DE2820168C2

DE2820168C2 - Dichtung für eine Ventilspindel

Info

Publication number: DE2820168C2
Application number: DE2820168A
Authority: DE
Inventors: Douglas Daniel John St. Albans Hertfordshire Nightingale
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1981-09-17
Also published as: JPS5718069B2; IT1094586B; IT7823191A0; NL7804902A; JPS5415531A; FR2390648A1; DE2820168A1; US4183500A; IT1094595B; FR2390657A1; FR2390648B1; IT7823192A0; DE2820169A1; FR2390657B1; JPS53157436U; NL7804903A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung für eine in einer zylindrischen Gehäuseboh; ung axial verstellbaren Ventilspindel gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine Dichtung dieser Art bekannt, bei der für die Erzielung der notwendigen Abdichtung auf der Innenseite der öjitenwandung des Dichtkörpers ein Gummiring axial komprimhrt wire¹ so daß er sich radial tufweistet und auf diese We-se die Seitenwandung des Dichtkörpers gegen die Innenfläche der Gehäusebohrung drückt. Eine solche Dichtung erfordert nicht nur für den eigentlichen Dichtkörper ein gesondertes Vorspannelement in Form eines Gummirings, sondern darüber hinaus auch noch eine gesonderte Vorspanneinrichtung, so daß sich ein relativ aufwendiger Aufbau ergibt, bei dem darüber hinaus durchaus die Möglichkeit besteht, daß im Rahmen der Spindelbetätigung in Folge Reibung die Vorspanneinrichtung für den Gummiring gelöst wird (US-PS 37 47 479).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs I so weiterzubilden, daß eine sichere Abdichtung auch ohne zusätzliche Elemente und Spanneinrichtungen gewährleistet wird.

Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs I gelöst. Hier wird durch eine besondere Formgebung der Seitenwandung des Dichtkörpers die Motwendigkeit für ein gesondertes «lastisches Element zur Herbeiführung der notwendigen Anlage an der Innenfläche der Gehäusebohrung beseitigt. Die Erfindung beruht darauf, daß die Seitenwandung gegenüber dem Ringraum zwischen der Ventilspindel und der Innenfläche der Gehäusebohrung ausreichendes radiales Bewegungsspiel hat und mit Hilfe der gewählten Abstützung eine erzwungene Biegeverformung erfährt, die nicht nur eine saubere Abstützung an der Ventilspindel gewährleistet, sondern insbesondere eine Zwangsanlage an der Inrtenwandung der öehäusebohrung gewährleistet. Auf diese Weise wird ohne zustäzliche Mittel durch bloße spezifische Formgebung des Dichtköfpers eine zuverlässige Abdichtung erzielt, wobei Größe des Anlagedrucks durch die Wahl des Übermaßes des radialen Ringflnnschcs festgelegt werden kann.

Es ist eine Dichtung für die Drehspindel eines

ίο

Kugelventils bekannt (US-PS 35 67 176), deren Dichtkörper eine etwa zylindrische Seitenwandung besitzt, die an den Enden fest eingespannt ist und die im Zwischenbereich der Einspannung eingewölbt ist. Diese Maßnahme ist getroffen, um ein Verwinden des Dichtkörpers bei der Drehung der Kugel ohne Zerstören des Dichtkörpers zu ermöglichen. Die eigentliche Abdichtung wird hier durch das Einspannen der Enden des Dichtkörpers erzielt. — Es ist weiter eine Dichtung für Rohrverbinder bekannt, bei der ein Dichtkörper zur Vermeidung einer axialen Verstellbarkeit eine sägezahnförmige Oberfläche besitzt, deren Zahnrichtung so verläuft, daß das Eintreiben des Dichtkörpers relativ leicht, das Herausziehen aber sehr erschwert ist. Beim Eintreiben werden die Zähne elastisch zusammengedrückt (GB-PS 1118 895).

Die Erfindung wird im folgenden anhand srhematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeige:i

Fig. 1, 2 und 4 bis 6 im Axialschnitt fünf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung an Absperrhahnen.

Fig. 3 das Absperrventil nach Fig.4 in zerlegtem Zustand.

In Fig. 1 ist ein Absperrventil für Laborzwecke dargestellt. Das Abspsrrventil besitzt ein Gehäuse 1 mit einer zylindrischen Bohrung 2, in der eine Ventilspindel 3 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 hat zwei Anschlußstutzen 4 und 5, die in Verbindung mit der Gehäusebohrung stehen und von denen der Stutzen 5 in Axialrichtung vom Ende der Gehäusebohrung ausgeht. An der Übergangsstelle zwischen der Gehäusebohrung und dem Anschlußstutzen 5 weist das Gehäuse einen Ventilsitz 6 auf. An der Spindel 7 ist eine Kappe 8 mit Hilfe einer Schraube 9 befestigt. Am offenen Ende des Gehäuses und der Kappe sind zueinander passende Gewinde 10 ausgebildet.

An dem von der Kappe abgew»iidten sitzseitigen Ende des Schaftes befindet sich ein kappenartiger Dichtkörper 11, der eine rohrförmige Seitenwandung 12 und einen massiven, geschlossenen Endabschnitt 13 hat. Der Dichtkörper ist am Ende des Spindelschaftes mittels einer Schraube 14 gesichert. Auf der Innenoberfläche der Seitenw.indung ist ein radialer Ringflansch 15 ausgebildet, der die Seitenwandung praktisch in zwei flexible rohrförmige Längsabschnitte 16 und 17 ungefähr gleicher Länge unterteilt, die Abstand vom Schaft haben. Der nahe dem geschlossenen Ende befindliche Abschnitt 16 ist an seinen beiden Enden abgestützt, und zwar einerseits vom geschlossenen Endabschnitt des Dichtkörpers und andererseits von dem am Schaft anliegenden Ringflansch 15, wogegen der nahe dem offenen Ende des Dichtkörpers befindliche Abschnitt 17 lediglich an seinem einen Ende abgestützt ist, nämlich vom inneren Ringflansch 15. Beide Abschnitte der .Seitenwandung weisen auf ihrer Außenoberfläche jeweils einen einzigen radialen Ringflansch 18 bzw 19 auf. Die Ringflansche 18 und 19 erstrecken sich in Richtung zur Innenoberfläche der üehäusebohrung. Sowohl der innere Ringflansch 15 als auch die zwei äußeren Ringflansche 18 und 19 haben Übermaß bezüglich des Ringspaltes zwischen der Seitenwandung und dem Spindelschaft bzw. zwischen der Seitenwandung und der Gehäüsebohrung, so daß bei zusammengebautem Absperrventil, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, die Seitenwandung von den zwei äußeren RingflansGhen nach innen und von dem inneren Ringflatisch nach außen gebogen wird. Das Material des

Dichtkörpers, bei dem es sich um PTFE (Polytetrafluorethylen) handelt, setzt dieser Biegung einen gewissen Widerstand entgegen. Aufgrund dieses Biegewiderstandes werden die zwei äußeren Ringflansche gegen die Innenoberfläche der Gehäusebohrung gedruckt, so daß die beiden Ringflansche eine Art Stopfbuchsendichtung bilden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ende des Spindelschaftes angefaßt. Dadurch wird der Zusammenbau des Absperrhahnes erleichtert, da der to Schaft auf diese Weise leichter durch die vom inneren Ringflansch 15 begrenzte öffnung einführbar ist.

Das Absperrventil wird betätigt, indem die Kappe gegenüber dem Gehäuse gedreht und die Spindel aufgrund der Gewinde 10 entlang der Gehäusebohrung i* verschoben wird.

Das in F i g. 2 dargestellte Absperrventil unterscheidet sich vom Absperrhahn gemäß F i g. 1 dadurch, daß die Seitenwandung des Dichtkörpers keine inneren Ringflansche, sondern lediglich einen äußeren Ringflansch 22 ^o aufweist und der Ventilschaft einen Endabsrhnitt 23 größeren Durchmessers sowie einen radialen Ringflansch 24 aufweist, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Dichtkörpers 21 sind. Die Seitenwandung des Dichtkörpers bildet einen flexiblen rohrförmigen Abschnitt 25, der Abstand zum Schaft aufweist und an seinen Enden vom verdickten Abschnitt 23 des Schaftes sowie diessen Ringflansch 24 abgestützt wird. Von der Außenoberfläche des rohrförmigen Abschnittes geht in der Mitte zwischen dessen 3η Enden der einzige äußere Ringflansch 22 aus. Dieser Ringflansch hat Obermaß bezüglich der Gehäusebohrung, so daß beim Zusammenbau des Absperrhahnes der flexible Abschnitt 25 nach innen gebogen wird, wobei der Ringflansch 22 aufgrund des Biegewiderstan- » des gegen die Innenseite der Gehäusebohrung gedruckt wird und auf diese Weise eine Art Stopfbuchsendichtung bildet

Bei der Aus^führungsform gemäß F i g. 2 ist die Kappe auf andere Weise als bei der Ausführungsform gemäß Fi g. 1 befestigt. Der Spindelschaft hat ein vorstehendes Ende 26, an dem eine Ringnut ausgebildet ist, in der ein O-Ring 27 sitzt. Der O-Ring wird eingesetzt, nachdem die Kappe über das Ende der Spindel bzw. des Schafte« so weit geschoben worden ist, daß die Ringnut freiliegt 4¹S und die Kappe an einer Verdickung 28 des Schaftes anliegt. Der eingesetzte O-Ring verhindert, daß die Kappe vom Schaft bzw. der Schaft aus der Kappe gezogen werden kann. Di'rch geeignete Formgebung der Verdickung 28 und des mit dieser in Eingriff v) stehenden Abschnittes der Kappe erfolgt die Ausbildung in der Weise, daß entweder die Kappe frei auf dem Ende des Schaftes drehen kann oder daß die Kappe und der Schaft fest miteinander verbunden sind, so daß beim Drehen der Kappe auch die Spindel mitgedreht wird, vi Die letztgenannte Möglichkeit wird für günstiger gehalten, da sie eine genauere Einsteilung ermöglicht.

Ferner ist es ebenfalls nicht unbedingt notwendig, daß die Drehbewegung des Schaftes auf den Dichlkörper übertragen wird; notwendig ist lediglich, daü die t>o Bewegung in Längsrichtung der Bohrung übertragen wird. Allerdings ist es in der Regel einfacher, den Dichtkörper fest mit dem Schaft zu verbinden, wie dies beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt ist. Wenn eine Relativbewegung zwischen dem Dichtkörper und μ dem Schaft verhindert wird, tritt kein oder nur geringer Verschleiß an den inneren kingflanschen auf.

Das in den Fi g. 3 Und 4 dargestellte Absperrventil hat ein Gehäuse I, das im wesentlichen mit dem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele übereinstimmt, die Spindel ist jedoch anders ausgebildet. Die Spindel besteht aus einer Kappe 31, einem Ansatz 32 und einem Verbindungselement 33. Die Kappe kann als Formteil aus einem verhältnismäßig weichen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Polyolefin, hergestellt sein. Der Ansatz besteht aus PTFE, und das Verbindungselement kann aus einem Metall, beispielsweise Messing, gedreht sein oder als Formteil aus steiferem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem glasverstärkten Material, gefertigt sein. Das Verbindungselement weist an jedem seiner Enden jeweils eine konisch zulaufende Krone 34 bzw. 35 auf. Die Kappe hat im wesentlichen die Form eines Pilzes und umfaßt einen äußeren Abschnitt, der auf seiner Innenseite ein Gewinde 36 aufweist und einen vorstehenden Zapfen 37 umgibt, der zumindest an seinem Ende hohl ausgebildet ist. Der Dichtkörper hat eine zylindrische Seitenwandung 38 mit lediglich einem radialen iongflansch 39 auf seiner Außenseite. Am geschlossenen Ende des Dichlkörpers befindet sich ein hohler Vorsprung 40, dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Seitenwandung ist. Der Außendurchmesser des Voijprungs stimmt im wesentlichen mit dem des Zapfens 37 der Kappe überein. Die Seitenwandung hat praktisch über ihre gesamte Länge konstante Dicke und ist so dünn, daß sie elastisch nach innen gebogen werden kann. Am offenen Ende des Dichtkörpers kann dessen Innendurchmesser gegebenenfalls so geändert sein, daß er der Abmessung des Zapfens 37 der Kappe angepaßt ist. Beim Zusammenbau werden die zwei Kronen 34 und 35 des Verbindungselementes in die hohlen Abschnitte des Zapfens 37 bzw. des Vorsprungs 40 eingesetzt, wobei diese hohlen Abschnitte etwas kleinere Innenabmessungen als den Größtdurchmesser der Kronen haben. Die Kappe 31 und der Dichtkörper 32 werden dann so zusammengedrückt, daß die Kronen vollständig in die hohlen Abschnitte eindringen, wobei die offenen End^pn der hohlen Abschnitte hinter den Kronen einschnappen und dadurch die Elemente in ihrer Lage zueinander sichern. Der Vorsprung des Dichtkörpers hat einen verringerten Außendurchmesser, eo daß auf jeden Fatl verhindert wird, daß dl»* Krön- den Vorsprung so weit aufweitet, daß diese etwas in den seitlichen Arm des Gehäuses eindringt und dadurch das Absperrventil blockiert.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schaft der Spindel im wesentlichen vom Verbindungselement gebildet. Der flexible rohrförmige Abschnitt der Seitenwar.dung, der den Ringflansch 30 trägt, wird mit Abstand vom Verbindungselement gehalten und an seinem einen Ende vom Vorsprung sowie an seinem anderen Ende vom Ende des Zapfens 37 der Kappe abgestützt. Die Funktionsweise des Absperrventils gemäß den Fig. i und 4 stimmt im wesentlichen mit der der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispip'e überein.

Die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vom Ausführungsbeispicl gemäß den Fi g. 3 und 4 durch größere Einfachheit, da bei den Aüsführungsbeispielen gemäß den F i g, 5 und 6 das Verbindungselement nicht vorgesehen ist, und zwar ist die Kappe 51 bzw. 61 aus härterem Kunstsloffmaie· rial, beispielsweise glasverstärktefh thermoplastischem Kunststoff, gefertigt. Am Ende des Zapfens 53 bzw. 63 jeder Kappe ist eine Krone 52 bzw. 62 angeformt, die direkt in «inen hohlen Abschnit gepreßt ist, der im

jeweiligen Dichtkörper ausgebildet ist. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 verläuft der Zapfen 53 bis zum Vorsprung 54 des Dichtkörpers und bildet auf diese Weise den Schaft der Spindel. Die Seitenwandung wird vom geschlossenen Ende des Dichlkörpers und von einem radialen Ringflansch 55 an seinen) offenen Ende mit Abstand vom Schaft gehalten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig.6 ist am geschlossenen Endabschnitt 64 des Dichtkörpers eine innere Verlängerung 65 angeformt, die zum offenen Ende des Dichtkörpers ragl und zumindest einen Teil des Schaftes bildet. Die Seitenwandung 66 weist Abstand zur inneren Verlängerung 65 auf und wird an ihrem einen Ende vom geschlossenen Endabschnitt 64 sowie an ihrem anderen Ende vom Zapfen 63 der Kappe abgestützt. Das Ausfiihrungsbeispiel gemäß Fi g. 6 zeigt, daß der Schaft als integraler Bestandteil des Dichtkörpers ausgebildet sein kann. Allerdings ist die Ausführüngsform gemäß Fig.5 grundsätzlich stabiler, und diese Ausführungsform wird daher in der Regel bevorzugt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtung für eine in einer zylindrischen Gehäusebohrung axial verstellbaren Ventilspindel, deren sitzseitiges Ende von einem mit der Spindel verbundenen kappenartigen Dichtkörper mit biegsamer Seitenwandung umgeben ist, die im unverformten Zustand sowohl von der Bohrung als auch vom Spindelschaft beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandung (12) wenigstens einen Längsabschnitt (16; 17) besitzt, der lediglich an seinen Enden gestützt und zwischen diesen mit Hilfe eines außen angeformten radialen Ringflansches (15), der Übermaß bezüglich der Gehäusebohrung (2) aufweist, radial einwärts gegen Biegewiderstand verformbar ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (11, 21, 32) aus Polytetrafluorethylen besteht.