WO2011029838A1

WO2011029838A1 - Ringdichtung für ein schliessglied eines ventils sowie dichtungsanordnung mit einer solchen ringdichtung

Info

Publication number: WO2011029838A1
Application number: PCT/EP2010/063163
Authority: WO
Inventors: Karl Welchner; Frank Neuhauser; Werner Deger
Original assignee: Suedmo Holding Gmbh; Hecker Werke Gmbh
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-03-17
Also published as: US20120313027A1; EP2475916A1; DE102009042142A1

Abstract

Eine Ringdichtung (32) für ein Schließglied (22) eines Ventils (20), insbesondere eines Ventils (20) einer prozesstechnischen Anlage, weist einen Ringkörper (34) auf, der eine Längsachse (36) senkrecht zur Ebene des Ringkörpers (34) definiert, und der an einer in Bezug auf die Längsachse (36) radial äußeren Fläche (44) eine Dichtfläche (46) aufweist. Der Ringkörper (34) weist zwei im wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte (38, 40) auf, die in Richtung der Längsachse (36) voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Schenkelabschnitte (38, 40) durch einen sich in Richtung der Längsachse (36) erstreckenden Brückenabschnitt (42) miteinander verbunden sind, an deren radial äußerer Fläche die Dichtfläche (46) vorhanden ist, und wobei eine radial innere Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) von Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40), die von der Dichtfläche (46) abgewandt sind, in radialer Richtung beabstandet ist. Des Weiteren wird eine Dichtungsanordnung mit einer solchen Ringdichtung und ein Ventil mit einer solchen Dichtungsanordnung beschrieben.

Description

Ringdichtung für ein Schliessglied eines Ventils sowie Dichtungsanordnung mit einer solchen Ringdichtung

Die Erfindung betrifft eine Ringdichtung für ein Schließglied eines Ventils, insbesondere eines Ventils einer prozesstechnischen Anlage, mit einem Ringkörper, der eine Längsachse senkrecht zur Ebene des Ringkörpers definiert, und der an einer in Bezug auf die Längsachse radial äußeren Fläche eine Dichtfläche aufweist.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Dichtungsanordnung an einem Schließglied eines Ventils einer prozesstechnischen Anlage, mit einer Ringdichtung, die einen Ringkörper aufweist, der eine Längsachse senkrecht zur Ebene des Ringkörpers definiert, und der an einer in Bezug auf die Längsachse radial äußeren Fläche eine Dichtfläche aufweist, und mit einer am Schließglied vorhandenen radialen Nut zur Aufnahme der Ringdichtung, wobei die Nut einen Nutgrund und Nutflanken aufweist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Ventil, insbesondere ein Ventil für eine prozesstechnische Anlage.

Eine prozesstechnische Anlage im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise eine lebensmitteltechnische Anlage, eine chemietechnische Anlage, eine pharmazeutische Anlage oder dgl.

Eine Ringdichtung, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art, sowie ein Ventil sind bspw. aus DE 10 2007 038 124 AI bekannt.

In dem vorstehend genannten Dokument ist ein Doppelsitzventil zur Trennung von Medien in einer lebensmitteltechnischen Anlage beschrieben. Das Doppelsitzventil weist zwei Schließglieder auf, und zwar ein als Ventilteller ausgebildetes Schließglied und ein als Schließhülse ausgebildetes Schließglied.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann das Schließglied ebenfalls ein Ventilteller oder eine Schließhülse sein.

Bei dem bekannten Ventil ist dem Ventilteller und der Schließhülse jeweils eine radial wirkende Ringdichtung zugeordnet.

Die jeweilige Ringdichtung an dem betreffenden Schließglied dichtet gegen einen Schließgliedsitz ab, der bei dem bekannten Doppelsitzventil durch eine Innenfläche eines zylindrischen Gehäuseabschnitts des Gehäuses des Doppelsitzventils gebildet wird. Entsprechend der Funktion des bekannten Doppelsitzventils sind der Ventilteller und die Schließhülse relativ zu dem Gehäuse axial verfahrbar, um das Ventil zu öffnen, oder um eines der beiden Schließglieder zum Zwecke der Reinigung des zugehörigen Schließgliedsitzes anzulüften. Dies bedeutet, dass die jeweilige Ringdichtung an der Innenfläche des Gehäuseabschnitts, die den Schließgliedsitz definiert, bei jedem Hub des Schließgliedes entlanggleitet. Die Ringdichtungen werden dabei durch Scherkräfte beansprucht, die in Richtung der Längsachse des Ringkörpers der Ringdichtung wirken. Außerdem werden die Ringdichtungen durch Reibung beansprucht. Sowohl die Reibung als auch die Scherkräfte führen nach einiger Zeit zum Versagen der Ringdichtung.

Bei dem bekannten Doppelsitzventil sind die Ringdichtungen als O-Ringe ausgebildet, und die Nut zur Aufnahme der Ringdichtung ist im Querschnitt trapezförmig ausgebildet, wobei die Ringdichtung die Nut im Wesentlichen vollständig ausfüllt und im in die Nut eingesetzten Zustand eine im Querschnitt im Wesentlichen trapezförmige Gestalt einnimmt. Neben Ringdichtungen, die als O-Ringe ausgebildet sind, sind auch Ringdichtungen bekannt, die bereits vor dem Einsetzen in die Nut eine im Querschnitt im Wesentlichen trapezförmige Gestalt aufweisen.

Bei derartigen Dichtungsanordnungen an Schließgliedern eines Ventils einer lebensmitteltechnischen Anlage besteht eine Anforderung darin, dass Medien, bspw. ein Produkt oder eine Reinigungsflüssigkeit, nicht die Ringdichtung hinterwandert und in die Nut eindringt. Diese Anforderung wird bei der Dichtungsanordnung und der Ringdichtung bei dem bekannten Doppelsitzventil erfüllt.

Ein weiteres technisches Problem, das mit bekannten Dichtungsanordnungen und bekannten Ringdichtungen bislang noch nicht zufriedenstellend gelöst worden ist, wird dadurch verursacht, dass die Ringdichtung, die im Betrieb des Ventils mit verschiedenen Medien in Berührung kommt, bspw. mit Produkt, Reinigungsflüssigkeit, etc., zum Quellen neigt. Auch die Temperaturen, denen die Ringdichtung ausgesetzt ist, spielen dabei eine Rolle. Ringdichtungen werden üblicherweise aus einem steifen Elastomer gefertigt, bspw. aus verschiedenen Kautschuk-Arten, Perfluorelastomeren, Polyethylen oder PTFE.

Durch das Quellen des Ringkörpers der Ringdichtung wird die Lebensdauer nachteiligerweise verringert. Dies wird mit Bezug auf Fig. 1 nachfolgend erläutert.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise ein Schließglied 1, einen Schließgliedsitz 2 und eine Ringdichtung 3, die in einer Nut 4 des Schließglieds 1 aufgenommen ist. Die Ringdichtung 3 weist im Querschnitt wie dargestellt etwa die Form eines Trapezes auf. Mit einer unterbrochenen Linie 5 ist die radial äußere Fläche der Ringdichtung 3 im nicht gequollenen Zustand gezeigt.

Dadurch, dass die Ringdichtung 3 im Betrieb des Ventils mit Medien in Berührung kommt, quillt die Ringdichtung 3. Mit einer durchgezogenen Linie 6 ist die radial äußere Fläche der Ringdichtung 3 im gequollenen Zustand dargestellt. Durch die Volumenzunahme im Material der Ringdichtung 3 aufgrund des Quellens dringt nun ein Teil des Materials der Ringdichtung 3 in den Spalt 7 zwischen dem Schließglied 1 und dem Schließgliedsitz 2 ein, wie mit Materialabschnitten 8a, 8b in Fig. 1 veranschaulicht ist. Dieser Effekt des Eindringens von Material der Ringdichtung 3 in den Spalt 7 wird auch als Spaltextrusion bezeichnet.

Eine solche Spaltextrusion verringert nun die Lebensdauer der Ringdichtung 3 erheblich. Beim axialen Verfahren des Schließglieds 1 relativ zum Schließgliedsitz 2, die mit einem Doppelpfeil 9 angedeutet ist, können die Materialabschnitte 8a bzw. 8b abreißen, wodurch die Dichtwirkung der Ringdichtung 3 verringert ist oder gar vollständig verlorengeht. Eine besondere Belastung der Ringdichtung besteht dabei am Öffnungsrand 10 der Nut 4, an dem beim Verfahren des Schließgliedes 1 relativ zum Schließgliedsitz 2 die Ringdichtung 3 abgeschert werden kann. Die zur Beschädigung der Ringdichtung 3 führende Wirkung des Quellens der Ringdichtung 3 wird noch dadurch verstärkt, dass, wie aus Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie 6 hervorgeht, die Anlagefläche der radial äußeren Fläche der Ringdichtung 3 an dem Schließ- gliedsitz 2 vergrößert wird, wodurch entsprechend auch die Reibung der radial äußeren Fläche der Ringdichtung 3 am Schließgliedsitz 2 erhöht wird. Auch die Reibung ist eine Ursache für einen Verschleiß der Ringdichtung 3.

Um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, wurden bislang Anstrengungen unternommen, Materialien für die Ringdichtungen zu suchen, die weniger oder gar nicht zum Quellen neigen. Diese Anstrengungen sind jedoch bislang erfolglos geblieben, so dass weiterhin ein Bedürfnis an einer verbesserten Dichtungsanordnung und an einer verbesserten Ringdichtung der eingangs genannten Art besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringdichtung und eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Lebensdauer der Ringdichtung durch ein Quellen des Materials der Ringdichtung weniger beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Ringdichtung dadurch gelöst, dass der Ringkörper zwei im Wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte aufweist, die in Richtung der Längsachse voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Schenkelabschnitte durch einen sich in Richtung der Längsachse erstreckenden Brückenabschnitt miteinander verbunden sind, an deren radial äußerer Fläche die Dichtfläche vorhanden ist, und dass eine radial innere Fläche des Brückenabschnitts von Enden der Schenkelabschnitte, die von der Dichtfläche abgewandt sind, in radialer Richtung beabstandet ist.

Hinsichtlich der eingangs genannten Dichtungsanordnung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ringkörper zwei im Wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte aufweist, die in Richtung der Längsachse voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Schenkelabschnitte durch einen sich in Richtung der Längsachse erstreckenden Brückenabschnitt miteinander verbunden sind, an deren radial äußerer Fläche die Dichtfläche vorhanden ist, und dass eine radial innere Fläche des Brückenabschnitts von Enden der Schenkelabschnitte, die von der Dichtfläche abgewandt sind, in radialer Richtung beabstandet ist, dass sich die Enden der Schenkelabschnitte am Nutgrund abstützen, und dass die in Richtung der Längsachse äußeren Flächen der Schenkelabschnitte flächig an den Nutflanken anliegen.

Die Erfindung geht von dem Konzept aus, nicht das Quellen der Ringdichtung durch eine entsprechende Wahl des Materials der Ringdichtung zu vermeiden, sondern ein Quellen der Ringdichtung zuzulassen und die auf die Lebensdauer der Ringdichtung abträglichen Wirkungen des Quellens durch eine von der herkömmlichen Geometrie von Ringdichtungen abweichenden erfindungsgemäßen Geometrie zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Ringdichtung weist nämlich einen Raum zwischen den beiden Schenkelabschnitten und dem Brückenabschnitt auf, der es erlaubt, dass der Brückenabschnitt beim Quellen der Ringdichtung in diesen Raum einfedern und Material der Ringdichtung in diesen Raum ausweichen kann. Das Quellen der Ringdichtung führt somit nicht mehr dazu, dass Material der Ringdichtung in den Spalt zwischen dem Schließglied und dem Schließgliedsitz eindringt, sondern dass sich die Ringdichtung in der Nut in den erfindungsgemäß geschaffenen Raum ausdehnen kann. Die sich am Nutgrund abstützenden Schenkelabschnitte sorgen für die radiale Abstüt- zung der Ringdichtung, während der Brückenabschnitt zwischen den Schenkelabschnitten eine gewisse Federelastizität besitzt, die einerseits ein Ausweichen des Brückenabschnitts beim Quellen der Ringdichtung zulässt, andererseits die für die Dichtwirkung gegen den Schließgliedsitz erforderliche radiale Spannung aufbringt.

Die an den Nutflanken anliegenden Schenkelabschnitte des Ringkörpers sorgen für die Erfüllung der weiteren Anforderung, dass kein Medium in die Nut zwischen der Ringdichtung und den Nutflanken eindringt.

Für die erfindungsgemäße Ringdichtung kann somit ein herkömmliches Dichtungsmaterial verwendet werden, bspw. ein Elastomer, wie es derzeit bereits für entsprechende Anwendungen verwendet wird. In bevorzugten Ausgestaltungen der Dichtungsanordnung verlaufen die Nutflanken der Nut radial oder von radial außen nach radial innen in Richtung schräg aufeinander zu.

In beiden Ausgestaltungen können sich die Schenkelabschnitte der Ringdichtung innig an die Nutflanken anlegen, wobei der Anlagedruck der Schenkelabschnitte im Fall, dass die Nutflanken von radial außen nach radial innen in Richtung schräg aufeinander zu verlaufen, noch erhöht ist, wodurch noch sicherer vermieden wird, dass Medium in die Nut eindringen und die Dichtung hinterwandern kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Dichtungsanordnung weist die Nut an ihrem radial äußeren Ende in Richtung der Längsachse eine kleinere Abmessung auf als die Ringdichtung, wenn diese noch nicht in die Nut eingesetzt ist.

Hierbei ist von Vorteil, dass der axiale Anlagedruck der Ringdichtung gegen die Nutflanken im Sinne einer höheren Dichtigkeit gegen ein Eindringen von Medium in die Nut noch größer ist. Außerdem wird das Einbauen der Ringdichtung in die Nut vereinfacht, indem die Ringdichtung beim Einsetzen in die Nut in diese einschnappt. Ein noch weiterer Vorteil ist, dass sich die Ringdichtung stets in einer definierten Einbaulage in der Nut befindet.

In einer Weiterbildung der vorstehend genannten Maßnahme weitet sich die Nut ausgehend von ihrem radial äußeren Ende (Öffnungsrand) in Richtung der Längsachse über eine radiale Teilstrecke, die kleiner ist als die radiale Erstreckung der Schenkelabschnitte, auf.

Mit dieser Maßnahme weist die Nut an ihrem Öffnungsrand eine Art Einfassung für die Ringdichtung auf, die die vorstehend genannten Vorteile erfüllt, nämlich das Aufbringen eines ausreichenden axialen Anlagedruckes der Schenkelabschnitte gegen die Nutflanken, ein einfaches Einbauen im Sinne eines Einschnappens der Ringdichtung in die Nut und eine definierte Einbaulage der Ringdichtung. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Ringdichtung sind die Enden der Schenkelabschnitte, die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts abgewandt sind, nicht miteinander verbunden.

Hierbei ist von Vorteil, dass die Ringdichtung als Ganzes einfach fertigbar ist.

In diesem Fall ist bei der Dichtungsanordnung vorzugsweise vorgesehen, dass der Nutgrund einen mittleren radial nach außen erhabenen Steg aufweist, der von der radial inneren Fläche der Brückenabschnitts beabstandet ist, und der die beiden Schenkelabschnitte nur in Richtung der Längsachse des Ringkörpers fixiert.

Hierbei ist im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Ausgestaltung der Ringdichtung von Vorteil, dass der am Nutgrund der Nut vorgesehene erhabene Steg die beiden Schenkelabschnitte in axialer Richtung lagefixiert, wodurch gewährleistet ist, dass die Schenkelabschnitte an den Nutflanken stets dicht anliegen und nicht von diesen wegklappen. Der Steg ist dabei von der radial inneren Fläche der Brückenabschnitts beabstandet, so dass weiterhin der erfindungsgemäß vorgesehene Ausweichraum beim Quellen der Ringdichtung vorhanden ist. Der Steg sichert dabei die Schenkelabschnitte lediglich axial, nicht jedoch radial, wodurch das Einsetzen der Ringdichtung in die Nut sehr einfach ist.

Alternativ zu der vorstehend genannten Ausgestaltung der Ringdichtung können die Enden der Schenkelabschnitte, die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts abgewandt sind, durch einen Steg miteinander verbunden sein, der eine hohe Steifigkeit in Richtung der Längsachse aufweist.

Hierbei ist von Vorteil, dass der Nutgrund der Nut nicht den vorstehend genannten erhabenen Steg aufweisen muss, sondern insgesamt eben ausgebildet werden kann. Dies trägt zur Vereinfachung der Herstellung der Nut im Schließglied bei. Der an der Ringdichtung selbst vorgesehene Steg hält die Enden der Schenkelabschnitte gegen die Nutflanken. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen, die sowohl für die Ringdichtung als auch für die Dichtungsanordnung von Vorteil sind, werden nachfolgend beschrieben.

In einer dieser bevorzugten Ausgestaltungen ist die Dichtfläche an der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts als um die Längsachse umfängliche, im Wesentlichen linienförmige Dichtlippe ausgebildet.

Hierbei ist von Vorteil, dass die Gleitreibung der Dichtfläche der Ringdichtung beim Verfahren des Schließgliedes relativ zum Schließgliedsitz deutlich verringert ist, was ebenfalls zur Erhöhung der Lebensdauer der Ringdichtung beiträgt.

Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die radial äußere Fläche des Brückenabschnitts ausgehend von der Dichtlippe zu zumindest einem der Schenkelabschnitte eine konkav geformte Mulde aufweist.

Durch die von der Dichtlippe vorzugsweise zu beiden Seiten der Dichtlippe ausgehende konkave Wölbung wird ein weiterer Raum geschaffen, in den beim Quellen der Ringdichtung sich Material der Ringdichtung ausbreiten kann, ohne dabei jedoch mit dem Schließgliedsitz unter Anpressdruck in Berührung zu kommen oder gar in den Spalt zwischen dem Schließglied und dem Schließgliedsitz gedrückt zu werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung geht die radial innere Fläche des Brückenabschnitts mit einer Wölbung, die von der Längsachse aus gesehen konkav ist, in die Schenkelabschnitte über.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die konkave Wölbung der radial inneren Fläche des Brückenabschnitts der Brückenabschnitt eine noch höhere radiale Federelastizität besitzt, die die Dichtfläche am Brückenabschnitt mit ausreichendem Druck an den Schließgliedsitz andrückt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist an der radial inneren Fläche des Brückenabschnitts ein Stützelement zum Stützen des Brückenabschnitts angeordnet.

Das Stützelement weist vorzugsweise eine andere Federcharakteristik als der Brückenabschnitt und/oder ein gegenüber dem Material des Brückenabschnitts unterschiedliches Material auf.

In dieser Ausgestaltung ist der Raum zwischen den Schenkelabschnitten und der radial inneren Fläche zumindest teilweise durch das Stützelement ausgefüllt. Das Stützelement wird vorzugsweise so gewählt, dass es eine andere Federcharakteristik und/oder andere Härte als der Brückenabschnitt der Ringdichtung aufweist. Beispielsweise kann das Stützelement aus einem gegenüber dem Material des Brückenabschnitts weicherem Material bestehen, so dass der Brückenabschnitt beim Quellen der Ringdichtung radial nach innen unter Kompression dieses weicheren Materials federn kann, ohne dass der Effekt einer Spaltextrusion oder einer erhöhten Reibung der Dichtfläche an dem Schließgliedsitz auftritt. Das Vorsehen eines solchen Stützelements in dem Raum zwischen dem Brückenabschnitt und der Schenkelabschnitte hat den Vorteil einer Erhöhung des Anpressdruckes der Dichtfläche an den Schließgliedsitz zumindest im nicht gequollenen Zustand der Ringdichtung. Außerdem wird durch das Stützelement der Raum zwischen den Schenkelabschnitten, dem Brückenabschnitt und dem Nutgrund vorzugsweise vollständig ausgefüllt, wodurch eine weitere Anforderung der Ringdichtung erfüllt wird, wenn diese in einem Ventil für eine lebensmitteltechnische Anlage verwendet wird.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dichtungsanordnung gemäß dem Stand der Technik in einem Schnitt parallel zur Längsachse der Dichtungsanordnung;

Fig. 2 ausschnittsweise ein Ventil, insbesondere Doppelsitzventil einer lebensmitteltechnischen Anlage, im Schnitt parallel zur Längsachse des Ventils, mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung und einer erfindungsgemäßen Ringdichtung;

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 2 vergrößerten Ausschnitt des Ventils in Fig. 2;

Fig. 4 die Ringdichtung der Dichtungsanordnung in Fig. 2 und 3 in Alleinstellung in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 5 eine Ringdichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Querschnitt parallel zur Längsachse der Ringdichtung; und

Fig. 6 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer Ringdichtung in einem Querschnitt parallel zur Längsachse der Ringdichtung.

Fig. 2 zeigt ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 versehenes Ventil, das bspw. als Doppelsitzventil ausgestaltet ist, und das in einer prozesstechnischen Anlage, bspw. einer lebensmitteltechnischen Anlage, verwendet wird.

Das Doppelsitzventil 20 weist ein erstes Schließglied 22 und ein zweites Schließglied 24 auf, wobei die Schließglieder 22 und 24 hier als Ventilteller gezeigt sind. Das Schließglied 22 wirkt in der in Fig. 2 gezeigten Schließstellung mit einem Schließgliedsitz 26 zusammen, der als Zylindermantelfläche an einem Gehäuseabschnitt 28 des Gehäuses des Ventils 20 ausgebildet ist.

Aus der in Fig. 2 gezeigten Schließstellung kann das Schließglied 22 gemäß einem Pfeil 27 nach oben unter Mitnahme des zweiten Schließglieds 24 in die Offenstellung überführt werden. Das Schließglied 22 könnte jedoch auch entgegen der Richtung des Pfeils 27 nach unten aus der Schließstellung in seiner Offenstellung überführt werden, bspw. zum Zwecke des Anlüftens des Schließgliedes 22.

Das Schließglied 22 weist eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 30 auf, die eine Ringdichtung 32 aufweist.

Die Dichtungsanordnung 30 und die Ringdichtung 32 werden nachfolgend auch mit Bezug auf Figuren 3 und 4 näher beschrieben.

In Fig. 4 ist die Ringdichtung 32 in Alleinstellung gezeigt.

Die Ringdichtung 32 ist entsprechend ihrer Einbaulage in dem Schließglied 22 und dessen Zusammenwirken mit dem Schließgliedsitz 26 als Radialdichtung ausgebildet.

Die Ringdichtung 32 weist einen Ringkörper 34 auf, der eine Längsachse 36 senkrecht zur Ebene des Ringkörpers 34 definiert.

Soweit nachfolgend die Begriffe "radial" und "axial" verwendet werden, so beziehen sich diese Begriffe auf die Längsachse 36.

Der Ringkörper 34 weist gemäß Figuren 3 und 4 zwei im Wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte 38 und 40 auf, die in Richtung der Längsachse 36 voneinander beabstandet sind. Die Schenkelabschnitte 38 und 40 sind durch einen sich in Richtung der Längsachse 36 erstreckenden Brückenabschnitt 42 miteinander verbun- den. Die Schenkelabschnitte 38, 40 und der Brückenabschnitt 42 sind vorzugsweise einstückig miteinander verbunden und bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Dichtungsmaterial, bspw. einem steifen Elastomer.

Der Brückenabschnitt 42 weist eine radial äußere Fläche 44 auf, die eine Dichtfläche 46 aufweist. Die Dichtfläche 46 ist dabei als um die Längsachse 36 umfängliche, im Wesentlichen linienförmige Dichtlippe 48 ausgebildet.

Eine radial innere Fläche 50 des Brückenabschnitts 42 ist von Enden 52 und 54 der Schenkelabschnitte 38 bzw. 40 in radialer Richtung beabstandet.

Auf diese Weise ist zwischen den Schenkelabschnitten 38, 40 und dem Brückenabschnitt 42 ein Raum 56 vorhanden, der beim Quellen der Ringdichtung 32 als Ausweichraum für die Volumenausdehnung der Ringdichtung 32 dient, in den also Material der Ringdichtung 32 beim Quellen ausweichen kann. Außerdem wird durch die geometrische Konfiguration des Ringkörpers 34 mit den beiden radialen Schenkelabschnitten 38 und dem axialen Brückenabschnitt 42 erreicht, dass der Brückenabschnitt 42 elastisch in den Raum 56 federn kann, wie mit einem Pfeil 58 in Fig. 3 angedeutet ist.

Die radial innere Fläche 50 des Brückenabschnitts 42 geht dabei, wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, mit einer Wölbung, die von der Längsachse 36 aus gesehen konkav ist, in die Schenkelabschnitte 38, 40 über, wodurch die Federwirkung des Brückenabschnitts 42 dimensioniert wird.

Die Dichtungsanordnung 30 weist weiterhin eine Nut 60 auf, in der die Ringdichtung 32 aufgenommen ist.

Die Nut 60 weist eine dem Schenkelabschnitt 38 zugeordnete Nutflanke 62 und eine dem Schenkelabschnitt 40 zugeordnete Nutflanke 64 auf. Die Nutflanken 62 und 64 begrenzen die Nut 60 in axialer Richtung. In radialer Richtung ist die Nut 60 durch einen Nutgrund 66 begrenzt. Die Enden 52 und 54 der Schenkelabschnitte 38, 40 stützen sich in radialer Richtung auf dem Nutgrund 66 ab, während die axial äußeren Flächen der Schenkelabschnitte 38, 40 an der Nutflanke 62 bzw. der Nutflanke 64 flächig anliegen.

Vorzugsweise verlaufen die Nutflanken 62 und 64 wie gezeigt radial, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Nutflanken 62 und 64 von radial außen nach radial innen in Richtung schräg aufeinander zu verlaufen, wodurch den Schenkelabschnitten 38, 40 eine Vorspannung in axialer Richtung verliehen werden kann.

An ihrem radial äußeren Ende, genauer gesagt am radial äußeren Ende 68 der Nutflanke 62 bzw. am radial äußeren Ende 70 der Nutflanke 64 weist die Nut 60 in axialer Richtung eine kleinere Abmessung aufweist als die Ringdichtung 32, wenn diese nicht in die Nut 60 eingesetzt ist. Ausgehend von den Enden 68 bzw. 70 weitet sich die Nut 60 über eine radiale Teilstrecke, die kleiner als die radiale Erstreckung der Schenkelabschnitte 38, 40 ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht, auf.

An ihrem radial äußeren Ende werden die Schenkelabschnitte 38 und 40 somit geringfügig axial komprimiert, wodurch eine besonders gut dichtende Anlage der Schenkelabschnitte 38 und 40 an den Nutflanken 62 und 64 gewährleistet wird.

Außerdem bewirken die axialen Vorsprünge an den äußeren Enden 38 und 70 der Nutflanken 62, 64 ein Einschnappen bzw. Einrasten der Ringdichtung 32 in der Nut 60 bei der Montage und definieren eine vorbestimmte Einbaulage der Ringdichtung 32 in der Nut 60.

Die Dichtlippe 48 ist in axialer Richtung etwa mittig zwischen den Schenkelabschnitten 38 und 40 angeordnet, wobei die radial äußere Fläche 44 des Brückenabschnitts 42 ausgehend von der Dichtlippe 48 zu beiden Schenkelabschnitten 38 und 40 hin eine jeweils konkav geformte Mulde 72 bzw. 74 aufweist. Auch hierdurch wird zusätzlicher Ausweichraum für die Ringdichtung 32 für eine Volumenvergrößerung der Ringdichtung 32 beim Quellen geschaffen, wodurch vermieden wird, dass außer der Dichtlippe 48 keine weiteren Bereiche der äußeren Fläche 44 des Brückenabschnitts 42 mit dem Schließgliedsitz 26 in Berührung kommen, zumindest nicht unter hohem Anpressdruck. Insbesondere wird dadurch ebenfalls vermieden, dass beim Quellen der Ringdichtung 32 Material der Ringdichtung 32 in den Spalt zwischen dem Schließgliedsitz 26 und dem Schließglied 22 gelangt.

In dem in Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden 52 und 54 der Schenkelabschnitte 38 und 40 nicht miteinander verbunden. Der Nutgrund 66 weist in diesem Fall einen mittleren radial nach außen erhabenen Steg 76 auf. Der Steg 76 dient dazu, die beiden Schenkelabschnitte 38 und 40 in Richtung der Längsachse 36 lagezufixieren, d.h. der Steg 76 vermeidet, dass die Enden 52 und 54 oder die Schenkelabschnitte 38 und 40 als Ganzes axial von der jeweiligen Nutflanke 62 bzw. 64 wegklappen und entsprechend mit der Nutflanke 62 oder 64 außer Anlage kommen.

Der Steg 76 weist eine Formgebung auf, die die Enden 52 und 54 der Schenkelabschnitte 38 und 40 nur in axialer Richtung lagefixiert, nicht jedoch in radialer Richtung, d.h. die Enden 52 und 54 der Schenkelabschnitte 38 und 40 sind in radialer Richtung d.h. nicht am Nutgrund 66 verrastet.

Wie bereits oben erwähnt, kann die gesamte Ringdichtung 32 einstückig aus einem einzigen Material gefertigt sein, bspw. aus einem steifen Elastomer, wobei es aufgrund der Geometrie der Ringdichtung 32 nicht vorrangig auf die Quelleigenschaften eines solchen Materials ankommt. Beim Quellen der Ringdichtung 32 wird zum einen durch den Raum 56 zwischen den Schenkelabschnitten 38 und 40 und dem Brückenabschnitt 42 ein Volumenausweichraum geschaffen, in den hinein sich die Ringdichtung 32 ausdehnen kann, und darüber hinaus wird ein solcher Ausweichraum auf der radial äußeren Seite der Fläche 44 durch die Mulden 72 und 74 geschaffen. Die Ringdichtung 32 erfüllt auch die Anforderung, dass ein Medium, bspw. Produkt oder Reinigungsflüssigkeit, nicht zwischen die Ringdichtung 32 und die Nut 60 die Ringdichtung 32 hinterwandernd eindringen kann. Dies wird zum einen durch die axialen Vorsprünge 68 und 70 am Eingang der Nut 60 als auch durch den Steg 76 am Nutgrund 66 bewirkt.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Ringdichtung 32, bei der an der radial inneren Fläche 50 des Brückenabschnitts 42 ein Stützelement 78 zum Stützen des Brückenabschnitts 42 angeordnet ist. Das Stützelement weist eine andere Federcharakeristik als der Brückenabschnitt 42 und/oder ein gegenüber dem Material des Brückenabschnitts 42 unterschiedliches Material auf. Ein solches Material kann bspw. Moosgummi sein, das leicht komprimierbar ist. In dieser Ausgestaltung kann die Ringdichtung 32 ebenfalls in die Nut 60 gemäß Fig. 3 eingesetzt werden, wobei dann das Stützelement 78 zwischen der radial inneren Fläche 50 und dem Steg 76 komprimiert wird und der Raum 56 durch das Stützelement 78 vollständig ausgefüllt ist. Der Raum 56 bleibt dabei aufgrund der Komprimierbarkeit des Elements 78 jedoch weiterhin als Ausweichraum bei einer Volumenausdehnung der Ringdichtung 32 erhalten, wobei das Stützelement 78 andererseits den radialen Anlagedruck der Dichtlippe 48 an den Schließgliedsitz 26 erhöht und somit eine hohe Dichtigkeit gewährleistet. Das Stützelement 78 kann wie dargestellt als O-Ring ausgebildet und an der inneren Fläche 50 angeklebt oder dgl. sein.

Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung einer Ringdichtung 32', bei der im Unterschied zu der Ringdichtung 32 die Enden 52' und 54' der Schenkelabschnitte 38' und 40' über einen Steg 80 miteinander verbunden sind, der eine hohe Steifigkeit in Richtung der Längsachse 36' aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung der Ringdichtung 32' kann bei der Nut 60 in Fig. 3 der Steg 76 weggelassen werden, wobei dann der Steg 80 die Schenkelabschnitte 38' und 40' in Anlage gegen die Nutflanken 62 bzw. 64 hält. Der Nutgrund 66 kann somit bei einer solchen Ausgestaltung der Ringdichtung 32' in axialer Richtung eben ausgebildet sein. Der Steg 80 kann einstückig mit den Schenkelabschnitten 38' und 40' ausgebildet sein, oder mit diesem stoffschlüssig verbunden sein, bspw. durch Kleben.

Claims

Patentansprüche

1. Ringdichtung für ein Schließglied (22) eines Ventils (20), insbesondere eines Ventils (20) einer prozesstechnischen Anlage, mit einem Ringkörper (34), der eine Längsachse (36) senkrecht zur Ebene des Ringkörpers (34) definiert, und der an einer in Bezug auf die Längsachse (36) radial äußeren Fläche (44) eine Dichtfläche (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (34) zwei im wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte (38, 40) aufweist, die in Richtung der Längsachse (36) voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Schenkelabschnitte (38, 40) durch einen sich in Richtung der Längsachse (36) erstreckenden Brückenabschnitt (42) miteinander verbunden sind, an deren radial äußerer Fläche die Dichtfläche (46) vorhanden ist, und dass eine radial innere Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) von Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40), die von der Dichtfläche (46) abgewandt sind, in radialer Richtung beabstandet ist.

2. Ringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (46) an der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42) als um die Längsachse (36) umfängliche, im Wesentlichen linienförmige Dichtlippe (48) ausgebildet ist.

3. Ringdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Fläche des Brückenabschnitts (42) ausgehend von der Dichtlippe (48) zu zumindest einem der Schenkelabschnitte (38, 40) eine konkav geformte Mulde (72, 74) aufweist.

4. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) mit einer Wölbung, die von der Längsachse (36) aus gesehen konkav ist, in die Schenkelabschnitte (36) übergeht.

5. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40), die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42) abgewandt sind, nicht miteinander verbunden sind.

6. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (52', 54') der Schenkelabschnitte (38', 40'), die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42') abgewandt sind, durch einen Steg (80) miteinander verbunden sind, der eine hohe Steifigkeit in Richtung der Längsachse (36') aufweist.

7. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der radial inneren Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) ein Stützelement (78) zum Stützen des Brückenabschnitts (42) angeordnet ist.

8. Ringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (78) eine andere Federcharakteristik als der Brückenabschnitt und/oder ein gegenüber dem Material des Brückenabschnitts (42) unterschiedliches Material aufweist.

9. Dichtungsanordnung an einem Schließglied (22) eines Ventils (20), insbesondere eines Ventils (20) einer prozesstechnischen Anlage, mit einer Ringdichtung (32), die einen Ringkörper (34) aufweist, der eine Längsachse (36) senkrecht zur Ebene des Ringkörpers (34) definiert, und der an einer in Bezug auf die Längsachse (36) radial äußeren Fläche (44) eine Dichtfläche (46) aufweist, und mit einer am Schließglied (22) vorhandenen radialen Nut (60) zur Aufnahme der Ringdichtung (32), wobei die Nut (60) einen Nutgrund (66) und Nutflanken (62, 64) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (34) zwei im wesentlichen radial gerichtete Schenkelabschnitte (38, 40) aufweist, die in Richtung der Längsachse (36) voneinander beabstandet sind, wobei die beiden Schenkelabschnitte (38, 40) durch einen sich in Richtung der Längsachse (36) erstreckenden Brückenabschnitt (42) miteinander verbunden sind, an deren radial äußerer Fläche die Dichtfläche (46) vorhanden ist, und dass eine radial innere Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) von Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40), die von der Dichtfläche (46) abgewandt sind, in radialer Richtung beabstandet ist, dass sich die Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40) am Nutgrund (66) abstützen, und dass die in Richtung der Längsachse (36) äußeren Flächen der Schenkelabschnitte (38, 40) flächig an den Nutflanken anliegen.

10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken (62, 64) der Nut (68) radial verlaufen.

11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutflanken der Nut von radial außen nach radial innen in Richtung schräg aufeinander zu verlaufen.

12. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (60) an ihrem radial äußeren Ende in Richtung der Längsachse (36) eine kleinere Abmessung aufweist als die Ringdichtung (32), wenn diese nicht in die Nut (60) eingesetzt ist.

13. Dichtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (60) ausgehend von ihrem radial äußeren Ende in Richtung der Längsachse (36) über eine radiale Teilstrecke, die kleiner ist als die radiale Erstre- ckung der Schenkelabschnitte (38, 40), aufweitet.

14. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (46) an der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42) als um die Längsachse (36) umlaufende, im Wesentlichen li- nienförmige Dichtlippe (48) ausgebildet ist.

15. Dichtungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Fläche des Brückenabschnitts (42) ausgehend von der Dichtlippe (48) zu zumindest einem der Schenkelabschnitte (38, 40) eine konkav geformte Mulde (72, 74) aufweist.

16. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) mit einer Wölbung, die in Richtung radial nach außen gesehen konkav ist, in die Schenkelabschnitte (38, 40) übergeht.

17. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (52, 54) der Schenkelabschnitte (38, 40), die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42) abgewandt sind, nicht miteinander verbunden sind, und dass der Nutgrund (66) einen mittleren radial nach außen erhabenen Steg (76) aufweist, der von der radial inneren Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) beabstandet ist, und der die beiden Schenkelabschnitte (38, 40) nur in Richtung der Längsachse (36) des Ringkörpers (34) fixiert.

18. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (52', 54') der Schenkelabschnitte (38', 40'), die von der radial äußeren Fläche des Brückenabschnitts (42') abgewandt sind, durch einen Steg (80) miteinander verbunden sind, der eine hohe Steifigkeit in Richtung der Längsachse (36) des Ringkörpers (34) aufweist.

19. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an der radial inneren Fläche (50) des Brückenabschnitts (42) ein Stützelement (78) zum Stützen des Brückenabschnitts (42) angeordnet ist.

20. Dichtungsanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (78) eine andere Federcharakteristik als der Brückenabschnitt und/oder ein gegenüber dem Material des Brückenabschnitts (42) unterschiedliches Material aufweist.

Ventil, insbesondere Ventil für eine prozesstechnische Anlage, mit einer Dichtungsanordnung (30) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 20 und/oder mit einer Ringdichtung (32) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.