DE102014114977A1

DE102014114977A1 - Ringdichtung und Ventilteller mit einer solchen Ringdichtung

Info

Publication number: DE102014114977A1
Application number: DE102014114977.7A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: KIESELMANN GmbH
Current assignee: KIESELMANN GmbH
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Beschrieben wird Ringdichtung für ein Ventil, die aus einem elastomeren Dichtring (5) und einem Stützring (4) zusammengesetzt ist, wobei der Dichtring (5) einen ringförmigen Körper (6) und zwei ringförmige, von dem Körper (6) ausgehende Schenkel (7) aufweist, zwischen denen der Stützring (4) sitzt, und der Stützring (4) eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut aufweist, die dem Körper (6) des Dichtrings (5) zugewandt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Nut ein Hohlraum (8) ist, den der Stützring (4) in axialer Richtung beidseitig begrenzt und den der Dichtring (5) überbrückt. Beschrieben werden zudem ein Ventil mit einer solchen Ringdichtung und ein Dichtring für eine solche Ringdichtung.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Ringdichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie aus der DE 101 47 455 C1 oder der EP 2 397 727 B1 bekannt ist.
Die DE 101 47 455 C1 offenbart eine Ringdichtung mit einem elastomeren Dichtring und einem Stützring, der eine dem Dichtring zugewandte Nut aufweist. In dieser Nut ist ein O-Ring angeordnet, der auf Verformung mit einer Rückstellkraft antwortet und sowohl an dem Dichtring als auch an dem Grund der Nut anliegt. Aus der EP 2 397 727 B1 ist es bekannt, diesen O-Ring funktional in den Dichtring zu integrieren. Der Dichtring der aus der EP 2 397 727 B1 bekannten Dichtung weist einen Wulst auf, mit dem er sich am Grund der Nut des Stützrings abstützt. Solche mehrteiligen Ringdichtungen ermöglichen über einen großen Temperaturbereich eine hervorragende Abdichtung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem Ventil mit einer Ringdichtung der eingangs genannten Art der Verschleiß reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Ringdichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Während sich bei den aus der DE 10147455 C1 und der EP 2397727 B1 bekannten Ringdichtungen der Dichtring jeweils zwischen den beiden Seitenwänden der Nut abstützt, überbrückt der Dichtring einer erfindungsgemäßen Ringdichtung die Nut freitragend. In der Nut des Stützrings ist deshalb ein gasgefüllter Hohlraum, der in axialer Richtung auf beiden Seiten von dem Stützring begrenzt ist. In radialer Richtung wird dieser Hohlraum einerseits von dem Stützring beispielsweise dem Grund der Nut, und andererseits von dem Dichtring begrenzt.
Die aus der DE 101 47 455 C1 und der EP 2 397 727 B1 bekannten Ringdichtungen können in der Nut des Stützrings zwar kleinere Hohlräume aufweisen, jedoch ist die Nut des Stützrings bei diesen bekannten Ringdichtungen zum größten Teil durch einen O-Ring bzw. einen Wulst des Dichtrings ausgefüllt. Der Hohlraum der Nut ist deshalb bei diesen Ringdichtungen durch den O-Ring bzw. den Wulst des Dichtrings in mehrere Hohlräume unterteilt, die in axialer Richtung auf einer Seite von dem O-Ring bzw. dem Wulst des Dichtrings begrenzt sind. Bei einer erfindungsgemäßen Ringdichtung begrenzt der Stützring zusammen mit dem Körper des Dichtrings einen einzigen, im Querschnitt ungeteilten Hohlraum.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine Unterstützung des Dichtrings über der Nut nicht erforderlich ist. Tatsächlich lässt sich sogar eine wesentlich bessere Ringdichtung verwirklichen, wenn auf eine solche Unterstützung verzichtet wird. Wenn nämlich der Dichtring die Nut freitragend überbrückt, also zwischen den Seitenwänden der Nut nicht gestützt wird, kann er sich beim Schließen des Ventils wesentlich leichter verformen, da er in den Hohlraum hinein ausweichen kann. Die mit dem Öffnen und Schließen des Ventils verbundene Verformung des Dichtrings lässt sich deshalb schon mit geringem Kraftaufwand erreichen. Eine erfindungsgemäße Ringdichtung ist deshalb sehr reibungsarm und hat einen dementsprechend geringen Verschleiß.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Stützring in der Nut eine Entlüftungsbohrung aufweist. Auf diese Weise lässt sich die zum Öffnen und Schließen des Ventils erforderliche Kraft noch weiter reduzieren. Wenn beim Schließen des Ventils der Körper des Dichtrings in den Hohlraum hineingedrückt wird, reduziert sich dessen Volumen. Durch eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen kann dann Gas aus dem Hohlraum entweichen und somit verhindert werden, dass in dem Hohlraum ein hoher Druck entsteht, der das mit dem Schließen des Ventils verbundene Komprimieren der Ringdichtung erschwert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Dichtring auf seiner von dem Stützring abgewandten Seite zwei Ringwülste aufweist, zwischen denen sich der Körper des Dichtrings in radialer Richtung erhebt. Auf diese Weise kann der Dichtring mit einer konkaven Wölbung an dem Rand einer Ringnut anliegen, in welcher die Dichtung sitzt, und so ein Hinterwandern der Dichtung erschweren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Ventils;
2 eine Detailansicht zu 1;
3 eine schematische Schnittansicht einer Ringdichtung in einem geöffneten Ventil; und
4 eine schematische Schnittansicht der in 3 gezeigten Ringdichtung bei geschlossenem Ventil.
Das in 1 gezeigte Ventil weist ein Gehäuse 1 mit einem Sitz 2 auf und verfügt über einen Schließkörper 3, der in dem Gehäuse 1 zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung in axialer Richtung verschoben werden kann. Zum Schließen des Ventils arbeitet der Schließkörper 3, wie der in 2 gezeigten Bildausschnitten der 1 zeigt, mit dem Sitz 2 zusammen. Ein in dieser Stellung zwischen dem Schließkörper 3 und dem Sitz 2 verbleibende Spalt wird von einer oder mehreren Ringdichtungen abgedichtet, die insbesondere in den 3 und 4 dargestellt sind.
Die Ringdichtungen sind aus einem Stützring 4 und einem Dichtring 5 zusammengesetzt. Der Stützring 4 ist bevorzugt aus Metall. Der Dichtring 5 ist bevorzugt aus einem Elastomer. Der Dichtring 5 weist einen ringförmigen Körper 6 und zwei ringförmige, von dem Körper 6 ausgehende Schenkel 7 auf, zwischen denen der Stützring 4 sitzt. Der Stützring 4 hat eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut, die dem Körper 6 des Dichtrings 5 zugewandt ist. In der Nut ist ein gasgefüllter Hohlraum 8, den der Stützring 4 in axialer Richtung beidseitig begrenzt und den der Dichtring 5 überbrückt. In radialer Richtung ist der Hohlraum 8 einerseits von dem Stützring 4 und andererseits von dem Körper 6 des Dichtrings 5 begrenzt. Wie die 3 und 4 zeigen, liegt der Dichtring 5 auf Seitenwänden 9 der Nut auf. Der Hohlraum 8 erstreckt sich somit bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel von einer der beiden Seitenwände 9 der Nut bis zu der gegenüberliegenden Seitewand 9 der Nut.
Wenn das Ventil geschlossen wird, wird der Körper 6 des Dichtrings 5 gegen den Sitz 2 gedrückt. Die damit verbundene Verformung des Körpers 6 des Dichtrings 5 bewirkt, dass sich der Körper 6 des Dichtrings 5 in den Hohlraum 8 hineinbewegt, der Hohlraum 8 also kleiner wird und als Ausweichraum wirkt. Der Körper 6 des Dichtrings 5 lässt sich beim Öffnen und Schließen des Ventils mit relativ geringem Kraftaufwand verformen, was entsprechend geringe Reibungskräfte und folglich einen entsprechend geringen Verschleiß zur Folge hat.
Der Stützring 4 kann in der Nut eine Entlüftungsbohrung 10 aufweisen, die in 2 gezeigt ist. Bei den Schnittansichten der 3 und 4 liegt die Schnittebene neben der Entlüftungsbohrung, so dass diese nicht zu sehen ist. Wenn der Körper 6 des Dichtrings 5 beim Schließen in die Nut hineingedrückt wird, kann durch die Entlüftungsbohrung 10 Gas aus dem Hohlraum 8 verdrängt und so ein Druckanstieg in dem Hohlraum 8 verhindert werden. Vorteilhaft wird so die zum Verformen des Dichtrings 5 erforderliche Kraft noch weiter reduziert.
Die beschriebene Ringdichtung ist bevorzugt in einer hinterschnittenen Ringnut des Ventils angeordnet. Auf diese Weise lässt sich ein besonders guter Sitz der Ringdichtung in der Ringnut des Ventils erreichen. Die Schenkel 7 des Dichtrings 5 können sich dabei zum Körper 6 des Dichtrings 5 hin verjüngen. Auf diese Weise lässt sich ein formschlüssiger Sitz des Dichtrings 5 in der Ringnut des Ventils erreichen. Die bevorzugt abgerundeten Seitenwände 9 des Stützrings 4 können dabei den Dichtring 5 zwischen dem Körper 6 und seinen Schenkeln 7 gegen die Wände der Ringnut des Ventils pressen und so einen sehr guten Sitz bewirken.
Bevorzugt weist der Dichtring 5 auf seiner von dem Stützring 4 abgewandten Seite zwei umlaufende Ringwülste 12 aufweist, zwischen denen sich der Körper 6 des Dichtrings 5 in radialer Richtung erhebt. Der Dichtring 5 kann dabei an seiner von dem Stützring 4 abgewandten Außenseite zwei ringförmige Vertiefungen 11 aufweisen, zwischen denen sich der Körper 6 des Dichtrings 5 in radialer Richtung erhebt. Wenn die Dichtung in dem Schließkörper eines Ventils sitzt, wölbt sich der Körper 6 radial nach außen. Die Dichtung kann aber auch in dem Gehäuse 2 des Ventils sitzen und sich radial einwärts zu dem Schließkörper 3 hin wölben.
Wegen der Ringwülste 12 kann sich der Dichtring 5 konkav an den Rand einer hinterschnittenen Ringnut anlegen und so ein Hinterwandern der Dichtung mit Flüssigkeit erschweren. Ringförmige Vertiefungen 11 reduzieren die Masse des sich über dem Hohlraum 8 radial erhebenden Körpers 6, so dass beim Schließen des Ventils weniger Material verformt werden muss. Dies trägt ebenfalls zur Reibungsreduktion bei.
Der Körper 6 des Dichtrings 5 kann an seinem äußeren Umfang einen Scheitel aufweisen. Der Körper 6 kann sich von seinen äußeren Rändern zu dem Scheitel um eine Länge erheben, die größer ist als die Länge, um welche sich der Dichtring 5 zwischen den höchsten Punkten der Seitenwände 9 der Nut des Stützrings 4 nach innen wölbt.
Bevorzugt hat der der Hohlraum 8 bei geöffnetem Ventil in radialer Richtung eine Tiefe, die wenigstens halb so groß wie die Tiefe der Nut des Stützrings 4 ist. Die radiale Tiefe des Hohlraums 8 kann in weiten Grenzen frei gewählt werden. Wichtig ist lediglich, dass sich der Körper 6 des Dichtrings 5 bei geöffnetem Ventil nicht auf dem Grund der Nut des Stützrings 4 abstützt. Bevorzugt ist die radiale Tiefe des Hohlraums 8 so groß, dass sich der Körper 6 des Dichtrings 5 auch bei geschlossenem Ventil nicht auf dem Grund der Nut des Stützrings 4 abstützt.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Sitz
3: Schließkörper
4: Stützring
5: Dichtring
6: Körper des Dichtrings
7: Schenkel des Dichtrings
8: Hohlraum
9: Seitenwand
10: Entlüftungsbohrung
11: Vertiefung
12: Ringwulst

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10147455 C1 [0001, 0002, 0005, 0006]
EP 2397727 B1 [0001, 0002, 0002, 0005, 0006]

Claims

Ringdichtung für ein Ventil, die aus einem elastomeren Dichtring (5) und einem Stützring (4) zusammengesetzt ist, wobei der Dichtring (5) einen ringförmigen Körper (6) und zwei ringförmige, von dem Körper (6) ausgehende Schenkel (7) aufweist, zwischen denen der Stützring (4) sitzt, und der Stützring (4) eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut aufweist, die dem Körper (6) des Dichtrings (5) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut ein Hohlraum (8) ist, den der Stützring (4) in axialer Richtung beidseitig begrenzt und den der Dichtring (5) überbrückt.
Ringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (5) auf Seitenwänden (9) der Nut aufliegt und sich der Hohlraum (8) von einer der beiden Seitenwände (9) der Nut bis zu der gegenüberliegenden Seitenwand (9) der Nut erstreckt.
Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (5) an seiner von dem Stützring (4) abgewandten Außenseite zwei ringförmige Vertiefungen (11) aufweist, zwischen denen sich der Körper (6) des Dichtrings (5) in radialer Richtung erhebt.
Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (5) auf seiner von dem Stützring (4) abgewandten Seite zwei Ringwülste (12) aufweist, zwischen denen sich der Körper (6) des Dichtrings (5) in radialer Richtung erhebt.
Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (6) des Dichtrings (5) an seinem äußeren Umfang einen Scheitel aufweist, wobei sich der Körper (6) von seinen äußeren Rändern zu dem Scheitel um eine Länge erhebt, die größer ist als die Länge, um welche sich der Dichtring (5) zwischen den höchsten Punkten der Seitenwände (9) der Nut des Stützrings (4) in die Nut hinein wölbt.
Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) bei geöffnetem Ventil eine Tiefe hat, die wenigstens halb so groß wie die Tiefe der Nut ist.
Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (4) in der Nut eine Entlüftungsbohrung (10) aufweist.
Ventil mit wenigstens einer Ringnut, in der eine Ringdichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (8) in der Nut des Stützrings (4) sowohl bei geöffnetem als auch bei geschlossenem Ventil in axialer Richtung von dem Stützring (4) und in radialer Richtung einerseits von dem Dichtring (5) und andererseits von dem Stützring (4) begrenzt ist.
Dichtring für eine Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem ringförmigen Körper (6), zwei ringförmigen Schenkeln (7), die von dem Körper (6) ausgehen, und zwei Ringwülsten (12) an einer Außenseite des Dichtrings zwischen den Schenkeln (7) und dem Körper (6).