DE19627326A1

DE19627326A1 - Seal for rotating valve shafts

Info

Publication number: DE19627326A1
Application number: DE1996127326
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Mertsch
Original assignee: ENKO ENGENEERING KONTOR GmbH
Current assignee: HERMANN VON RAUTENKRANZ INTERNATIONALE TIEFBOHR GM
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: DE19627326C2

Abstract

A metallic slide ring seal (20, 21) is provided in the area of the cut-off gate (11) as first seal and on the exterior of the housing cover (12) turned away from the ball cock a second seal in the form of a groove ring (17) in a sealing groove (24) is provided. The sealing surface of the housing cover of the first seal is conical and the pin seal surface (21) opposite to the cover sealing surface is slightly convex. The drive pin (13) is effectively connected by a pin coupling (32) with the cut-off component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ro tierende Wellen, insbesondere für die Abdichtung der Antriebszapfen von Kugelküken, Schiebern, Ventilen und dergleichen Absperrorganen, die durch einen Gehäusedec kel geführt sind und mit denen das in dem Gehäuse ange ordnete Absperrorgan schaltbar ist.The invention relates to a sealing arrangement for ro tating waves, especially for sealing the Ball valve plug, slide, valve and similar shut-off devices, which by a housing dec are guided and with which in the housing ordered shut-off device is switchable.

Mit derartigen Dichtanordnungen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 25 52 524 bekannt sind, soll beispiels weise der Antriebszapfen eines Kugelkükens, der durch den Gehäusedeckel nach außen geführt ist, gegenüber der abzusperrenden Rohrleitung abgedichtet werden. In der artigen Rohrleitungen, beispielsweise in Erdöl- oder Erdgasleitungen können bei stark korrosiven und abrasi ven Fluiden sehr hohe Drücke und Temperaturen herr schen. Gleichzeitig werden bei hohen Schaltfrequenzen Lebenserwartungen bis zu 30 Jahren erwartet. With such sealing arrangements, for example are known from DE-PS 25 52 524, for example as the drive pin of a ball valve, which by the housing cover is guided outwards, opposite the pipeline to be shut off. In the like pipes, for example in petroleum or Natural gas pipes can be very corrosive and abrasive very high pressures and temperatures . At the same time, at high switching frequencies Life expectancy expected up to 30 years.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dich tungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaf fen, die eine zuverlässige, verschleißfeste und druck abhängige Abdichtung der Absperrorgane gewährleistet.The object of the present invention is a you to create arrangement of the type described above fen, which is reliable, wear-resistant and pressure dependent sealing of the shut-off devices guaranteed.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß eine metallische Gleitringdichtung im Bereich des Absperrorgans als er ste Dichtung und auf der dem Absperrorgan abgewandten äußeren Seite des Gehäusedeckels eine zweite Dichtung in Form eines in einer Dichtungsnut angeordneten Nut ringes vorgesehen sind.The problem is solved in that a metallic Mechanical seal in the area of the shut-off device as he most seal and on the one facing away from the shut-off device outer side of the housing cover a second seal in the form of a groove arranged in a sealing groove ring are provided.

Durch diese Maßnahmen wird eine Dichtungsanordnung ge schaffen, mit der bei geringen Drücken die Dichtflächen zwischen dem Zapfen und dem Gehäusedeckel, durch Druck federn gewährleistet ist. Bei weiterem Druckanstieg werden die Dichtflächen zwischen dem Zapfen und dem Ge häusedeckel von dem Druck selbst, der in dem Gehäuse, bzw. der Gehäusekaverne herrscht, fest gegeneinander gepreßt.These measures result in a sealing arrangement create with the sealing surfaces at low pressures between the pin and the housing cover, by pressure springs is guaranteed. If the pressure continues to rise the sealing surfaces between the pin and the Ge housing cover from the pressure itself that is in the housing, or the housing cavern prevails, firmly against each other pressed.

Als zweite Dichtung ist ein Nutring vorgesehen, der bei geringen Drücken durch ein Passungsübermaß in Dicht stellung gehalten wird. Bei weiterem Druckanstieg wer den die beiden Schenkel des Nutringes nach außen gegen die jeweils gegenüberliegenden Dichtflächen des An triebszapfens bzw. des Gehäusedeckels gepreßt. Die Nut ringschenkel sind federnd ausgebildet und an ihren ra dial außen liegenden Seiten mit Nutringrillen als soge nannte Labyrinthdichtung ausgebildet.A groove ring is provided as the second seal low pressures due to an interference fit in the seal position is held. If the pressure continues to rise, who the two legs of the grooved ring against the outside the opposite sealing surfaces of the An drive pin or the housing cover pressed. The groove ring legs are resilient and on their ra dial outer sides with grooved ring grooves as so-called called labyrinth seal trained.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprü chen beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher be schrieben; es zeigt: Further advantageous measures are in the subclaims Chen described. The invention is in the accompanying Drawing shown and will be closer below wrote; it shows:

Fig. 1 die Teildarstellung eines Kugelhahns im Schnitt, durch einen Gehäusedeckel, mit einem Antriebszapfen und einem mit dem Antriebszapfen gekuppelten Absperrorgan; Figure 1 shows the partial view of a ball valve in section, through a housing cover, with a drive pin and a shut-off device coupled to the drive pin.

Fig. 2 den Ausschnitt "X" nach der Fig. 1, mit der vergrößerten Darstellung eines mit einer Labyrinthdichtung versehenen Nut ringes. Fig. 2 shows the detail "X" of FIG. 1, with the enlarged view of a provided with a labyrinth seal groove ring.

Der in der Fig. 1 teilweise dargestellte Kugelhahn 10 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 18 in dem als Absperrorgan beispielsweise ein Kugelküken 11 zum Ab sperren einer Rohrleitung 19 angeordnet ist. Das Gehäu se 18 ist mit einem Gehäusedeckel 12 nach außen hin ab gedichtet. Durch den Gehäusedeckel 12 ist ein Antriebs zapfen 13 geführt, der über eine Zapfenkupplung 32 mit dem Kugelküken 11 verbunden ist. Über den Antriebszap fen 13 kann das Kugelküken 11 geschaltet werden.The ball valve 10 partially shown in FIG. 1 consists essentially of a housing 18 in which, for example, a ball valve 11 for blocking a pipeline 19 is arranged as a shut-off device. The hous se 18 is sealed with a housing cover 12 from the outside. Through the housing cover 12 , a drive pin 13 is guided, which is connected via a pin coupling 32 to the ball plug 11 . About the Antriebszap fen 13 , the ball plug 11 can be switched.

Der Antriebszapfen 13 ist über ein Zapfenlager 15 in dem Gehäusedeckel 12 gelagert; das Zapfenlager 15 ist beispielsweise als Gleitlager ausgebildet. Der An triebszapfen 13 ist axial außen über einen Nutring 17 gegenüber dem Gehäusedeckel 12 abgedichtet. Der Nutring 17 ist in eine konzentrisch zu den Antriebszapfen 13 vorgesehenen Dichtungsnut 24 eingelegt und wird axial außen durch einen Haltedeckel 14 in seiner Lage gehal ten. Der Haltedeckel 14 ist über Schrauben 34 mit dem Gehäusedeckel 12 verbunden.The drive pin 13 is mounted in the housing cover 12 via a pin bearing 15 ; the journal bearing 15 is designed, for example, as a plain bearing. At the drive pin 13 is axially sealed on the outside via a ring nut 17 with respect to the housing cover 12 . The grooved ring 17 is inserted into a sealing groove 24 provided concentrically with the drive pin 13 and is held in position axially on the outside by a holding cover 14. The holding cover 14 is connected to the housing cover 12 by screws 34 .

Die dem Kugelküken 11 zugewandte Unterseite 36 des Ge häusedeckels 12 ist im Bereich des Antriebszapfens 13 mit einer konischen Deckeldichtfläche 20 Versehen. Der konischen Deckeldichtfläche 20 gegenüberliegend ist ei ne Zapfendichtfläche 21 des Antriebszapfens 13 vorgese hen; die Zapfendichtfläche 21 ist ballig ausgebildet.The ball portion 11 facing underside 36 of Ge housing cover 12 is in the area of the drive pin 13 with a conical lid sealing surface 20 is provided. The conical cap sealing surface 20 is opposite to hen egg ne pin sealing surface 21 of the drive pin 13 vorgese; the pin sealing surface 21 is spherical.

Die ballige Zapfendichtfläche 21 wird bei niedrigen Drücken in axialer Richtung durch Druckfedern 16 mit der Deckeldichtfläche 20 in dichtender Anlage gehalten. Die Druckfedern 16 sind im Bereich der Zapfenkupplung 32 angeordnet und können den Antriebszapfen 13 gering fügig axial verschieben.The spherical pin sealing surface 21 is held at low pressures in the axial direction by compression springs 16 with the cover sealing surface 20 in sealing contact. The compression springs 16 are arranged in the region of the pin coupling 32 and can slightly axially move the drive pin 13 .

Axial außen zu den Dichtflächen 20, 21 ist dem An triebszapfen 13 als zweite Dichtung eine Dichtnut 24 vorgesehen, in der ein Nutring 17 angeordnet ist. Die Dichtnut 24 ist radial außen mit einer zylindrischen Deckeldichtfläche 22 und radial innen mit einer eben falls zylindrischen Zapfendichtfläche 23 versehen.Axially outside to the sealing surfaces 20 , 21 , the drive pin 13 is provided as a second seal, a sealing groove 24 in which a groove ring 17 is arranged. The sealing groove 24 is provided radially on the outside with a cylindrical cover sealing surface 22 and radially on the inside with a cylindrical sealing surface 23 if it is cylindrical.

Wie die Fig. 2 im Detail zeigt, ist der Nutring 17 im Schnitt U-förmig ausgebildet und weist einen radial in nen an der Zapfendichtfläche 23 dichtend anliegenden Zapfenschenkel 25 und radial außen einen an der Deckel dichtfläche 22 dichtend anliegenden Deckelschenkel 26 auf.As shown in FIG. 2 in detail, the grooved ring 17 is U-shaped in section and has a pin leg 25 , which rests radially inside on the pin sealing surface 23 and radially on the outside has a lid leg 26, which rests on the lid sealing surface 22 .

Der Nutring 17 ist mit Passungsübermaß in die Dich tungsnut 24 eingelegt, wobei die Nutringschenkel 25 und 26 in einem Federspalt 37 geringfügig gegeneinander fe dern können.The grooved ring 17 is inserted with an excess fit in the processing groove 24 , the grooved ring legs 25 and 26 being able to slightly change against each other in a spring gap 37 .

Die Schenkelöffnung 33 des Nutringes 17 ist dem Kugel küken 11 zugewandt, während die Nutringbasis 38 an dem Haltedeckel 14 anliegt und in seiner Lage gehalten wird. The leg opening 33 of the grooved ring 17 faces the ball plug 11 , while the grooved ring base 38 bears against the holding cover 14 and is held in its position.

Die Höhe des Nutringes 17 ist etwas geringer als die Tiefe der Dichtungsnut 24, so daß im Bereich der Schen kelöffnung 33 ein dem Kugelküken 11 zugewandter Dich tungsspalt 35 entsteht. In dem Dichtungsspalt 35 kann sich ein Druck aufbauen, der die Nutringschenkel 25 und 26 nach außen zur Anlage an den jeweils zugeordneten Dichtflächen 22 und 23 preßt.The height of the grooved ring 17 is slightly less than the depth of the sealing groove 24 , so that in the area of the ken opening 33 a ball plug 11 facing you device gap 35 is formed. A pressure can build up in the sealing gap 35 , which presses the grooved ring legs 25 and 26 outwards to bear against the respectively assigned sealing surfaces 22 and 23 .

An seinen radialen Außen- bzw. Innenseiten ist der Nut ring 17 als Labyrinthdichtung ausgebildet und mit Nut ringrillen 27 versehen. Zwischen den einzelnen Nut ringrillen 27 sind Nutringstege 28 vorgesehen. Die Ril lenbreiten 29 sind etwa 0,5 bis 1,5 mal so groß wie die Rillentiefe 31, vorzugsweise sind sie genauso groß. Die Stegbreiten 30 sind etwa 0,5 bis 1,5 mal so groß wie die Rillenbreiten 29, vorzugsweise sind sie 0,7 mal größer als die Rillenbreiten 29.On its radial outer or inner sides of the groove ring 17 is formed as a labyrinth seal and provided with groove 27 groove grooves. Groove ring webs 28 are provided between the individual groove grooves 27 . The groove widths 29 are about 0.5 to 1.5 times the groove depth 31 , preferably they are the same size. The web widths 30 are approximately 0.5 to 1.5 times as large as the groove widths 29 , preferably they are 0.7 times larger than the groove widths 29 .

Neben ihrer Wirkung als Labyrinthdichtung bei hohen Drücken können die Nutringrillen 29 auch als Schmier stoffdepots verwendet werden. Dazu können sie bei spielsweise vor Einbau mit Graphit gefüllt werden. Ebenso sind sie zur Aufnahme von Dichtmitteln für eine Notabdichtung geeignet.In addition to their effect as a labyrinth seal at high pressures, the groove ring grooves 29 can also be used as lubricant deposits. For this purpose, they can be filled with graphite for example before installation. They are also suitable for holding sealants for an emergency seal.

Die Dichtfläche 21 und 23 können mit einer Stellite- oder Wolframkarbidbeschichtung versehen sein. Die Dichtflächen 20 und 22 sind vorzugsweise mit einer stromlosen Nickelbeschichtung versehen, die durch Wär mebehandlung aufgehärtet ist. Der Nutring 17 ist mit einer möglichst weichen Nickel- oder Silberbeschichtung versehen. Das Grundmaterial des Nutringes 17 ist vor zugsweise ein Weicheisen. Ist keine Beschichtung vorge sehen, so kann der Nutring 17 beispielsweise aus Kup fer-Beryllium bestehen.The sealing surface 21 and 23 can be provided with a stellite or tungsten carbide coating. The sealing surfaces 20 and 22 are preferably provided with an electroless nickel coating which is hardened by heat treatment. The groove ring 17 is provided with the softest possible nickel or silver coating. The base material of the grooved ring 17 is preferably a soft iron. If no coating is seen, the groove ring 17 can be made of copper-beryllium, for example.

BezugszeichenlisteReference list

10 Kugelhahn
11 Absperrorgan
12 Gehäusedeckel
13 Antriebszapfen
14 Haltedeckel
15 Zapfenlager
16 Druckfeder
17 Nutring
18 Gehäuse
19 Rohrleitung
20 Deckeldichtfläche
21 Zapfendichtfläche
22 Deckeldichtfläche
23 Zapfendichtfläche
24 Dichtungsnut
25 Zapfenschenkel
26 Deckelschenkel
27 Nutringrille
28 Nutringsteg
29 Rillenbreite
30 Stegbreite
31 Rillentiefe
32 Zapfenkupplung
33 Schenkelöffnung
34 Schraube
35 Dichtungsspalt
36 Unterseite
37 Federspalt
38 Nutringbasis 10 ball valve
11 shut-off device
12 housing cover
13 drive pins
14 holding cover
15 journal bearings
16 compression spring
17 grooved ring
18 housing
19 pipeline
20 cover sealing surface
21 journal sealing surface
22 cover sealing surface
23 Spigot sealing surface
24 sealing groove
25 cone legs
26 lid legs
27 groove ring groove
28 grooved ring
29 groove width
30 bridge width
31 groove depth
32 Pin coupling
33 leg opening
34 screw
35 sealing gap
36 bottom
37 spring gap
38 Nut ring base

Claims

1. Dichtungsanordnung für rotierende Wellen, insbeson dere für die Abdichtung der Antriebszapfen von Kugelkü ken, Schiebern, Ventilen und dergleichen Absperrorga nen, die durch einen Gehäusedeckel geführt sind und mit denen das in dem Gehäuse angeordnete Absperrorgan schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine metal lische Gleitringdichtung (20, 21) im Bereich des Ab sperrorgans (11) als erste Dichtung und auf der dem Ku gelhähnen (11) abgewandten äußeren Seite des Gehäuse deckels (12) eine zweite Dichtung in Form eines in ei ner Dichtungsnut (24) angeordneten Nutringes (17) vor gesehen sind.1. Sealing arrangement for rotating shafts, in particular for the sealing of the drive pin of Kugelkü ken, slides, valves and the like Absperrorga NEN, which are guided through a housing cover and with which the shut-off element arranged in the housing is switchable, characterized in that a metal Lical mechanical seal ( 20 , 21 ) in the area of the shut-off device ( 11 ) as the first seal and on the Ku gelhahnnen ( 11 ) facing away from the outer side of the housing cover ( 12 ) a second seal in the form of a in egg ner sealing groove ( 24 ) Nutringes ( 17 ) are seen before.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichtfläche (20) des Gehäusedeckels (12) der ersten Dichtung konisch und die der Deckel dichtfläche (20) gegenüberliegende Zapfendichtfläche (21) ballig ausgebildet ist.2. Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the sealing surface ( 20 ) of the housing cover ( 12 ) of the first seal is conical and the cover sealing surface ( 20 ) opposite pin sealing surface ( 21 ) is spherical.

3. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß der Antriebszapfen (13) über eine Zapfenkupplung (32) mit dem Absperrorgan (11) in Wirkverbindung steht.3. Sealing arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the drive pin ( 13 ) via a pin coupling ( 32 ) with the shut-off device ( 11 ) is in operative connection.

4. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Antriebszapfen (13) durch im Bereich der Zapfenkupplung (32) angeordnete Druckfe dern (16) axial verschiebbar ist. 4. Sealing arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the drive pin ( 13 ) by in the region of the pin coupling ( 32 ) arranged Druckfe countries ( 16 ) is axially displaceable.

5. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (20, 21) durch die im Bereich der Zapfenkupplung (32) angeordne ten Druckfedern (16) in Dichtstellung halten sind.5. Sealing arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the sealing surfaces ( 20 , 21 ) by the in the region of the pin coupling ( 32 ) th arranged compression springs ( 16 ) are held in the sealing position.

6. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) mit einem Passungsübermaß in die Dichtungsnut (24) eingesetzt ist.6. Sealing arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that the groove ring ( 17 ) is inserted with an interference fit in the sealing groove ( 24 ).

7. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) einen mit dem Antriebszapfen (13) in Dichtungsanlage bringbaren Zapfenschenkel (25) und einen mit dem Gehäusedeckel (12) in Dichtungsanlage (22) bringbaren Deckelschenkel (26) aufweist und die zwischen den Nutringschenkel (25, 26) liegende Schenkelöffnung (33) in Richtung auf das Absperrorgan (11) aufweist.7. Sealing arrangement according to claims 1 to 6, characterized in that the groove ring ( 17 ) with the drive pin ( 13 ) in the sealing system bringable pin leg ( 25 ) and with the housing cover ( 12 ) in the sealing system ( 22 ) bringable lid leg ( 26 ) and the leg opening ( 33 ) lying between the grooved ring legs ( 25 , 26 ) in the direction of the shut-off element ( 11 ).

8. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Nutringschenkel (25, 26) gegeneinander federnd sind.8. Sealing arrangement according to claims 1 to 7, characterized in that the groove ring legs ( 25 , 26 ) are resilient against each other.

9. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Nutringschenkel (25, 26) axial außen mit Nutringrillen (27) versehen sind.9. Sealing arrangement according to claims 1 to 8, characterized in that the grooved ring legs ( 25 , 26 ) are provided axially on the outside with grooved ring grooves ( 27 ).

10. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Rillenbreite (29) zu der Rillentiefe (31) der Nutringrillen (27) wie 1 : 0,5 bis 1 : 1,5, vorzugsweise 1 : 1 sind.10. Sealing arrangement according to claims 1 to 9, characterized in that the groove width ( 29 ) to the groove depth ( 31 ) of the groove ring grooves ( 27 ) such as 1: 0.5 to 1: 1.5, preferably 1: 1.

11. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Steg breiten (30) der Nutringstege (28) zu der Rillenbreite (29) der Nutringrillen (27) wie 0,5 : 1 bis 1,5 : 1, vor zugsweise 0,7 : 1 ist.11. Sealing arrangement according to claims 1 to 10, characterized in that the ratio of the web widths ( 30 ) of the groove ring webs ( 28 ) to the groove width ( 29 ) of the groove ring grooves ( 27 ) such as 0.5: 1 to 1.5: 1 , before is preferably 0.7: 1.

12. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutringrillen (27) Schmiermitteldepots sind.12. Sealing arrangement according to claims 1 to 11, characterized in that the groove ring grooves ( 27 ) are lubricant deposits.

13. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutringrillen (27) Dichtmitteldepots einer Notabdichtung sind.13. Sealing arrangement according to claims 1 to 12, characterized in that the grooved ring grooves ( 27 ) are sealant depots of an emergency seal.

14. Dichtringanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfendichtflächen (21, 23) mit einer Stellite- oder Wolframkarbidbeschichtung versehen sind.14. Sealing ring arrangement according to claims 1 to 13, characterized in that the pin sealing surfaces ( 21 , 23 ) are provided with a stellite or tungsten carbide coating.

15. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckeldichtflächen (20, 22) mit einer Nickelbeschichtung versehen sind.15. Sealing arrangement according to claims 1 to 14, characterized in that the cover sealing surfaces ( 20 , 22 ) are provided with a nickel coating.

16. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) mit einer weichen Nickel- oder Silberbeschichtung versehen ist.16. Sealing arrangement according to claims 1 to 15, characterized in that the groove ring ( 17 ) is provided with a soft nickel or silver coating.

17. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) aus einem Weicheisen besteht.17. Sealing arrangement according to claims 1 to 16, characterized in that the groove ring ( 17 ) consists of a soft iron.

18. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung besteht.18. Sealing arrangement according to claims 1 to 17, characterized in that the groove ring ( 17 ) consists of a copper-beryllium alloy.