DE9413091U1

DE9413091U1 - Dichtungselement, insbesondere zur Anwendung in Stellgliedern für flüssige oder gasförmige Medien

Info

Publication number: DE9413091U1
Application number: DE9413091U
Authority: DE
Original assignee: Pfeiffer Chemie Armaturenbau GmbH
Current assignee: Pfeiffer Chemie Armaturenbau GmbH
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1994-08-13
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2004-08-14

Description

• ·

Firma

Pfeiffer Chemie-Armaturenbau GmbH

Hooghe Weg 41

D-47906 Kempen

Dichtungselement, insbesondere zur Anwendung in Stellgliedern für flüssige oder gasförmige Medien

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement, insbesondere zur Anwendung in Stellgliedern für flüssige oder gasförmige Medien, bestehend aus einem im wesentlichen ringförmig ausgebildeten Bauteil aus Kunststoffmaterial.

Es ist bekannt, in derartigen Stellgliedern beispielsweise im Durchführungsbereich von Bauteilen durch koaxiale Öffnungen oder zwischen sich verdrehenden oder verschiebenden Bauteilen Dichtungsringe aus Kunststoffmaterial anzuordnen. In manchen Fällen ist es wünschenswert, koaxial zum Dichtungsring ein federndes Bauelement beispielsweise eine Tellerfeder anzuordnen, um eine definierte Spannungsverteilung am Dichtungsring zu erreichen. Hierbei stellt sich das Problem,

daß bei Stellgliedern für agressive Medien diese, im allgemeinen aus Metall bestehenden, Federelemente nicht in Berührung mit dem Medium kommen sollen,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungselement der eingangs und im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 erwähnten Bauart so auszubilden, daß es gleichzeitig als Abdichtelement und Federelement wirksam ist und auch an Dichtungsstellen eingesetzt werden kann, wo es im Kontakt mit einem agressiven Medium steht.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dichtungselementes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß das Dichtungselement aus zwei einstückig miteinander verbundenen Teilringen aufgebaut ist, von denen einer ein Federelement, beispielsweise eine Tellerfeder enthält, und die äußeren Bereiche der beiden Teilringe durch eine Umfangsnut voneinander getrennt sind, die auf die Größe der Tellerfeder so abgestimmt ist, daß deren Beweglichkeit in axialer Richtung sichergestellt ist. Hierzu soll die Umfangsnut eine Mindesttiefe und Mindestbreite haben, die durch den gewünschten Einsatzzweck festgelegt ist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Tiefe der Umfangsnut mindestens so bemessen ist, daß der Nutenboden bei mindestens 50 % der radialen Dicke des ringförmigen Bauteils liegt und sich in etwa gegenüber der Mittellinie des Rings der Tellerfeder befindet. Dies wird weiter unten anhand eines Ausführungsbeispieles

- 3 näher
erläutert.

Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Dichtungselement bei geringem Verschleiß sich ein sehr guter Toleranzausgleich erzielen läßt. Insbesondere in einer weiter unten beschriebenen Anwendung des Dichtungselementes zum Abdichten des Hahnkükens bei einem Kugelhahn hat sich gezeigt, daß ein ausgezeichneter Spannungsausgleich zu erreichen ist, insbesondere, wenn bei einem Temperaturanstieg und entsprechender Wärmeausdehnung der Bauteile ohne entsprechenden Ausgleich durch ein Federelement ein außerordentlich hoher Anstieg des Drehmoments zur Betätigung des Hahns auftreten würde. Durch die vollständige Umhüllung der Tellerfeder mit Kunststoffmaterial ist das Dichtungselement auch an Stellen einsetzbar, wo es im Kontakt mit agressiven Medien steht.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für ein Dichtungselement nach der Erfindung und seine Anwendung in einem Kugelhahn näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen radialen Querschnitt durch ein Dichtungselement nach der Erfindung;

Figur 2 im Axialschnitt einen Kugelhahn mit durch zwei Dichtungselemente nach Figur 1 gelagertem Hahnküken.

Figur 1 zeigt ein Dichtungselement, das als ringförmiges Bauteil aufgebaut ist, welches durch eine am äußeren Umfang angeordnete Nut 3 in zwei

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einstÜGkig miteinander verbundene koaxial zueinanderliegende Teilringe 1 und 2 aufgeteilt ist. Innerhalb des ersten Teilrings 1 ist eine ringförmige Tellerfeder 4 derart angeordnet, daß sie von dem Kunststoffmaterial des Teilrings 1 vollständig umschlossen ist. Als Kunststoffmaterial für die beiden Teilringe 1 und 2 kann ein für diese Anwendungen übliches Kunststoffmaterial verwendet werden.

Wichtig für die Funktionsweise des Dichtungselementes ist die Tiefe und Breite der Umfangsnut 3, In Figur 1 ist mit D der maximale Außendurchmesser des Bauteils, mit d der minimale Innendurchmesser des Bauteils, mit Dn der Durchmesser des Nutenbodens 3.1 der Umfangsnut 3 und mit Dt der Mittendurchmesser der Tellerfeder 4 bezeichnet. Es hat sich herausgestellt, daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Tiefe der Umfangsnut 3 so bemessen ist, daß gilt: Dn-^-D - d. Das heißt, daß die Tiefe der Umfangsnut so groß sein soll, wie das in Anbetracht der Verschleißfestigkeit möglich ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn gilt: Dn^· Dt was bedeutet, daß der Nutenboden 3.1 in etwa der Mittellinie auf dem Ring der Tellerfeder gegenüberliegt.

Auch das Verhältnis der Dicke der beiden Teilringe 1 und 2 zur Weite der Umfangsnut 3 kann gut an die speziellen Einsatzverhältnisse angepaßt werden. So kann das Dichtungselement beispielsweise so aufgebaut sein, daß die beiden Teilringe 1 und 2 im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, wenn die Dicken des die Tellerfeder 4 enthaltenden Teilrings 1, die Nutenbreite der Umfangsnut 3 und die Die: ces anderen Teilringes 2 sich verhalten wie

40-60:9-10:35-40 wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel als vorteilhaftes Verhältnis 50 zu 9,5 zu 37 gewählt ist.

An den nach außen weisenden Stirnflächen besitzen die beiden Teilringe 1 und 2 Anlageflächen die ebenfalls an den speziellen Einsatzzweck angepaßt sind. So ist beispielsweise die äußere Stirnfläche des ersten Teilrings 1 kegelstumpfförmig nach innen abfallend mit einem Winkel von etwa 9 zur Ringebene ausgebildet, während die äußere Stirnfläche 2.1 des anderen Teilrings 2 als Kugelzone ausgebildet ist und zwar im Hinblick auf die nachfolgend anhand von Figur 2 geschilderte Anwendung des Dichtungselementes innerhalb eines Kugelhahns.

Figur 2 zeigt einen üblichen Kugelhahn mit einem aus den Teilen 5.1 und 5.3 aufgebauten Gehäuse, das über Flansche 5.2 und 5.4 an Rohrleitungsteile anschließbar ist. Das Gehäuse ist an seiner Innenseite mit einer Auskleidung 6 aus Kunststoffmaterial versehen. Die beiden Gehäuseteile 5.1 und 5.3 sind an ihrer Unterseite über eine Schrauben-Bolzenverbindung 7.1-7.2 miteinander verbunden. Im Inneren des Gehäuses ist ein Hahnküken 8 angeordnet mit einer Durchtrittsbohrung 8.1, das über eine Welle 9 verdrehbar ist, die durch den auf das Gehäuse aufgesetzten Deckel 11 hindurchgeführt ist und an ihrer Außenseite mit einem Element 10 zum Anschluß eines Drehantriebs verbunden ist. Die Durchführung der Welle 9 durch das Gehäuse nach außen geschieht mittels einer Dichtung 14, die über einen Zwischenring 13 durch Tellerfedern 12 mit Spannung beaufschlagt ist, die innerhalb des Deckels 11 angeordnet sind.

Im Inneren des Gehäuses sind koaxial zur Durch-

trittsöffnungsachse der Bohrung 8.1 des Hahnkükens 8 zwei Dichtungselemente 15 und 16 angeordnet, die in der oben anhand von Figur 1 beschriebenen Weise ausgebildet sind. Mit den Stirnseiten der die Tellerfedern enthaltenden ersten Teilringe stützen sich die Dichtungselemente 15 und 16 an Innenschultern im Gehäuse ab, während die als Kugelzonen ausgebildeten nach innen weisenden Stirnflächen der Dichtungselemente 15 und 16 dem Hahnküken 8 zugewandt sind, das über entsprechend ausgebildete Kugelzonen 8.2 und 8.3 an ihnen anliegt. Das Hahnküken 8 ist somit über die Dichtungselemente 15 und 16 im Gehäuse 5.1-5,3 drehbar gelagert und durch die elastischen Eigenschaften der Dichtungselemente 15 und 16 ist sichergestellt, daß auch bei einem zur Ausdehnung der Bauteile führenden Temperaturanstieg das zur Betätigung des Kugelhahns erforderliche Drehmoment nicht in unzulässiger Weise ansteigt.

Infolge der völligen Umschließung der Tellerfedern durch die ersten Teilringe der Dichtungselemente 15 und 16 kommen diese nicht in Berührung mit dem durch die Leitung strömenden Medium.

Zur besseren Übersichtlichkeit sind in Figur 2 die Dichtungselemente 15 und 16 nur schematisch und nicht in allen in Figur 1 gezeigten Einzelheiten dargestellt.

Claims

Schutzansprüche

1. Dichtungselement insbesondere zur Anwendung in Stellgliedern für flüssige oder gasförmige Medien bestehend aus einem im wesentlichen ringförmig ausgebildeten Bauteil aus Kunststoff material , dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil durch eine am äußeren Umfang angeordnete Umfangsnut (3) mit vorgegebener Tiefe in zwei einstückig miteinander verbundene koaxial zueinander liegende Teilringe (1, 2) aufgeteilt ist, wobei in einem ersten der beiden Teilringe (1) koaxial zur Ringachse mindestens ein im wesentlichen ringförmiges, metallisches Federelement (4) so angeordnet ist, daß es vom Kunststoffmaterial vollständig umschlossen ist.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Tellerfeder (4) ausgebildet ist.

3. Dichtungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Umfangsnut (3) so bemessen ist, daß gilt: Dn^-D-d, wobei Dn der Durchmesser des Nutenbodens, D der maximale Außendurchmesser und d der minimale Innendurchmesser des ringförmigen Bauteils (1-2) sind.

4. Dichtungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Nut (3) und Tellerfeder (4) so zueinanderliegen, daß gilt: Dn^ü-Dt wobei Dn der Durchmesser des Nutenbodens und Dt der Mittendurchmesser der Tellerfeder (4) ist

5. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilringe (1, 2) im wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen,

6. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken des das Federelement enthaltenden ersten Teilrings (1), die Nutenbreite und die Dicke des anderen Teilrings (2) sich verhalten wie 40-60:9-10:35-40.

7. Dichtungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicken des das Federelement enthaltenden ersten Teilrings (1), die Nutenbreite und die Dicke des anderen Teilrings (2) verhalten wie 50:9,5:37.

8. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil (1-2) an beiden Stirnseiten von außen nach innen abfallende Anlageflächen (1.1, 2.1) aufweist.

9. Dichtungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die an der äußeren Stirnfläche des ersten Teilrings (1) angeordnete Anlagefläche (1.1) kegelstumpfförmiger ausgebildet ist.

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10. Dichtungselement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an der äußeren Stirnfläche des zweiten Teilrings (2) angeordnete Anlagefläche als Kugelzone (2,1) ausgebildet ist.

11. Dichtungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Kugelhahns ist, indem das an seiner Außenfläche .ugelzonen (8.2, 8.3) aufweisende Hahnküken (8) im Hahngehäuse (5.1-5.3) derart gelagert ist, daß es sich an zwei diametral einander gegenüberliegenden Seiten an den Anlageflächen des zweiten Teilringes je eines Dichtungselementes (15, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 abstützt, die koaxial zur Eintritts- bzw. Austrittsleitung angeordnet sind und sich an Innenschultern des Hahngehäuses (5.1-5.3) abstützen.