DE2846631C2 - Dichtring - Google Patents

Description

15

20

25

Die Erfindung betrifft einen U-förmigen Dichtring gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Je nach Einsatzgebiet lassen sich die Absperrklappen in solche mit metallischer und nichtmetallischer Abdichtung einteilen. Die nichtmetallischen Abdichtungen sind zwar kostengünstiger und leichter herstellbar, sie sind aber auf niedrige Temperaturen und Drücke beschränkt Dagegen finden die me: illischen Abdichtungen bei hoch beanspruchten Armaturen Anwendung. Die Abdichtung wird z. B. erreicht, indem eine starre Scheibe mit einem genau bearbeiteten Dichtprofil in einen mehr oder weniger steifen Dichtkörper, der im Gehäuse befestigt ist, eintaucht Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion ist die sehr genaue Fertigung der Einzelteile. Darüber hinaus müssen die entsprechenden Wellen und die Klappenscheibe sehr steif und schwer ausgeführt sein. Eine unter dem Mediumdruck erfolgende Durchbiegung der Absperrklappe würde unweigerlich Undichtigkeiten an der metallischen Dichtung bewirken. Infolge der durch die metallische Dichtung hervorgerufenen größeren Reibung in der Absperrklappe müssen auch dickere Wellen zur Drehmomentüber- tragung Anwendung finden. Dies bedingt abei wiederum eine Verengung der Durchlaßquerschnitte innerhalb der Absperrklappe und im Ergebnis schlechtere Durchflußbeiwerte. Eine derartig nachteilige Konstruktion ist in der GB-PS 197 000 dargestellt Die Anpreßkraft der Dichtung soll hier noch durch den Druck des abzusperrenden Mediums unterstützt werden. Zudem weist diese Konstruktion den Nachteil eines geteilten Dichtringes auf, welcher eine unnötige Vergrößerung der Leckage bedeutet.

Aus der US-PS 40 37 819 ist ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechender Dichtring für Absperrklappen bekannt, der aber aufgrund seiner Formgebung nur einer äußerst geringen Deformation ausgesetzt werden darf. Der Dichtring selbst ist in einer Nut des Gehäuses derart eingeklemmt, daß die beiden Schenkel des Dichtringes durch die Federkraft seines U-Profils an die beiden Anlageflächen dichtend angedrückt werden, Da gemäß der Lehre dieser Patentschrift die Deformation des Dichtringes nur sehr gering sein darf, muß der Dichtring in seiner Wandstärke mindestens so stark ausgelegt werden, daß er von dem in der Armatur herrschenden Druck nicht zusammengedrückt werden kann.

Aus der DE-OS 2440698 ist ein U-förmiger Dichtungsring aus Kunststoff bekannt, der zur Aufrechterhaltung seiner Form im Inneren der U-Form mit einer Ringfeder ausgelegt ist Die Ringfeder selbst wirkt der Verformung der an der Klappenscheibe oder am Gehäuse anliegenden Dichtungsfläche des Dichtringes entgegen und ein weiterhin in der U-Form angebrachter Zwischenring verhindert eine übermäßige Zusammenpressung des Dichtringes und stabilisiert ihn gleichzeitig in seiner Nut

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Abdichtsystem zu finden, welches bei hohen Drücken zuverlässig einsetzbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, dab der Dichtring in einer Nut der Klappenscheibe gelagert ist und daß zwischen den Schenkeln des Dichtringes ein inkompressibler Stützkörper zum Abstützen der Schenkel bei Verformung des Dichtringes durch den Mediumdruck lose angeordnet ist

Diese Ausführungsform ermöglicht eine sehr einfache, aber äußerst zuverlässige metallische Abdichtung in beiden Strömungsrichiungen. Infolge der schwimmenden Dichtringlagerung kann der jeweils höhere Mediumdruck auf die Seitenflächen des elastischen metallischen Dichtringes einwirken. Die Seitenfläche wird etwas zusammengepreßt bzw. nach innen gedrückt, eine inkompressible Einlage innerhalb des Ringes gestattet dies nur in einem beschränkten Rahmen und ermöglicht dem Medium bzw. dem höheren Druck den Zutritt in das Innere des U-förmigen Dichtringes. Der sich hier aufbauende Druck preßt den Dichtring in axialer Richtung gegen die Seitenwand der Nut und in radialer Richtung gegen die Sitzfläche.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Schenkeln des U-form<gen Dichtringes und den Seitenwänden der den Dichtring aufnehmenden Nut Dichtungen angeordnet sind. Mittels dieser Maßnahme wird zuverlässig eine Umströmung des Dichtringes ausgeschlossen. Als Dichtungen können sowohl Flach-, Rund- oder ähnliche Dichtungen Anwendung finden.

Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, daß die radiale Dichtfläche des U-förmigen Dichtringes durch die Sitzfläche der zugehörigen Absperrklappe kalibriert ist, wird noch die Abdichtwirkung erheblich verbessert Bei doppelexzentrisch gelagerten Absperrklappen, z. B. bei denen die im Gehäuse eingearbeitete Dichtfläche als Kugelkontur ausgebildet ist, deren Mittelpunkt auf der Ebene der Wellenmitte im Mittenkreuz der Durchgangsbohrung liegt, läßt sich die Kalibrierung sehr leicht bewerkstelligen. Der U-förmige Dichtring hat im allgemeinen von der Herstellung her eine bogenförmige Umlenkzone mittels derer die Anlage an der Sitzfläche des Gehäuses erfolgt. Sitzfläche und Dichtring sind nun so dimensioniert, daß der Diehtring ein geringes Übermaß besitzt.

Beim erstmaligen Eintauchen in die Sitzfläche erfolgt nun eine Kalibrierung des Diclitringes. Die ursprüngliche bogenförmige Anlagefläche des Dichtringes paßt sich genau der Kontur der Sitzfläche an. Da das zu verwendende Material vorteilhafterweise eine gewisse Federwirkung besitzen soll, liegt nach der Kalibrierung

eier Dichtring immer unter der Wirkung seiner Federkraft an der Sitzfläche an. Die durch das abzusperrende Medium erfolgende Druckunterstützung der Dichtung, bewirkt dann nur noch eine Erhöhung der Flächenpressung, Mittels der Kalibrierung des Dichtringes wird eine großflächigere Anlage der abzudichtenden Teile erreicht

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 einen Schnitt durch eine geschlossene doppelexzentrische Abdichtklappe mit einer metallischelastischen Abdichtung, die

Fig.2 einen Schnitt durch die Abdichtpartie zwischen Gehäuse und metallisch-elastischer Abdichtung vor dem erstmaligen Schließen der Armatur und die

Fig.3 einen Schnitt durch die geschlossene und kalibrierte Abdichtpartie.

In der Fig. 1 des Ausführungsbeispiels wurde eine doppelexzentrische Absperrklappe mit einem - erfindungsgemäßen Dichtring gewählt und im Schnitt dargestellt Im Gehäuse 1 sind eine Welle 2 sowie ein Wellenzapfen 3 angeordnet, von denen die Klappenscheibe 4 angetrieben bzw. gehalten wird. D-as Gehäuse 1 ist mit einer als Kugelkontur ausgebildeten Dichtfläche 5 für den Dichtring 6 ausgerüstet Die Dichtfläche 5 ist Teil einer Kugel, deren Mittelpunkt auf der Ebene der Wellenmitte im Mittenkreuz der Durchgangsbohrung liegt

Der Dichtring 6 ist am Umfang der Klappenscheibe 4 in einer Nut 7 angeordnet welche von der Klappenscheibe 4 und einem daran mit Schrauben 8 befestigten Ring 9 gebildet wird. Innerhalb der Nut 7 liegt der U-förmige Dichtring 6, in dessen Innern ein inkompressibler Stützkörper 10 eingelegt ist Zwischen den Seitenwänden der Nut 7 und den Schenkeln des U-förmigen Dichtringes 6 sind in diesem Fall Flachdichtungen 11 vorgesehen. Ein Dichtring 12 verhindert zwischen dem Ring 9 und der Klappenscheibe 4 ein Durchströmen. Die Wirkungsrichtung des Mediumdrukkes zeigen die Pfeile »A«ur\d »B«.

Die Fig.2 zeigt einen vergrößerten Ausschnnitt durch die Abdichtpartie einer geöffneten und erstmals zu schließenden Absperrklappe. Von der Herstellung her hat der U-förmige Dichtring 6 hier noch eine kreisförmige Umlenkzone 13, Die F i g, 3 j?eigt, wie der Dichtring 6 beim erstmaligen Eintauchen in die zugehörige Dichtfläche 5 auf seine endgültige Form kalibriert wird. Der im Außendurchmesser größere Dichtring 6 ist in seine Dichtfläche 5 hineingepreßt wobei sich die Umlenkzone 13 der Kugelkontur der Dichtfläche anpaßt Die Verformung ist bleibend und gewährleistet infolge der Rückfederungswirkung des Materials eine gleichförmige Anlage des Dichtringes 6 an der Dichtfläche 5.

Die druckunterstützte Abdichtung kommt folgendermaßen zustande: Wirkt der Mediumdruck aus Richtung »A«, dann legt sich der Schenkel 14 an den Stützkörper

is 10 an und das Medium gelangt in den durch die Nut 7 und den Dichtring 6 gebildeten Raum, bis sich in demselben der gleiche Mediumsdruck aufgebaut hat wie auf der Seite »A« der Klappe. Der nicht dichtend ausgebildete Stützkörper ermöglicht einen störungsfreien Druckaufbau innerhalb des Dichtringes. Infolge der Inkompressibilitäi des Stützringes 10, der einstückig oder mehrstückig ausgebildet ist' ^nn der Dichtring 6 nicht zusammengepreßt, sondern nur elastisch verfonr.t werden. Die hier gewählten Flachdichtunjjen 11 verhindern zuverlässig, daß der Dichtring 6 von A nach B umströmt werden kann. Der Schenkel i5 liegt aufgrund des im Dichtring herrschenden Differenzdrukkes dichtend an der Flachdichtung 11 an. Sollte der höhere Mediumdruck auf der Seite B vorherrschen, dann würde der Schenkel 14 in Verbindung mit der Flachdichtung 11 eine Umströmung verhindern.

Die gleichwetige zuverlässige Abdichtung in beiden Strömungsrichtungen kommt folgendermaßen zustande: Infolge der Elastizität des Dichtringes kann bei einer Druckbeaufschlagung von der Seite A, die die Klappenscheibe 4 mit dem Dichtring 6 von der Dichtfläche 5 wegdrückt, der Dichtring durch Veränderung seines äußeren Durchmessers aufgrund des im Innern des Dichtringes anstehenden Druckes die vergrößerte Toleranz ausgleichen.

Wirkt der Druck von der Seite B, wird die Klappenscheibe mit dem Dichtring in die Dichtfläche hbeingedrückt Der Dichtring gibt wie eine Feder nach, so daß eine Erhöhung des Drehmomentes nicht eintritt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. U-förmig..- druckunterstützt abdichtender, einstöckig aus dünnem Metall bestehender, in axialer und radialer Richtung verformbaren in einer Nut schwimmend gelagerter und im Ruhezustand mit seinem Scheitel federnd an dem ihm gegenüberliegenden Sitz anliegender Dichtring für drehbar gelagerte Absperrklappen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (6) in einer Nut (7) der Klappenscheibe (4) gelagert ist und daß zwischen den Schenkeln (14,15) des Dichtringes (6) ein inkompressibler Stützkörper (10) zum Abstützen der Schenkel bei Verformung des Dichtrings durch den Mediumdruck lose angeordnet ist

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schenkeln (14, 15) des U-förmigen Dichtrings (6) und den Seitenwänden der den Dichtring (6) aufnehmenden Nut (7) Dichtungen (11) angeordnet sind.

3. Dichtrin-g, nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dichtfläche des U-förmigen Dichtrings (6) durch die Dichtfläche (5) der zugehörigen Absperrklappe kalibriert ist

to