DE3300328C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelrückschlagventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Doppelrückschlagventile mit zwei in Reihe liegenden, gegensinnig wirkenden Rückschlagventilen sind allgemein bekannt. Sie dienen zur Herstellung einer Verbindung z. B. zwischen einem Gasraum und einem Anschlußrohr, wobei bei einer Trennung der Rückschlagventile voneinander ein Verschluß der Öffnungen des Gasraumes und des Anschlußrohres automatisch erfolgt. Es werden somit Fehlbedienungen ausgeschlossen, die zu einem unerwünschten Druckverlust in den miteinander verbundenen Gasräumen führen könnten.

Aus der US-PS 35 86 048 ist ein Doppelrückschlagventil der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung bekannt, bei dem der O- Ring in der Nut einer Bohrung des einen Bauteils angeordnet ist und das andere Bauteil ein zylinderförmiges, in die Bohrung passendes Gegenstück aufweist.

Aus der DE-OS 22 39 516 ist ein Doppelrückschlagventil bekannt, welches als Aufnahmeeinheit eine trommelartige Hülse mit radial bewegbaren Flanschen zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern aufweist, in die die Abgabeeinheit einführbar ist. Eine Ausbildung der Abgabeeinheit als Kegelteil und der Aufnahmeeinheit als Kegelgegenteil dient der Zentrie­ rung. Die Dichtungen sind in dem zylinderförmigen Teil der Bohrung der Aufnahmeeinheit eingelagert.

Aus der DE-PS 22 25 314 ist ebenfalls ein Doppelrückschlagventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem der O-Ring in der Nut eines zylinderförmigen Vorsprungs des einen Bauteils liegt und das andere Bauteil an der Stirnseite mit einer konischen, einen Wulst aufweisenden Fläche als Dichtungsfläche ausgestattet ist.

Diese Doppelrückschlagventeile sind hohen Dichtigkeitsforderungsen nicht gewachsen:

Bei der in der US-PS 35 86 048 dargestellten Vorrichtung wirken auf den O-Ring im geschlossenen Zustand nur geringe radiale Kräfte. Dies kommt durch die Ausgestaltung als Radialdichtung zustande, bei der der O-Ring durch die Vorderkante des in die Bohrung eingeführten zylindrischen Teils radial weggedrückt wird. Die radiale Kraftkomponente, die die Verformung des O-Rings und damit die in der Elastizität des O-Rings gespeicherte, die Dichtungswirkung herbeiführende Kraft bewirkt, muß ausschließlich von einer gewissen Anfasung oder Rundung dieser Kante aufgebracht werden. Durch eine schräge Fläche solch geringen Ausmaßes, die gegen die Dichtung drückt, läßt sich jedoch keine große Verformung O-Rings und somit auch keine hohen Anforderungen genügende Dichtigkeit erreichen.

Auch bei der in der DE-OS 22 39 516 dargestellten Vorrichtung ist die Dichtung so angeordnet, daß nur radiale Kräfte wirken, welche durch die Elastizität des O-Rings innerhalb eines vorgegebenen Preßbereichs erzielt werden, und dadurch die Kraft, welche Dichtungswirkung herbeiführt, in der oben erwähnten Art und Weise begrenzt ist. Da die kegelförmige Ausbildung nur der Zentrierung dient, wird durch sie keine Verbesserung der Dich­ tungswirkung erzielt.

Bei der DE-PS 22 25 314 wird der O-Ring von dem Wulst einer konischen Fläche in eine von der Nut eines zylinderförmigen Vorsprungs und der Stirnseite des Bauteils gebildete Ecke gequetscht. Da die konische Fläche jedoch nicht über den O-Ring - diesen zusammenpressend - hinweggleitet, sondern lediglich mit ihrer wulstartigen Ausbildung gegen diesen drückt, entspricht die dem O-Ring durch Verformung mitgeteilte und in diesem gespeicherte Kraft, die die Dichtungswirkung herbeiführt, der Kraft, mit der die zwei Bauteile, z. B. mittels Anziehen der Überwurfmutter, zusammengepreßt werden. Oder anders ausgedrückt: Eine Erhöhung der die Dichtungswirkung herbeiführenden, dem O-Ring mitgeteilten Kraft durch eine entsprechende Übersetzung findet nicht statt. Ungünstig bei dieser Ausbildung ist noch, daß die Dichtungsfläche zwischen O-Ring und der konischen Fläche durch die wulstartige Ausbildung verringert wird. Je kleiner jedoch die Dichtungsfläche ist, je weniger wird sie hohen Dichtigkeitanforderungen über einen langen Zeitraum gerecht.

Ein weiteres bekannt gewordenes Doppelrückschlagventil besteht aus einem Nutteil, das beispielsweise in einen Flansch einschraubbar ist, und einem Federteil, das mit einem Kupferrohr verbunden werden kann. In jedem der beiden Teile ist ein Rückschlagventil, das durch Federkraft geschlossen wird. Beim Aufeinanderstecken der Teile werden die Ventilkegel aufgedrückt und die Verbindung zwischen Gasraum und Rohr ist hergestellt. Zwischen dem Nut- und Federteil ist eine Metalldichtung in Form einer an dem Federteil befestigten Dichtkante zur Abdichtung nach außen vorgesehen. Zusätzlich ist ein radial dichtender O-Ring vorhanden, der jedoch nur für eine Dichtfunktion während des kurzen Zeitraumes zwischen dem Aufdrücken der Rückschlagventile und dem Wirksamwerden der Metalldichtung beim Kuppelvorgang ausgelegt ist.

Insbesondere bei SF₆-Leistungssschaltern und bei SF₆-isolierten Schaltan­ lagen werden in größerer Anzahl Doppelrückschlagventile eingesetzt. Ein typischer Anwendungsfall ist die Verbindung mehrerer Gasräume mit einem gemeinsamen Druck- oder Dichtewächter. An SF₆-isolierte Schaltanlagen werden sehr hohe Dichtigkeitanforderungen gestellt, insbesondere muß die Dichtigkeit über lange Zeiträume zuverlässig erhalten bleiben. Über einen Zeitraum von Jahren hinweg darf, trotz der Temperaturschwankungen, denen die im Freien, unter zum Teil extremen klimatischen Verhältnissen aufgestellten Schaltanlagen ausgesetzt sind, die Leckrate nur sehr gering sein und die Dichtungen müssen dann noch fähig sein, einer plötzlichen starken Druckerhöhung infolge eines Schaltvorganges standzuhalten.

Die erwähnten Doppelrückschlagventile halten diesen Anforderungen nicht stand:

Das aus der US-PS 35 86 048 bekannte Doppelrückschlagventil ist schon wegen der Ausbildung mit einer Magnetkupplung zur Aufnahme plötzlicher starker Druckanstiege ungeeignet. Desweiteren verfügt dieses Doppelrück­ schlagventil, wie auch die aus der DE-PS 22 25 314 und das aus der DE-OS 22 39 516 bekannten, über eine geringe, auf den O-Ring wirkende Verfor­ mungskraft mit der Folge einer geringen Anpreßkraft der Dichtung auf die Dichtfläche. Durch die geringere Ver­ formung des O-Rings infolge der geringeren Kraft wird nur eine kleine Dichtfläche erzielt mit der Folge, daß nur geringe Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt werden können.

Die erwähnten Doppelrückschlagventile mit Metalldichtung weisen den er­ heblichen Nachteil auf, daß schon äußerst geringe Beschädigungen der Dichtkante zu unzulässig hohen Leckagen Ventile führen. Weiter wurde beobachtet, daß Leckagen nach längerer Standzeit bei zunächst offenbar dichten Ventilen auftraten. Dies kann auf Setzerscheinungen im Bereich der Metalldichtung in Verbindung mit zunächst nicht erkannten Fehlern der Dichtflächen unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen zurückzuführen sein und unterstreicht die Empfindlichkeit dieser Metalldichtanordnung.

Die hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Dichtungen von SF₆-iso­ lierten Schaltanlagen sind deshalb von so großer Bedeutung, weil die Be­ seitigung von nachträglich auftretenden Leckagen vielfach einen unverhält­ nismäßig hohen Aufwand erfordert, da bei den weltweit eingesetzten Anlagen und Schaltern Monteure zur Lokalisierung und Behebung der Leckage oft über weite Entfernungen anreisen müssen. Hinzu kommt die Beeinträchtigung der Sicherheit der Versorgung mit elektrischer Energie, die von der Funktion der Anlagen und Schalter wesentlich abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Doppelrückschlagventil ver­ fügbar zu machen, bei dem eine hohe Dichtigkeit über lange Zeiträume zu­ verlässig erhalten bleibt.

Die Aufgabe wird durch die Ausgestaltung eines Doppelrückschlagventiles gelöst, bei dem eines von zwei zusammenfügbaren Bauteilen als Kegelteil und das andere als Kegelgegenteil ausgebildet ist wobei eine O-Ring-Dich­ tung zwischen den Kegelflächen des Kegelteils und des Kegelgegenteils an­ geordnet ist.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt dadrin, daß beim Schließen des Doppelrückschlagventils eine große Verformungskraft auf den O-Ring ausge­ übt wird. Dadurch wird eine große Verformung des O-Rings und somit eine große Dichtfläche und ein hoher Anpreßdruck erzielt. Weisen beispielsweise Kegelteil und Kegelgegenteil eine Kegelneigung

auf, so ist der auf die Dichtfläche wirkende Anpreßdruck durch die Kraftüber­ setzung von der axialen zur radialen Kraft - fünfmal so groß wie die Kraft, mit der die zwei Bauteile zum Beispiel mittels der Überwurfmutter, zusammengedrückt werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wegen der größeren Dichtfläche Un­ vollkommenheiten der Dichtfläche nicht so schnell zu Undichtigkeiten führen. Von Vorteil ist auch, daß die im Kegelgegenteil liegende Dicht­ fläche, die vorzugsweise dem O-Ring gegenüberliegt, geschützt angeordnet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar wird ein Doppelrückschlagventil mit einem befestigten Anschluß­ kegel im Schnitt gezeigt.

Das Doppelrückschlagventil weist zwei mit 6 bezeichnete Rückschlagventile auf, die gegenseitig wirken und hintereinander liegend, d. h. in Reihe ange­ ordnet sind. Das obere Rückschlagventil 6 ist von einem Kegelteil 1 umgeben und mit diesem über eine Halterung 8 mechanisch fest verbunden. Mit Hilfe einer Überwurfmutter 2 ist an dem Kegelteil 1 ein Kegelgegenteil 5, das das untere Rückschhlagventil 6 umgibt und mit diesem über eine Halterung 9 mechanisch fest verbunden ist, derart befestigt, daß sich die Kegelflächen beider Kegelteile 1 bzw. 5 berühren. Dieses gilt auch für einen kleinen zylinderförmigen Bereich des Kegelteiles 1 und des Kegelgegenteiles 5; in diesem Bereich ist auch ein zusätzlicher Dichtring 3 angeordnet, der in einer an der Innenwandung des Kegelgegenteiles 5 vorgesehenen, nicht näher bezeichneten Nut angeordnet ist. Die eigentliche Dichtung erfolgt jedoch vorzugsweise mittels der O-Ring-Dichtung 4, 4 a, die die Kegelflächen des Kegelteiles 1 und des Kegelgegenteiles 5 abdichtet. Hierbei handelt es sich um einen O-Ring 4, der in einer an der Außenkegelwandung des Kegelteiles 1 angeordneten Nut 4 a geschützt angeordnet ist.

Die konisch ausgeführte Dichtfläche mit der O-Ring-Dichtung 4 und 4 a weist eine günstige Kombination der Vorteile von Axial- und Radialdichtungen auf:

Der O-Ring 4 sitzt einerseits wie bei einer Radialdichtung unverlierbar in der Nut 4 a des Kegelteiles 1, wodurch eine einfache sichere Montage gewährleistet wird. Andererseits läßt sich ähnlich wie bei einer Axial­ dichtung im Vergleich zu einer Radialdichtung eine höhere Pressung des O-Ringes 4 und damit höhere Sicherheit der Abdichtung erreichen.

Während bei einer Metalldichtung zur Erzielung der gewünschten Dichtheit ungewöhnlich hohe Anzugsdrehmomente aufgebracht werden müssen, um eine ausreichende Verformung der metallischen Dichtkante zu gewährleisten, sind die erforderlichen Anzugsdrehmomente bei der Ausführung mit der O-Ring- Dichtung 4 a wegen der um mehrere Größenordnungen höheren Elastizität des O-Ring-Werkstoffes sehr gering. Daraus resultiert einerseits eine beträcht­ liche Montageerleichterung, zum anderen wegen der wesentlich geringeren zu behrrschenden Kräfte die Möglichkeit einer kostengünstigeren Konstruktion. Hinzu kommt, daß bei den hohen Anzugsdrehmomenten einer Metalldichtung immer die Gefahr der Beschädigung von Nachbar-Bauelementen besteht, wenn beim Anziehen nicht genügend gegengehalten wird. In jedem Fall setzt dies eine höhere Sorgfalt bei der Montage voraus mit der Komsequenz von höheren Kosten und geringerer Zuverlässigkeit.

Als Beispiel für ein Anschlußstück ist ein Anschlußkegel 7 vorgesehen, der in eine kegelförmige Bohrung des Kegelgegenteiles 5 eingreift und über diese mit dem Kegelgegenteil 5 mechanisch fest verbunden ist, wobei die kegelförmige Bohrung an dem der Trennstelle des Doppelrückschlagventils gegenüberliegenden Ende angeordnet ist. Im Bereich der Kegelflächen ist eine weitere O-Ring-Dichtung vorhanden, deren Dichtring 10 in einer nicht be­ zeichneten Nut in der Außenwandung des Anschlußkegels 7 gelagert ist.

Eine Trennung der Rückschlagventile und somit beispielsweise ein Verschluß der Öffnungen eines Gasraumes und eines Anschlußrohres in der eingangs beschriebenen Weise erfolgt dadurch, daß die Überwurfmutter 2 vollständig vom Kegelgegenteil 5 gelöst wird. Das Kegelteil 1 läßt sich dann zusammen mit dem oberen Rückschlagventil 6 von dem Kegelgegenteil 5 und dem unteren Rückschlagventil 6 entfernen.

Claims (5)

1. Doppelrückschlagventil mit zwei in Reihe liegenden, gegensinnig wirkenden Rückschlagventilen, insbesondere zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Gasraum und einem Anschlußrohr, wobei bei einer Trennung der Rückschlagventile voneinander ein Verschluß der Öffnungen des Gasraumes und des Anschlußrohres automatisch erfolgt, für vollisolierte, mit Schwefelhexafluorid gefüllte Schaltanlagen, mit zwei Bauteilen, welche jeweils eines der Rück­ schlagventile umgeben und welche mit Anschlußstücken verbunden sind, wobei die Bauteile in trennbarer Verbindung miteinander stehen und zwischen den Bauteilen eine O-Ring-Dichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bauteile als Kegelteil (1) und das andere Bauteil als Kegelgegenteil (5) ausgebildet ist und daß die O-Ring-Dichtung (4) zwischen den Kegelflächen des Kegelteiles (1) und des Kegel­ gegenteiles (5) angeordnet ist.

2. Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die O-Ring-Dichtung (4) als eine in einer Nut (4 a) der Außen­ wandung des Kegelteils (1) liegende O-Ring-Dichtung (4) ausgebildet ist.

3. Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Dichtring (3), der in einer an der Innenwandung des Kegelgegenteiles (5) vorgesehenen Nut angeordnet ist.

4. Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Überwurfmutter (2) zur mechanischen Befestigung von Kegel­ teil (1) und Kegelgegenteil (5) miteinander.

5. Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück des Kegelgegenteiles (5) kegelförmig ausge­ bildet und mit einem Anschlußkegel (7) mechanisch fest verbunden ist, und daß zwischen dem Anschlußstück und dem Anschlußkegel (7) ein Dichtring (10) vorgesehen ist, der in einer Nut in der Außenwan­ dung des Anschlußkegels (7) gelagert ist.