DE3024589C2 - Absperrklappe - Google Patents

Description

a) der Haltering (14) greift mit einem Haltevorsprung unmittelbar am Metallstützring (19) an und der halteringseitige U-Profilschenkel (23) weist zum Haltering (14) hin Spiel auf, das eine begrenzte Beweglichkeit dieses Schenkels zuläßt.

b) die am Ende des halteringseitigen U-Profilschenkels (23) vorgesehene Nase (24) greift mit Spiel in '.>ne Nut (25) des Halteringes (14) ein,

c) als Schraubenfederring ist eine aus einem Flachband gewickelte, im vVindungsquerschnitt kreisrunde Feder (i7) vorgesehen, deren Zylindermantel durch die Brei.seite des Flachbandes gebildet wird,

d) der Stützring (19) ist mit einer nach innen gekrümmten Abstützfläche (20) für die Flachbandfeder (17) versehen, die zusammen mit der Innenkontur des U-förmigen Dichtringes (12) einen im Querschnitt ovalen, die Flachbandfeder (17) umhüllenden Freiraum (21) bildet, dessen große Ovalachse annähernd parallel zur kegelmantelförmig ausgebildeten, sich zur Seite des fest eingespannten U-Profilschenkels (22) hin erweiternden Gehäusesitzfläche (16) verläuft.

2. Absperrklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (12) am Übergang vom fest eingespannten U-Profilschenkel (22) zum U-Profilboden (18) eine einen Versteifungsrand (27) bildende Werkstoffanhäufung aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Absperrklappe mit einem am Klappenscheibenrand befestigten und im Querschnitt U-förmigen Dichtring, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs i beschrieben worden ist.

Bei einer derartigen aus der DE-OS 24 40 698 bekannten Absperrklappe sind die beiden radial nach innen gerichteten U'Profilschenkel des Dichtringes, zwischen denen der metallische Stützring für den Schraubenfederring eingeklemmt ist; fest zwischen der Klappenseheibe und dem Haltering eingespannt, so daß der am Gehäusesitz zur AnInge kommende U-Profilboden des Dichtringes die beim Einfahren der Klappenscheibe in den Gehäusesitz auftretenden Deformationen allein aufnehmen muß. Infolge der geringen Elastizität des Polytetrafluoräthylens können dadurch an den Obergangsstellen zwischen Schenkeleinspannung und U-Profilboden besonders bei höheren Mediumtemperaturen plastische Verformungen auftreten, die den U-Profilboden quetschen und abflachen und

ίο die Vorspannkraft der Dichtung reduzieren, so c=aß es zu Undichtheiten kommt. Auch besteht die Gelahr, daß der U-Profilboden bei der Deformation an den Übergangsstellen abgeschert wird.

Eine zusätzliche Verformung des U-Profilbodens bzw. eine nachteilige Beeinträchtigung der Dichtwir- !'.ung kann bei dieser bekannten Absperrklappe noch durch die im Bereich des Schraubenfederringes eingeschlossene Luft entstehen, wenn durch Temperaturänderungen des Mediums und die dadurch bedingten Änderungen des eingeschlossenen Luftvolumens Druckunterschiede im Innern des Dichtringes auftreten. Bei innerem Überdruck stützt sich nämlich der U-Profiiboden während des Schließvorganges nicht gleichzeitig am ganzen Gehäusesitz ab, sondern die Anlage wandert ausgehend vom Achsbereich nach oben und unten weiter, so daß die Druckluft von den anliegenden U-ProFilbodenbereichen in die noch nicht eingespannten Bertiche verdrängt wird und dort den Dichtringwerkstoff überbelasten kann. Außerdem be-

JO sitzt der Schraubenfederring bei dieser bekannten Absperrklappe vorgespannte, schräggestellte Windungen, die durch die Dichtkräfte infolge der Torsionsbelastung weiter geneigt werden. Die Rückstellkraft dieser schräggestellten Schraubenfederwindungen ist jedoch gering, so daß die Dichtung nicht für höhere Mediumdrücke geeignet ist.

Aus der DE-OS 26 05 189 ist eine andere Absperrklappe bekanntgeworden, bei der der Dichtnng nicht am Rand der Klappenscheibe, sondern im Klappengc hause befestigt ist und im Querschnitt auch keine U-Form mit parallel zueinander liegenden U-Profilschenkeln aufweist. Vielmehr besitzt dieser Dichtnng einen verhältnismäßig dünnwandigen, mehrfach abgebogenen Bandquerschnitt. Dieses abgebogene Bandprofil ist nur an seinem äußersten Bandende fest im Klappengehäuse eingespannt und ragt über das Mehrfache der Einspannlänge frei beweglich in eine große Gehäuseausnehmung hinein. In dieser Gehäuseausnehmung ist auch ein Schraubenfederring vorgesehen. der den im Querschnitt bandförmigen Dichtring im mittleren abgebogenen Bereich abstützt. Dieses Dichtbandprofil ist infolge seiner allseitigen Beweglichkeit b'ji hohen Anpreßkräften und bei hohen Mediumdifferen/drücken starken Verformungen ausgesetzt, die besonders bei gleichzeitigem Auftreten höherer Temperaturen hauptsachlich an den Abbiegestellen bleibende Verquetschungen oder sogar ein Abreißen des Dichtbandes verursachen können. Zwar besitzt dieses abgebogene Bandprofil an seinem frei beweglichen, am Klappenscheibenrand anliegenden Bandende eine rechtwinklig abg:kröpfte Nase, die in eine Gehäusenut eingreift, jedoch %ann diese Nase bleibende Verformung gen des Dichtringwerkstoffes nicht verhindern, da das Baridpfofil bis auf die kurze Einspannstelle allseits ein-än erheblichen Freiraum zum Gehäuse hin hat. Abgesehen hiervon liegt der Schraubenfederring nur linienförmig an dem abgebogenen Dichtbandprofil an, so daß sich die Schraubenfederwindungen besonders bei höheren TeIm^

peraturen und damit weicher werdendem Werkstoff tief in den Dichtringwerkstoff einpressen und den Dichtring dadurch beschädigen können.

Aus der DE-OS 28 28 238 ist ferner eine Absperrklappe mit einem an der Klappenscheibe befestigten und im Querschnitt U-förmigen Dichtring bekannt, dessen beide U-Profilschenkel jedoch nicht radial nach innen, sondern parallel zur KJappenlängsachse gerichtet sind, so daß sich ein seitlich offenes U-Profil ergibt, dessen innenliegender M-Profilschenkel fest zwischen der Klappenscheibe und dem Haltering eingespannt ist, während der äußere am Gehäusesitz anliegende und nicht eingespannte U-Profilschenkel eine frei bewegliche Dichtlippe bildet. Diese bekannte Klappenabdichtung ist für mittlere Medium- und Anpreßdrücke geeignet, da die bewegliche Dichtlippe bei sehr hohen Differenzdrücken infolge dei kurz vor der Schließstellung oder beim Öffnen der Klappenscheibe auftretenden hohen Spaltgeschwindigkeiten nach außen aufgebogen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Dichteinrichtung der Absperrklappe so auszubilden, daß bleibende Verformungen und Quetschungen des Dichtringwe-kstorfes vermieden werden und eine einwandfreie beidseitige Abdichtung auch bei hohen Differenzdrücken gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Dadurch, daß nur der an der Klappenscheibe anliegende U-Profilschenkel des Dichtringes über den unmittelbar am Metallstützring angreifenden Haltering fest zwischen der Klappenscheibe und dem Metallstützring eingespannt ist, während der halteringseitige U-Profilschenkel zum Haltering hin Spiel auhveist, das eine begrenzte Beweglichkeit dieses Dichtringschenkels zuläßt, wird einerseits der halteringseitige. begrenzt bewegliche U-Profilschenkel durch die Einwirkung der Flachbandfeder zusammen mit dem U-Profilboden mit hoher Dichtkraft ständig federnd gegen den Gehäusesitz gepreßt nd andererseits wird ein Herausziehen dieses weit in die Klappenscheibe hineinragenden, nur begrenzt beweglichen und durch die Nase zusätzlich am Haltering gesicherten U-Profilschenkels auch bei sehr hohen Differenzdrücken ausgeschlossen.

Durch die federnde Anpressung des U-Profilbodens mit dem hulteringseitigen U-Profilsohenkel an den Gehäusesitz werden alle Verformungen auch bei sehr hohen Differenzdrücken und höheren Temperaturen elastisch aufgefangen, so daß keine bleibenden Schäden am Dichtring auftreten kö.men. Die hohe Anpreßkraft der Flaclibandfeder wird durch die sich mit der Breitseite djs Flachbandes am Dichtring und am Stützring abstützenden Federwindungen erzielt, die durch ihre breite Auflagefläche kippsicher stehen und sich unter de* Einwirkung der Anpreßkräfte nicht schräg stellen können, sondern die aus ihrer Kreisform zu einem Oval zusammengedrückt werden und hierbei in den durch die gekrümmte Abstüt/fläche des Stützringes und die Innenkontur des U-förmigen Dichtringes gebildeten ovalen Freiraum ausweichen können. Ein solches Federwindungsoval besitzt eine wesentlich höherej die Anpreßkräfle erzeugende Federsleifigkeit als eine sich unter der Belastung schräg stellende Federwindung, und die Flachbandfeder läßt sich ohne Vorspannu'iij» in die Klappenscheibe einbauen.

Dadurch, daß die große Ovalachse des im Innern des Dichtringes liegenden Frilraumes annähernd parallel ?ur kegulmaniolföriniijcn Ciehiiiisesii/fläche verläuft, legt sich die Flachbandfeder in Richtung der Anprelikräfte über große Urrfangsabschnitte flächig an den Dichtring und den Stiitzring an und kann bei der ä elastischen Verformung quer hierzu ausweichen. Durch die breiten Flachbandwindungen wird ein nach außen nahezu geschlossener ebener Federaußenmantel erzielt, so daß sich die Federwindungen auch nicht in den weicheren Dichtringwerkstoff eindrücken und plastisehe Verformungen hervorrufen können. Da die Gehäusesirzfläche sich zur Seite des fest eingespannten U-Profilschenkels hin erweitert, wird die einwandfreie Abdichtung unabhängig davon gewährleistet, ob der Mediumdruck von der einen oder anderen Seite an der Klappenscheibe ansteht. Steht Druck auf der erweiterten Gehäusesitzseite an, drückt er die Klappenscheibe durch das vorhandene Lagerspiel fester in den kegelförmigen Sitz und unterstürzt dadurch die Abdichtwirkung, während bei entgegengesetzter Druckrichtung der mit Spiel eingebaute bewegliche U-Profilseiienkel zusammen mit dcrr· U-Profilboden vom Mediiim.-Inirk hinterwandert urv' im Sinne einer Dichtkrafterhöhung zusatzlich gegen den Gehäusesitz gepreßt wird.

Durch den Versteifungsrand gemäß Patentanspi jch 2 erhält der U-förmige Kunststoff-Dichtring am Übergang zum fest eingespannten U-Profilschenkel eine höhere F.igensteifigki-it. so daß das U-Profil selbst einen Teil der Anpreßkraf'e aufnehmen kann und nur der U-Profilboden mit dem beweglichen U-Profilschenkel im Bereich der Dichtfläche durch die Flachbandfeder abgestützt wird.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das die Zeichnung erkennen läßt, und zwar zeigt

F i g. I eine mit der erfindungsgemäßen Dichteinnchtung versehene Absperrklappe im Querschnitt in Klappenoffenstellung.

F i g. 2 die Dichtpartie der Absperrklappe nacn Fig. 1 in vergrößertem Maßstab in Klappenschheßstcllung.

Die dargestellte Absperrklappe besteht aus dem mit dem Gehäusesitz I versehenen Klappengehäuse 2. in dem die Klappenscheibe 3 über ihre exzentrischen Naben 4 und die hierin eingreifenden Wellen 5 und 6 drehbar gelagert ist. Der nicht gezeigte Klappenantrieb erfolgt über die Welle 5 und zur Lagerung der Wellen 5 und 6 sind die Wellennaben 7 und 8 des Klappengehäuses 2 mit Lagerbüchsen 9 und IO versehen. Die Klappenscheibe 3 trägt an ihrem Rand 11 einen im Querschnitt U-förmigen Dichtring 12. der zwischen dem mit Schrauben 13 an der Klappenscheibe 3 befestigten Haltering 14 und der Stützfläche 15 der Klappenscheibe 3 eingespannt ist.

Der Dichtring 12 besteht aus einem gegen höhere Temperaturen beständigen Kunststoff, wie z. B. Polytetrafluoräthylen. Da 'Jerartige Dichlnngwer!.stoffe eine geringe Elastizität besitzen, wird die elas'ische Anpressung des Dichtringes 12 an die kegelstumpfförmige Gehäusesitzfläche 16 durch einen in den Dichtring 12 eingelegten Schraujenfederring 17 unterstützt, dessen im Querschritt kreisrunde Windungen durch Aufwikkeln eines Flachbandes erzeugt werden. Die Breitseite des Flachbandes bildet hierbei die Au|3ert.nantelfläche des Federringes 17, so daß die einzelnen Federwindungen kippsicher zwischen dem U-Profilboden 18 des Dichtringes 12 und einem Metallstützring 19 eingespannt sind! Der Metallstützring 19 besitzt eine nach innen gekrümmte Abstiitzfläche 20, die zusammen mit

der Innenkontur des Dichtringes 12 einen ovalen Freiraum 21 für den Federring 17 begrenzt, dessen ovale Erslreckung schräg verläuft und annähernd parallel zur kegelförmigen Gchäusesifzfläche 16 liegt.

Der an der Stützfläche 15 der Klappenscheibe 3 anliegende eine U-Profilschenkel 22 des Dichtringes 12 ist über den Haltering l4 fest zwischen dem Meiallslülzring 19 und der Klappenscheibe 3 eingespannt, während der andere U-Profilschenkel 23 mit dem U-Profilboden 18 eine bewegliche Dichtlippe bildet. Zu diesem Zweck ist zwischen dem U-Pröfilschenkel 23 und deni Haltering 14 ein geringes Spiel vorhanden. Damit ein Herausziehen des beweglichen ,U-Profilschenkels 23 aus dem Haltering 14 vermieden wird, trägt der Ü-Profilschenkel 23 eine Nase 24, die in eine mit Spiel versehene Nut 25 des Halteringes 14 formschlüssig eingreift. Die kegclmantelförmige Gehäusesitzfläche 16 erweitert sich zur Seite des fest eingespannten U-Profilschenkels 22 hin, so daß eine einwandfreie Abdichtung unabhängig davon gewährleistet ist, ob der Mediumdruck von der einen oder anderen Seile an der Klappenscheibe 3 ansteht.

Im Bereich der Stützfläche 15 besitzt die Klappenscheibe 3 zwei Ringschneiden 26, die in den fest eingespannten U-Profilschenkel 22 des Dichtringes 12 eingreifen und diesen Schenkel dadurch fest mit der

in Klappenscheibe 3 verklammern. Am Übergang vom fest eingespannten U-Profilschenkel 22 zum U-Pfofilboden 18 ist der Dichtring 12 mit einem durch Werkstoffanhäufung gebildeten Versteifungsrand 27 versehen, der deni Kunststoffdichtring eine höhere Profileigensteifigkeil gibt, die einen Teil der Anpreßkräfte aufbringen kann.

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Absperrklappe mit einem am Klappenscheibenrand befestigten und im Querschnitt U-förmigen Dichtring mit radial nach innen gerichteten U-Profilschenkeln, der mit seinem an der Stützfläche der Klappenscheibe anliegenden U-Profilschenkel von einem metallischen Haltering fest zwischen der Klappenscheibe und einem zwischen den U-Profilschenkeln eingelegten Metallstützring eingespannt ist und aus einem gegen höhere Temperaturen beständigen Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen besteht, wobei der Dichtring mit seinem U-Profilboden dichtend am Gehäusesitz zur Anlage kommt, innen einen zwischen dem U-Profilboden und dem Stützring eingelegten metallischen Schraubenfederring trägt und am Ende des halteringseitigen U-Profilschenkels mit einer in eine Vertiefung des Halteringes eingreifenden-Nase versehen ist. gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: