DE3631447C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenschieber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston valve according to the preamble of Claim 1.
Aus der EP-PS 01 50 780 ist ein Kolbenschieber mit einem zylindrischen, axial verstellbaren Kolben bekannt, der in Schließstellung unter Zwischenschaltung eines Weichstoff-Dichtungsrings mit dynamisch abdichtenden Zylinderflächen eine Gehäusebohrung im Strömungskanal abdichtet. Wenn man hierbei einen bekannten Weichstoff-Dichtungsring aus expandiertem Graphit verwendet, führt er einerseits in vielen Fällen zu hohen Reibwerten und andererseits zu ungenügender Erosionsfestigkeit, wenn er strömendem Medium ausgesetzt ist. Solche Dichtungsringe weisen eine zu niedrige Dichte auf und werden durch Formpressen eines zur Achse koaxialen Wickels einer Graphitfolie mit etwa der Breite der Ringhöhe hergestellt. Mit einem derartigen Dichtungsring zur Abdichtung der Gehäusebohrung ausgestattete Kolbenschieber haben eine relativ geringe Lebensdauer auch dann, wenn eine sogenannte Nachdichtung möglich ist, bei der der Dichtungsring bei Auftreten von Undichtigkeit axial zusammengepreßt wird. Dieses axiale Zusammenpressen bei der Produktion oder beim Nachdichten bewirkt ein unkontrolliertes Ausknicken der einzelnen Lagen des Wickels, so daß Inhomogenitäten entstehen, die die Lebensdauer negativ beeinflussen. Außerdem erhöht sich bei jedem Nachdichten die Betätigungskraft, weil die innerste Lage des Wickels ebenflächig, insbesondere auch mit unterschiedlicher, örtlich stark überhöhter Pressung an dem Kolben anliegt. Bei Anströmung lösen sich leicht Teilchen ab.From EP-PS 01 50 780 a piston valve with a cylindrical, axially adjustable piston known in the closed position with the interposition a soft material sealing ring with dynamically sealing cylinder surfaces seals a housing bore in the flow channel. If you do this uses a known soft sealing ring made of expanded graphite, in many cases it leads to high friction values on the one hand and on the other hand insufficient erosion resistance when exposed to flowing media. Such sealing rings have a too low density and are caused by Compression molding of a graphite foil roll coaxial to the axis with approximately the Width of the ring height made. With such a sealing ring for sealing the piston valve fitted in the housing bore have a relative short service life even if so-called re-sealing is possible in which the sealing ring is axially compressed when a leak occurs becomes. This axial compression during production or during re-sealing causes an uncontrolled buckling of the individual layers of the roll, so that inhomogeneities arise that negatively influence the service life. In addition, the actuating force increases with each re-sealing because the innermost layer of the winding flat, in particular also with different locally excessive pressure is present on the piston. When inflow particles easily come off.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kolbenschieber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der die Vorteile von expandiertem Graphit als Dichtwerkstoff, nämlich die weitgehende Unabhängigkeit von der Betriebstemperatur, ausnützt, ohne dessen Nachteile, wie zu hohe Reibwerte und ungenügende Erosionsfestigkeit, in Kauf nehmen zu müssen.The object of the invention is therefore a piston valve according to the preamble of claim 1 to provide the benefits of expanded graphite as sealing material, namely the extensive independence from the operating temperature, exploits, without its disadvantages, such as excessive friction and insufficient Resistance to erosion.
Diese Ausgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This edition is in accordance with the characterizing part of claim 1 solved.
Der erfindungsgemäße Kolbenschieber ist bei geringer Betätigungskraft praktisch nachziehfrei und hat eine befriedigende Lebensdauer, weil die einzelnen verformten Blähgraphitteilchen genügend hohe Dichte aufweisen und nicht mit einer Fläche am Kolben anliegen. Da bei ist unter "Pulver" unverarbeitetes Graphitexpandat zu verstehen, auch wenn es bereits einem Verdichtungsvorgang unterworfen war, jedoch kein gemahlener Abfall, aber gegebe nenfalls mit pulverförmigen oder körnigen Beimengungen, z.B. Füllstoffen.The piston valve according to the invention is at a low actuation force practically free of streaks and has a satisfactory service life, because the individual deformed expanded graphite particles sufficiently high density have and do not lie flat against the piston. There at is unprocessed expanded graphite under "powder" understand, even if it's already a compression process was subject, but not ground waste, but given if necessary with powdery or granular admixtures, e.g. Fillers.
Der Dichtungsring kann dabei im Gehäuse oder im Kolben angeordnet sein. Dabei kann er bereits mit der gewünschten Dichte in den Schieber eingebracht und dort im Gehäuse oder Kolben abgedichtet unverschieblich festgehalten sein. Ande rerseits ist es auch möglich, den Dichtring mit einer gerin geren Dichte zu fertigen und ihn erst nach dem Einbau im Ge häuse oder Kolben zusätzlich auf die gewünschte Dichte zu pressen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ge stanzte Lamellen zum Aufbau des unteren Dichtungsringes ver wendet werden, die nicht vor dem Einbau formgepreßt werden, weil dann die Anpassung auf die genauen Durchmesserverhält nisse bei der Montage erfolgen kann.The sealing ring can be in the housing or in the piston be arranged. He can already do with the desired one Density introduced into the slide and there in the housing or Piston sealed be held immovable. Ande on the other hand, it is also possible to use a sealing ring low density and only after installation in the Ge housing or piston to the desired density press. This is particularly advantageous if ge punched lamellas to build up the lower sealing ring are used that are not compression-molded before installation, because then the adjustment to the exact diameter ratio nisse during assembly.
Wenn ein Kolbenschieber ein zusätzliches ringförmiges Dichtelement aufweist, das ebenso wie der Dichtungsring in die Gehäusebohrung eingelassen ist und zur Abdichtung nach außen mit dem Kolben zusammenwirkt, kann dieses Dichtelement eine geringere Dichte aufweisen, weil damit der Reibungswi derstand zusätzlich vermindert wird.If a spool has an additional annular Sealing element that, like the sealing ring in the housing bore is embedded and for sealing this sealing element can interact with the piston on the outside have a lower density because the friction wi the level is further reduced.
Um die Erosionsfestigkeit weiter zu verbessern, kann der Dichtungsring mit einem Schutzring abgedeckt sein, der zum Nennmaß der dynamisch abdichtenden Dichtringfläche oder der Gegenfläche im Durchmesser ein Spiel von maximal 1 mm aufweist. Dadurch ist es im Rahmen der erfindungsgemäß vor geschriebenen Grenzen möglich, eine relativ geringe Dichte zu wählen, weil dann die beim Öffnen und Schließen des Ventils gefährdete Dichtringkante durch den Schutzring geschützt ist. Dieser kann entweder im Kolbenschieber durch einen Bestand teil desselben, z.B. ein Distanzstück, gebildet sein; vor teilhaft ist aber ein gesonderter Ring mit der Stirnseite des Dichtungsringes verbunden.To further improve erosion resistance, the sealing ring must be covered with a protective ring which to the nominal dimension of the dynamically sealing sealing surface or the counter surface in diameter a maximum of 1 mm having. As a result, it is within the scope of the invention written limits possible to a relatively low density choose because then when opening and closing the valve end of the sealing ring is protected by the protective ring. This can either be in the piston valve through a stock part of it, e.g. a spacer, be formed; before but a separate ring with the end face of the Sealing ring connected.
Andere vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Other advantageous developments of the subject of Invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand des in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Kolbenschiebers näher erläu tert.The invention is now based on the in the drawing piston spool according to the invention illustrated tert.
Der dargestellte Kolbenschieber ist ein Durchgangs ventil mit einem im Gehäuse 1 ausgebildeten Strömungskanal 1′, der von einem Dichtungsring 2 umschlossen ist. Dieser kann in der dargestellten Schließstellung mittels eines ein geschobenen Kolbens 3 abgeschlossen werden, der mittels einer drehbar verbundenen Spindel 4 verschiebbar ist. Die Spindel ist mittels eines Gewindestücks 5 eines Oberteils 6 über ein Handrad 7 axial verstellbar. Das Oberteil 6 ist mittels Stiftschrauben 8 am Gehäuse 1 fest verschraubt, wobei ein rohrförmiger Fortsatz 6′ in eine Bohrung 11 des Gehäuses reicht, welche auch den Dichtungsring 2 aufnimmt, sowie ein käfigartiges Distanzstück 9 und ein ringförmiges Dichtelement 10 zur Abdichtung nach außen aufweist. Dabei weist die Boh rung 11 im Bereich des Dichtelementes 10 und des Distanz stückes 9 einen größeren Durchmesser auf, als im Bereich zur Aufnahme des Dichtungsringes 2. Die so gebildete Schulter hat eine Höhe, die mindestens der Höhe des Dichtungsringes im Anlieferzustand entspricht. Das Distanzstück 9 hat einen in diese Bohrung kleineren Durchmesser reichenden Ansatz, so daß bei Anziehen der Stiftschrauben bis zum Anschlag des Ober teiles 6 am Gehäuse 1 das Distanzstück 9 mit dem äußeren Durchmesser an der Bohrungsschulter aufsitzt und den Dich tungsring in festgelegter Höhe und der entsprechenden Dichte festhält. Da das Dichtungselement 10 eine größere Breite hat, kann es zum Toleranzausgleich zusammengepreßt werden, ohne einerseits infolge der geringeren Dichte einen zu großen Reibungswiderstand am Kolben zu bewirken, aber andererseits den Dichtungsring 2 mit größerer Flächenpressung sicher festzuhalten. Auf diese Weise kann die Dichte des Dichtungs ringes genau eingehalten werden, wodurch ein geringer Rei bungswiderstand bei guter Abdichtung gesichert ist. Der Dichtungsring 2 weist die anmeldungsgemäß höhere Dichte auf, damit er ausreichend gegen Erosion gesichert ist. Der Ring besteht beim dargestellten Beispiel aus expandiertem Graphit, der direkt als Pulver (Granulat) mit größerer Höhe gepreßt wurde und beim Verschrauben des Oberteils in seine Anschlag stellung zur erforderlichen Höhe gepreßt wurde. Es ist na türlich auch möglich, den Ring direkt in die gewünschte End höhe zu pressen, wobei beim Zusammenbau die Rückfederung des Ringes zum Teil oder zur Gänze ausgeglichen werden muß. Dies ist auch beim Aufbau des Ringes aus gestanzten Ringlamellen möglich, vorzugsweise wird der Ring jedoch höher, d.h. mit geringerer Dichte eingebaut, damit er bei eingeschobenem Kolben durch das Oberteil axial gepreßt und hierdurch radial verformt die genauen Kolbenabmessungen annimmt. Vor Einbau des Dichtungsrings kann vorteilhaft zur Gewährleistung einer guten Abdichtung relativ zum Kolben ein Untermaß von max. 0,2 mm vorgesehen werden. Bei größerem Untermaß und bei der die angestrebten Eigenschaften gewährleistenden Dichte besteht sonst die Gefahr, daß der Ring bei der Bewegung des Kolbens beschädigt wird. Der Dichtungsring 2 weist oben und unten an der Stirnseite einen Schutzring 2′ auf, dessen Innendurch messer nur wenig größer als der des Kolbens 3 ist, damit beim Austreten des Kolbens aus dem Ring keine Beschädigungen durch das bei geringer Spaltbreite sehr schnell strömende Medium entstehen können. Dies gilt für den oberen Schutzring. Der untere Ring hat die gleichen Dimensionen wie der obere und gewährleistet eine einfache Demontage des unteren Dichtungs ringes. Gleichzeitig ist gesichert, daß der Dichtungsring nicht falsch eingebaut werden kann. Da Verklebungen im Dich tungsring möglichst vermieden werden sollen, weisen die Schutzringe 2′ nagelartige Elemente auf, die in das Graphit material eingebettet sind. Zur Sicherung gegen Loslösen kön nen diese nagelartigen Verbindungselemente auch Widerhaken aufweisen. Statt Schutzringe vorzusehen, ist es natürlich auch möglich, das käfigartige Distanzstück 9 mit solchen Toleranzen auszustatten, daß die Spaltbreite nicht größer als 0,5 mm ist, jedoch wird dies meistens nicht nur fertigung stechnisch, sondern auch funktionell zu Schwierigkeiten füh ren, weil dann nach längerem Einsatz die Gefahr des Festsit zens des Distanzstückes im Gehäuse bedeutend vergrößert ist.The piston valve shown is a passage which is enclosed by a seal ring 2 with a valve formed in the housing 1 the flow channel 1 '. This can be closed in the illustrated closed position by means of a pushed piston 3, which can be displaced by means of a rotatably connected spindle 4 . The spindle is axially adjustable by means of a threaded piece 5 of an upper part 6 via a handwheel 7 . The upper part 6 is screwed tightly to the housing 1 by means of studs 8 , a tubular extension 6 'extending into a bore 11 of the housing, which also receives the sealing ring 2 , and a cage-like spacer 9 and an annular sealing element 10 for sealing to the outside. The drilling tion 11 in the area of the sealing element 10 and the spacer 9 has a larger diameter than in the area for receiving the sealing ring 2 . The shoulder thus formed has a height that corresponds at least to the height of the sealing ring in the delivery state. The spacer 9 has a smaller diameter in this bore approach, so that when tightening the studs up to the stop of the upper part 6 on the housing 1, the spacer 9 with the outer diameter is seated on the bore shoulder and the device ring at a fixed height and the corresponding Holds density. Since the sealing element 10 has a greater width, it can be pressed together to compensate for tolerances without, on the one hand, causing excessive frictional resistance on the piston due to the lower density, but on the other hand securely holding the sealing ring 2 with greater surface pressure. In this way, the density of the sealing ring can be precisely maintained, which ensures a low friction resistance with good sealing. The sealing ring 2 has the higher density according to the application, so that it is adequately secured against erosion. The ring in the example shown consists of expanded graphite, which was pressed directly as a powder (granulate) at a greater height and was pressed to the required height when the upper part was screwed into its stop position. It is of course also possible to press the ring directly into the desired end height, the springback of the ring having to be partially or fully compensated for during assembly. This is also possible when constructing the ring from stamped ring lamellae, but the ring is preferably built higher, ie with a lower density, so that when the piston is inserted it is pressed axially through the upper part and thereby radially deformed assumes the exact piston dimensions. Before installing the sealing ring, an undersize of max. 0.2 mm can be provided. With a larger undersize and with the density ensuring the desired properties, there is otherwise the risk that the ring will be damaged during the movement of the piston. The sealing ring 2 has top and bottom of the front side of a protective ring 2 'on whose inner diameter is only slightly larger than that of the piston 3, so that no damage can be caused by the at low gap width rapidly flowing medium upon exiting of the plunger from the ring . This applies to the upper guard ring. The lower ring has the same dimensions as the upper one and ensures easy disassembly of the lower sealing ring. At the same time, it is ensured that the sealing ring cannot be installed incorrectly. Since sticking in the processing ring should be avoided as far as possible, the protective rings 2 'have nail-like elements which are embedded in the graphite material. To protect against loosening, these nail-like connecting elements can also have barbs. Instead of providing protective rings, it is of course also possible to equip the cage-like spacer 9 with tolerances such that the gap width is not greater than 0.5 mm, but this will usually not only result in production difficulties, but also functionally, because then after prolonged use, the risk of the spacer becoming stuck in the housing is significantly increased.
Der dargestellte Kolbenschieber weist infolge der Ausbildung und gewählten Dichte für die Dichtungen eine gute und auch für lange Betriebsdauer ausreichende Abdichtfähig keit auf, ohne daß ein Nachpressen der Dichtungsringe er forderlich wäre, so daß deshalb auch keine Einrichtungen hierfür vorgesehen sind; dabei sind die Betätigungskräfte gering, und die Erosionsgefahr ist weitgehend ausgeschaltet.The piston valve shown has due to the Training and chosen density for the seals a good one and also sufficient sealing for a long service life speed without having to re-press the sealing rings would be necessary, so that therefore no facilities are intended for this; here are the operating forces low and the risk of erosion is largely eliminated.
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