DE1079410B - Valve arrangement for liquids and gases with hydrostatic sealing ring - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem ringsum verlaufenden hydrostatischen Dichtungsring aus Gummi oder ähnlichem Werkstoff und zielt darauf ab, für derartige Ringe eine bessere Ouerschnittsform und eine bessere Anordnung zu schaffen, welche die Anwendung derartiger Dichtungsmittel bei Ventilanordnungen der verschiedensten Art gestattet.The invention relates to a valve arrangement with an all-round hydrostatic sealing ring made of rubber or similar material and aims to provide a better ring for such rings To create cross-sectional shape and a better arrangement, which the application of such sealants permitted in valve arrangements of the most varied of types.

Hydrostatische Ringe werden im allgemeinen in eine Nut des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes eingepaßt, wobei die am meisten gebräuchliche Type der sogenannte O-Ring ist. Ein besonderes Merkmal dieser Ventilanordnungen ist die Tatsache, daß der Ventilring bei geschlossenem Zustand des Ventils an der offenen Seite der ihn aufnehmenden Nut in dichtendem Kontakt mit einer festen Fläche des Gegenelementes des Ventils steht, wohingegen bei geöffnetem Ventil dieser Kontakt des Ventilringes mit dem Gegenelement unterbrochen ist, so daß der Ring lediglich durch die Nut festgehalten wird. Die gebräuchlichsten Ventilarten, bei denen hydrostatische Ringe zur Verwendung gelangen, sind Kolbenventile und solche mit kegeligem Ventilsitz, wobei dann in beiden Fällen der Ventilring entweder im Ventilkörper oder im Ventilgehäuse untergebracht ist. Es hat sich nun ergeben, daß insbesondere bei höheren Drücken über beispielsweise 7 kg/cm² große Schwierigkeiten bezüglich des Festhaltens des Ringes in seiner Nut auftreten, wenn das Ventil geöffnet wird, und zwar vornehmlich dann, wenn die Schließbewegung des Ventils entgegen dem Flüssigkeitsdruck erfolgt. Der Grund hierfür besteht hauptsächlich darin, daß während der Ventilschließung Flüssigkeitsdruck nicht nur an der stromaufwärts gerichteten Seite des Ringes wirksam wird, sondern auch zwischen dem Ring und dem Boden der Nut. Ist der Ring auf einen zylindrischen Kolben aufgepaßt, so bedeutet dies, daß der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Ringes zwischen diesen und die zylindrische Nut eindringt, während dort, wo der Ring in ein Ventilgehäuse eingesetzt ist, der Flüssigkeitsdruck außerhalb des Ringes zwischen diesen und den Boden der Nut eindringt. Wenn nun das Ventil beginnt, sich zu öffnen, und die beiden festen Oberflächen der Ventilelemente beginnen, sich voneinander abzulösen, bleibt der Ring nicht in seiner Nut, sondern wird durch den Flüssigkeitsdruck, der zwischen ihm und der Nut wirkt, weiterhin in dichtendem Kontakt mit dem Gegenelement gehalten. Dies bedeutet, daß der Ring das Bestreben entfaltet, dem Gegenelement zu folgen, das sich von der Ringnut entfernt, so daß also der Ring versucht, aus seiner Nut herauszutreten.Hydrostatic rings are generally fitted into a groove in the valve body or valve seat, the most common type being the so-called O-ring. A special feature of these valve arrangements is the fact that when the valve is closed, the valve ring is in sealing contact with a fixed surface of the counter-element of the valve on the open side of the groove receiving it, whereas when the valve is open, this contact of the valve ring with the counter-element is interrupted so that the ring is only held in place by the groove. The most common types of valves in which hydrostatic rings are used are piston valves and those with a tapered valve seat, the valve ring then being accommodated either in the valve body or in the valve housing in both cases. It has now been found that, especially at higher pressures over, for example, 7 kg / cm ^2, great difficulties arise with regard to holding the ring in its groove when the valve is opened, especially when the closing movement of the valve takes place against the liquid pressure . The main reason for this is that, during valve closure, fluid pressure acts not only on the upstream side of the ring, but also between the ring and the bottom of the groove. If the ring is fitted on a cylindrical piston, this means that the liquid pressure inside the ring penetrates between the latter and the cylindrical groove, while where the ring is inserted into a valve housing, the liquid pressure outside the ring penetrates between it and the bottom of the valve Groove penetrates. Now, when the valve begins to open and the two solid surfaces of the valve elements begin to separate from each other, the ring does not remain in its groove, but continues to be in sealing contact with the liquid pressure acting between it and the groove held the counter element. This means that the ring tends to follow the counter-element which is moving away from the ring groove, so that the ring tries to step out of its groove.

Der beschriebene Vorgang ist zunächst bei zylindrischen Ventilkolben festzustellen, wenn letzterer sich von der Dichtungsbohrung entfernt, wobei dann Ventilanordnung für FlüssigkeitenThe process described is first to be determined in the case of cylindrical valve pistons, if the latter away from the sealing bore, then valve assembly for liquids

und Gase mit hydrostatischemand gases with hydrostatic

DichtungsringSealing ring

Anmelder:Applicant:

Seetru Limited, Bristol (Großbritannien)Seetru Limited, Bristol (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. F._; Mayer, Patentanwalt,
Berlin-Dahlem,. Hüttenweg 15Representative: Dr.-Ing. F _.; Mayer, patent attorney,
Berlin-Dahlem ,. Hüttenweg 15

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien Vom 21, März 1955Claimed priority:
Great Britain March 21, 1955

Otto Herman Varga, Efadford-on-Avon, WiltsOtto Herman Varga, Efadford-on-Avon, Wilts

(Großbritannien),
ist als Erfinder ^genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor ^

der Dichtungsring bestrebt ist, aus seiner Nut heraus an dem sich verjüngenden Teil am Ausgang der Dichtungsbohrung herauszutreten. Das gleiche spielt sich aber auch ab, wenn es sich um einen kegeligen Ventilkörper handelt, der einen Ring trägt; denn auch hierbei versucht der Ring bei Druck auf beiden Seiten, beim Anheben des Ventilliörpers seine Nut zu verlassen. ■"·the sealing ring tries to get out of its groove on the tapered part at the exit of the sealing bore step out. The same thing happens when it comes to a conical valve body acts who wears a ring; because here too the ring tries to apply pressure on both sides, to leave its groove when lifting the valve body. ■ "·

Die beschriebenen Schwierigkeiten haben seit langem die Verwendung von hydrostatischen Ringen bei Ventilen ernsthaft behindert, und es ist demgemäß das Ziel der Erfindung, die beschriebenen Nachteile ganz oder doch zum wesentlichen Teil zu beseitigen, indem man dem Ventilring eine neuartige Querschnittsform gibt·The difficulties described have long been associated with the use of hydrostatic rings Valves seriously obstructed, and it is accordingly the object of the invention to entirely the disadvantages described or to eliminate it to a large extent by giving the valve ring a new type of cross-sectional shape gives·

Die Erfindung geht von bekannten Ventilanordnungen für Flüssigkeiten und Gase aus, die einen Ventilkolben mit einer Ringnut, ein Ventilgehäuse, mit glatter Innenfläche und einen in der Ringnut untergerbrachten elastischen hydrostatischen Dichtungsring aufweisen, der in der geschlossenen. Stellung des Ventils einerseits mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in abdichtender Berührung steht, andererseits an einer seitlichen Begrenzungswand der Ringnut anliegt,, die den Ring vor dem Flüssigkeitsdruck schützt, und besteht im wesentlichen darin, daß der DichtungsringThe invention is based on known valve arrangements for liquids and gases that have a valve piston with an annular groove, a valve housing with a smooth inner surface and one housed in the annular groove have elastic hydrostatic sealing ring in the closed. Position of the valve on the one hand is in sealing contact with the inner surface of the valve housing, on the other hand on one lateral boundary wall of the ring groove rests, which protects the ring from the liquid pressure, and exists essentially that the sealing ring

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eine ringsum verlaufende, seitlich herausragende biegsame Lippe aufweist, welche die Abdichtung gegen den Grund der Ringnut übernimmt.has an all-round, laterally protruding flexible lip, which the seal against takes over the base of the ring groove.

In pneumatischen Förderleitungen hat man bereits nach beiden Seiten umlegbare Gummilippen verwendet, die in der Biegezone dünner als in der dichtenden Fläche ausgebildet sind.In pneumatic conveying lines, rubber lips that can be folded down on both sides have already been used, which are thinner in the bending zone than in the sealing surface.

Gegenüber allen diesen bekannten Ringdichtungen hat der neue Dichtungsring den entscheidenden Vorteil, daß ein Abheben des Dichtungsrings durch den Druck des abzudichtenden Mediums, das hinter den O-Ring eindringen kann, mit Sicherheit durch die neue Anordnung der Lippe an der Basis des D-förmigen Dichtungsringes vermieden wird, weil der Druck des Mediums auf diese Dichtlippe drückt, wodurch ein Eindringen hinter den Dichtungsring in die Nut vermieden wird. Unter der Voraussetzung, daß die Lippe einen wirksamen peripherischen Dichtungskontakt mit dem Nutengrund hält, wird der Flüssigkeitsdruck das Bestreben haben, die Dichtungswirkung der Lippe zu erhöhen, so daß keine Druckflüssigkeit zwischen den Ring und den Boden der Nut eindringen kann.Compared to all these known ring seals, the new sealing ring has the decisive advantage that a lifting of the sealing ring by the pressure of the medium to be sealed, which is behind the O-ring can penetrate with certainty due to the new arrangement of the lip at the base of the D-shaped Sealing ring is avoided because the pressure of the medium presses on this sealing lip, whereby penetration behind the sealing ring into the groove is avoided. Provided that the Lip maintains effective peripheral sealing contact with the groove bottom, the fluid pressure becomes endeavor to increase the sealing effect of the lip, so that no pressure fluid can penetrate between the ring and the bottom of the groove.

Der erfindungsgemäße Vorschlag der Anordnung einer Lippe an dem hydrostatischen Ring zwecks Abdichtung des Spaltes zwischen Ring und Nutboden kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Vorzugsweise gibt man dem Ring die allgemeine Ouerschnittsform eines D, dessen Basis in der Nut liegt, während der abgerundete Teil die Dichtung zum gegenüberliegenden Ventilelement herstellt. Dabei kann die Lippe oder der sonstige Ansatz oder Steg als Verlängerung oder Verbreiterung ausgestaltet sein, die gegen die Richtung des Flüssigkeitsdruckes am gekrümmten Teil des Ringes gerichtet ist. Die Lippe kann dabei etwa eine kegelstumpfförmig dreieckige Gestalt haben oder einen dünnen Steg bilden, der sich an die Basis des D anschließt. In allen Fällen wird die Lippe aus einem Stück mit dem Ring hergestellt, so daß, wenn der Ring in die Nut eingesetzt wird, die Lippe festen Kontakt mit dem Nutboden hält. Dabei kann die Nut selbst entweder eine dem D entsprechende Breite und Unterschneidung zur Aufnahme der Lippe aufweisen oder auch breit genug ausgeführt werden, um sowohl dem Ring als der Lippe Platz zu gewähren.The proposal according to the invention of arranging a lip on the hydrostatic ring for the purpose of sealing the gap between the ring and the groove base can be implemented in various ways. The ring is preferably given the general cross-sectional shape of a D, its base in the groove lies, while the rounded part produces the seal to the opposite valve element. Included the lip or the other approach or web can be designed as an extension or widening which is directed against the direction of the liquid pressure on the curved part of the ring. the The lip can have a frustoconical triangular shape or form a thin web, which connects to the base of the D. In all cases the lip is made in one piece with the ring, so that when the ring is inserted into the groove, the lip makes firm contact with the groove bottom holds. The groove itself can either have a width corresponding to the D and an undercut to accommodate it of the lip or wide enough to accommodate both the ring and the To allow lip space.

Es ist wichtig, daß die Lippe in festem Dichtungskontakt mit dem Boden der Nut steht, wenn sie eingepaßt wird, und zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die Unterseite der Lippe etwas winkelig zur Unterseite des Ringquerschnittes verlaufen zu lassen, so daß, wenn der Dichtungsring eingesetzt wird, an der Lippe eine elastische Vorspannung entsteht, die ein dichtes Anliegen am Nutboden gewährleistet.It is important that the lip be in firm sealing contact with the bottom of the groove when it is fitted will, and for this purpose it may be advantageous to make the bottom of the lip slightly angled to it Let the underside of the ring cross-section run, so that when the sealing ring is inserted, on the lip creates an elastic pre-tension that ensures a tight fit on the groove bottom.

Wenn die Unterseite der Lippe zylindrisch gewählt wird, kann der Nutboden zweckmäßig konisch oder teilkonisch gearbeitet werden, wobei sich der Konus gegen die Lippe hin öffnet, so daß diese beim Einsetzen nach außen gestreckt wird und ihr elastischer Widerstand wiederum eine Vorspannung erzeugt, die einen dichten Kontakt zwischen Lippe und Nutboden gewährleistet.If the bottom of the lip is chosen to be cylindrical, the bottom of the groove can expediently be conical or be worked partially conical, the cone opening towards the lip, so that this is when inserted is stretched outwards and its elastic resistance in turn creates a pretension that ensures tight contact between the lip and the bottom of the groove.

Ein weiteres Mittel, um von Anfang an ausreichenden Dichtungskontakt zwischen Lippe und Nutboden herzustellen, könnte darin bestehen, daß man eine ringförmige, auf der dem Flüssigkeitsdruck zugekehrten Seite der Lippe liegende Feder vorsieht, die sich zusammenzieht, wenn man den Dichtungsring in die Außenfläche des Kolbens einsetzt, sich dagegen aufspreizt, wenn man den Ring in die Innenwandung des Ventilgehäuses.einfügt. Man kann dabei jene Art von Federn benutzen, wie sie oft in Gummiöldichtungen umlaufender Wellen benutzt werden. Dabei kann die freie Seite der Lippe, auf welcher sich die Feder befindet, zweckmäßig mit einer Rille versehen werden, in der die Feder festgehalten wird.Another means of ensuring sufficient sealing contact between the lip and the groove bottom right from the start to produce, could consist in making an annular, on which the liquid pressure facing Side of the lip provides a spring that contracts when you insert the sealing ring into the The outer surface of the piston is used, but it spreads when you push the ring into the inner wall of the Valve.housing. You can use the kind of springs that are often used in rubber oil seals rotating waves can be used. The free side of the lip on which the spring is located can be suitably be provided with a groove in which the spring is held.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, kleine Ablaßbohrungen im Boden der Nut unterhalb der Lippe vorzusehen, die gegen die Stromabwärtsseite des Kolbens hin gerichtet sind. Derartige Bohrungen gewährleisten, daß Flüssigkeit, wie sie gegebenenfalls unter die Lippe dringt, abgeführt werden kann und demgemäß der Druck unterhalb des Ringes nicht so stark ansteigen kann, um die Funktion des Ringes im ganzen zu beeinträchtigen.In some cases it can be advantageous to have small drain holes in the bottom of the groove below the Provide lip which are directed towards the downstream side of the piston. Such holes ensure that liquid, as it possibly penetrates under the lip, can be drained off and accordingly, the pressure below the ring can not increase so much to the function of the ring in the affecting whole.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.The invention is illustrated in the drawing using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt einen mit einer Lippe versehenen Dichtungsring aus synthetischem Kautschuk (teilweise geschnitten), währendFig. 1 shows a lip seal made of synthetic rubber (partially cut away), while

Fig. 2 in einem Teilschnitt die Anordnung des Dichtungsringes wiedergibt.Fig. 2 shows the arrangement of the sealing ring in a partial section.

Die durchgehende peripherische Lippe 1 ist aus einem Stück mit dem Ring 2 geformt, der die allgemeine Querschnittsform eines D aufweist und aus einem biegsamen, gegen Kohlenwasserstoffe beständigen, synthetischen Gummi besteht.The continuous peripheral lip 1 is molded in one piece with the ring 2, which is the general Has a cross-sectional shape of a D and consists of a flexible, hydrocarbon-resistant, synthetic rubber.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Lippe 1 unter einem Winkel an den Ring 2 angesetzt. Wenn demgemäß der Dichtungsring in eine Nut eines zylindrischen Ventilkolbens 4 (Fig. 2) eingesetzt wird, der einen im Querschnitt reduzierten Teil 5 aufweist und in einem Ventilgehäuse 6 mit Galerie 7 hin- und herläuft, unterliegt die Lippe 1 einer elastischen Vorspannung und steht in dichtem Eingriff mit dem Boden 9 der Nut 3.As FIG. 1 shows, the lip 1 is attached to the ring 2 at an angle. Accordingly, if the Sealing ring is inserted into a groove of a cylindrical valve piston 4 (Fig. 2), the one in cross section has reduced part 5 and runs back and forth in a valve housing 6 with gallery 7, is subject the lip 1 of an elastic pretensioning and is in tight engagement with the bottom 9 of the groove 3.

Mit 10 und 11 sind kleine Druckentlastungsbohrungen bezeichnet, die, vom Boden 9 der Nut 3 ausgehend, gegen den schmaleren Teil 5 des Kolbens, also stromabwärts vom Ring 2 aus gesehen, gerichtet sind.With 10 and 11 small pressure relief bores are designated, which, starting from the bottom 9 of the groove 3, are directed towards the narrower part 5 of the piston, that is to say downstream from the ring 2.

Die Anbringung der Lippe gemäß der Erfindung an dem D-förmigen Dichtungsring hilft auch dazu, ein Kippen des Ringes in der Nut zu verhindern, insbesondere dann, wenn es sich um hin- und hergehende Ventilkolben handelt.The attachment of the lip according to the invention to the D-shaped sealing ring also helps to achieve a Prevent tipping of the ring in the groove, especially if it is reciprocating Valve piston acts.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Ventilanordnung für Flüssigkeiten und Gase, die einen Ventilkolben mit einer Ringnut, ein Ventilgehäuse mit glatter Innenfläche und einen in der Ringnut untergebrachten elastischen hydrostatischen Dichtungsring aufweist, der in der geschlossenen Stellung des Ventils einerseits mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in abdichtender Berührung steht, andererseits an einer seitlichen Begrenzungswand der Ringnut anliegt, die den Ring vor dem Flüssigkeitsdruck schützt, dadurdi gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (2) eine ringsum verlaufende, seitlich herausragende, biegsame Lippe (1) aufweist, welche die Abdichtung gegen den Grund (9) der Ringnut (3) übernimmt.1. Valve assembly for liquids and gases, which has a valve piston with an annular groove Valve housing with smooth inner surface and an elastic hydrostatic installed in the annular groove Has sealing ring, which in the closed position of the valve on the one hand with the Inner surface of the valve housing is in sealing contact, on the other hand on a lateral Boundary wall of the ring groove, which protects the ring from the liquid pressure, dadurdi characterized in that the sealing ring (2) has a circumferential, laterally protruding, flexible Has lip (1) which seals against the base (9) of the annular groove (3). 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nutengrund (9) des Ventilkolbens Bohrungen (10, 11) vorgesehen sind, die zur Druckentlastung des Dichtungsringes dienen.2. Valve arrangement according to claim 1, characterized in that in the groove base (9) of the Valve piston bores (10, 11) are provided for relieving pressure on the sealing ring to serve. 3. \fentilanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Lippe (1)3. \ valve arrangement according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the flexible lip (1) am Körper des Dichtungsringes (2) elastisch gegen den Nutengrund (9) angedrückt ist, um sie in enger Berührung mit dem Nutengrund (9) zu "halten.on the body of the sealing ring (2) is pressed elastically against the groove base (9) in order to move it into close contact with the groove base (9) to "keep". 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (2) eine Rille zur Aufnahme einer an sich4. Valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing ring (2) a groove for receiving one per se bekannten ringförmigen Feder aufweist, welche die Lippe (1) gegen den Nutengrund (9) drückt.known annular spring, which the The lip (1) presses against the bottom of the groove (9). In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 858 163, 880 240;
deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 675 484,1 687 283; französische Patentschriften Nr. 412 021, 834 045.Considered publications:
German Patent Nos. 858 163, 880 240;
German utility model No. 1 675 484.1 687 283; French patents nos. 412 021, 834 045. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings