel 5 zu verformen und so den Verschiebungen zu folgen, was die Reibung und die Abnutzung zwischen diesen beiden Teilen auf ein Mindestmaß herabsetzt.

Fig. 5 stellt ein anderes Ventil gemäß der Erfindung dar. Dieses entspricht im großen und ganzen genau dem in Fig. 1 und 2 beschriebenen. Jedoch enthält es ein Zwischenstück 27, das auf dem verjüngten Teil 6 der Spindel des Ventils angebracht ist. Dieses Zwischenstück spielt eine ähnliche Rolle wie der zentrale Teil 12 des Handgriffes 8 (Fig. 1). Der Boden 13 der Dichtung kann dauernd gegen das Stück 27 ohne Gefahr der Abnutzung anliegen, da diese beiden Teile mit der Spindel fest zusammenhängen und sich nicht drehen.

Die Erfindung betrifft auch andere Abänderungen der oben beispielsweise beschriebenen Vorrichtung. Die Dichtung kann aus einem oder mehreren Stücken bestehen, im übrigen aber dieselben Kennzeichen wie die bisher beschriebenen aufweisen. Sie ist der Erfindung gemäß unabhängig davon, welcher Rohstoff dafür verwendet ist. Fig. 6 gibt eine dieser Ausführungsformen wieder. Die Dichtung besteht aus drei Stücken. Das erste, 28, aus Metall, umfaßt die drei vorher beschriebenen Zonen: Außenmantel 29, gefalteter Teil 30 und Innenmantel 31. Zwei Kragen 32 und 33 aus schmiegsam-elastischem Werkstoff sind an dem Außen- und dem Innenmantel befestigt und geben dieser Dichtung dieselben kennzeichnenden Eigenschaften wie der in Fig. 2 dargestellten.

Eine Dichtung dieser Art, deren Querelastizität aber durch eine biegsame Bewehrung aus Metall oder einem nichtmetallischen Stoff verstärkt ist, die in die Dichtung einbezogen sein kann, entspricht ebenfalls der Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein Metallring 35 in die schmiegsam-elastische Masse des Außenmantels 36 der Dichtung eingeformt ist.

Ein Ventiloberteil mit einer der soeben beschriebenen Dichtungen kann auch derart aus-"50 geführt sein, daß der Spielraum für die Dichtung im oberen Teil durch ein Stück abgesperrt ist, das entweder an dem Oberteil oder dem Gehäuse des Ventils angebracht ist.

Fig. 9 stellt eine solche Ausführungsform dar. Das Ventil ist dasselbe wie die vorher beschriebenen, aber die Verformung der Dichtung unter der Wirkung des Druckes ist nach oben durch ein Stück 37 begrenzt, das am oberen Teil des Gehäuses 38 angebracht ist. Die Unterkante dieses Stückes schlägt an einen Bund 39 der Spindel des Ventils an und dient zugleich dazu, die Öffnung auf ein Maximum zu begrenzen. Die Kappe 18 und die beiden Halbringe, die in Fig. 1 vorgesehen sind, haben hier keinen Zweck mehr und sind deshalb weggelassen.

Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform des Ventils, ähnlich der vorigen. Die schmiegsamelastische Dichtung ist in einem Zwischenstück 40 enthalten, das an den Ventiloberteil 40 angesetzt ist. Die besondere Form des oberen Teiles 42 dieses Zwischenstückes 40 spielt genau dieselbe Rolle wie das Stück 37 in Fig. 9. Eine Dichtung 43 sichert die Dichtigkeit zwischen dem Ventiloberteil 41 und dem Zwischenstück 40.

Dieses letztere bildet den eigentlichen Oberteil, da es das Gewinde trägt, das der Ausbohrung 44 des Handgriffes 45 entspricht.

Irgendeiner der Oberteile, wie sie soeben beschrieben worden sind, kann entweder im ganzen oder teilweise auch aus nichtmetallischen! Material, z. B. aus Keramik, Glas, bildsamen Massen oder Holz, bestehen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Spindelabdichtung für Absperrorgane, insbesondere für Schieber, Ventile und Hähne, bestehend aus einem Durchflußgehäuse mit Ventilsitz und einer axial verschiebbaren Spindel nebst Absperrelement mit einer ringförmigen, elastisch verformbaren Spindeldichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise manschettenartige Spindeldichtkörper aus einem zylindrischen Außenschenkel (1, 21, 24, 29, 36) mit im Vergleich zum Innendurchmesser (4) des Gehäuses etwas größerem Außendurchmesser und einem dazu koaxialen Innenschenkel (3, 22, 25, 31) mit im Vergleich zum Außendurchmesser der Spindel etwas kleinerem Innendurchmesser sowie aus einem die Schenkel des zwischen Gehäuseinnenwand und Spindel federnd eingepreßten, somit auf den Auflageflächen durch Reibung haftenden Dichtkörpers verbindenden bogen- (23) und/oder wellenartigen (26, 2, 30) Mittelstück besteht.
2. 2. Spindelabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Handverstellrad ein in das Innere des Gehäuses in Richtung der Spindelachse hineinragender Anschlag (12, 27) zur Begrenzung der Verformung des die Schenkel verbindenden Mittelstückes bei Überdruck und bei Abschlußstellung (Dichtung Fig· 3) vorgesehen ist.
3. 3. Spindelabdichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliche, die Außenseite des Außenschenkels (29) und die Innenseite des Innenschenkels (31) bildende Zylinderkragen (3²> 33) ^aus elastischem Material.
4. 4. Spindelabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschenkel an seiner Innenseite mittels eines biegsamen, schräg aufgeschlitzten Metallringes (33) abgestützt ist. "
5. 5. Spindelabdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame,

   schräg aufgeschlitzte Metallring (33) in das den Außenschenkel bildende Material eingebettet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. JJ 761, 373 813, 408835, 556000, 589132, 592627, 639412, 747276;

   schweizerische Patentschriften Nr. 136 458, 213655; französische Patentschrift Nr. 407 720 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 305 265.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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