DE973297C - Abdichtung von Hochdruckabsperrorganen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. JANUAR 1960

G 7016 XIl 147 g

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft die Abdichtung von Hoclidruckabsperrorganen mit einer von außen axial verschiebbaren Stange und einem ringscheibenförmigen, die Stange umschließenden und im unverformten Zustand auf der Stange frei gleitenden Dichtungsmittel, das der Einwirkung elastischer Druckmittel ausgesetzt ist, und besteht darin, daß das Dichtungsmittel aus einem elastisch und plastisch verformbaren Werkstoff besteht und in

ίο einer die Stange umgebenden ringförmigen zylindrischen Aussparung der Gehäusewand, durch die die Stange geht, untergebracht ist, in der es dauernd durch die elastischen Druckmittel einem solchen axialen Druck ausgesetzt ist, daß es sich unter langsam fortschreitender Verformung an die zylindrische Wand der Aussparung sowie an die Stange anlegt und auf einer ununterbrochenen Berührungsfläche und mit einem radialen Druck gegen, die Stange gedrückt wird, der stets größer ist als der abzudichtende Höchstdruck.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist die Verwendung von verformbaren Ringen oder Dicihtungsbelägen aus plastischen Werkstoffen vorgesehen, insbesondere aus Kunstkautschuk, Silikonen oder Polyamiden. Diese plastischen Werkstoffe haben nämlich die bemerkenswerte Eigenschaft, daß sie sich langsam unter der Einwirkung eines andauernden Druckes verformen, und zwar nicht dauernd, so daß sie in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Druckmitteln unter allen etwa

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auftretenden Benutzungsbedingungen eine tadellose Dichtung gewährleisten. Wenn nämlich derartige Dichtungsbeläge sich abnutzen, bewirkt der dauernde Druck zusätzliche Verformungen, welche die Dichtigkeit wiederherstellen. Wenn ferner die Anordnung sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt wird, die eine Kontraktion des Werkstoffes des Dichtungsbelages bewirken können, stellt der Druck der elastischen Mittel selbsttätig die Dichtigkeit wieder her.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung erfolgt die Betätigung der Betätigungsstange zwangläufig in beiden Richtungen, d. h. ohne Zuhilfenahme eines elastischen Rückführungsmittels, wobei die Translationsbewegung der Stange zwangläufig an die des Betätigungshandrades gebunden ist, wobei jedoch diese beiden Teile frei gegeneinander drehbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet in sicherer Weise eine gute Abdichtung, weist jedoch den Nachteil auf, daß sie eine verhältnismäßig große und unbestimmte Reibung hervorruft, insbesondere nach einer länger dauernden Einlagerung, und zwar infolge des möglichen Klebens des elastischen Werkstoffes an den Teilen, auf welchen er gleiten soll. Eine selbsttätige elastische Rückführung brächte somit die Gefahr eines Versagens mit sich, außer wenn sie übertrieben stark ist. Die zwangläufige Betätigung ist daher zweckmäßiger und allein imstande, ein richtiges Arbeiten der Vorrichtung bei vernünftigen Abmessungen zu gewährleisten.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird die Druckverbindung zwischen dem drehbaren Betätigungsorgan und der sich in axialer Richtung verstellenden Betätigungsstange über eine Berührungsfläche hergestellt, welche möglichst klein im Radius ist, wobei ein Druckglied aus einem Werkstoff vorgesehen ist, der hinreichend widerstandsfähig ist, um die bei der Schließung auftretenden anomalen Beanspruchungen aushalten zu können.

Bei einer Ausführungsform wird die Druckverbindung zwischen der Spindel und der Stange mit Hilfe einer Kugel, z. B. aus hartem Stahl, der bei Kugellagern üblichen Bauart hergestellt, welche konstruktionsgemäß auf der oberen Fläche der Stange liegt. Beim Betrieb dringt die harte Kugel in den Werkstoff der Stange in einem Maße ein, welches gerade hinreicht, um eine Berührungsfläche möglichst kleinen Flächeninhalts zu bestimmen. Man erhält so selbsttätig eine geringste Oberfläche, welche die kleinste Reibung ergibt. Ferner vergrößert sich, falls die Bedienungsperson auf das Betätigungshandrad übermäßige Kräfte ausübt, diese Oberfläche gerade so weit, daß diese Kräfte ohne Zerstörung irgendeines Organs aufgenommen werden.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird die zwangläufige Verbindung in der Zugrichtung, welche nur weniger große Kräfte als bei der Ausübung des Druckes zu übertragen hat, so daß die Reibungen eine geringere Rolle spielen, durch das Zusammenwirken eines am Ende der Stange angebrachten Bundes und eines mit der Betätigungsspindel starr verbundenen und mit diesem Bund mittels eines peripherischen Anschlags zusammenwirkenden Organs hergestellt.

Wenn auch die Betätigungszugkräfte kleiner sind als die Druckkräfte, so bleibt doch die Tatsache bestehen, daß die Betätigungsperson sowohl in der- Zugrichtung wie in der Druckrichtung anomale Kräfte ausüben kann. Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird deshalb der die Verstellung in der Öffnungsrichtung begrenzende Anschlag zwischen der Betätigungsspindel und dem Gehäuse angeordnet, d. h. unabhängig von der Stange und den Zwischenverbmdungsorganen.

Bei dieser Anordnung wirken die nach der Ankunft des Betätigungsorgans in dieser Endstellung ausgeübten Kräfte unabhängig von ihrer Größe nur auf die Betätigungsspindel, so daß keine Gefahr einer Zerstörung der übrigen beweglichen Teile besteht.

Bei einer besonders wirtschaftlichen Ausführungsform werden die Betätigungsspindel und das Organ zur Verbindung in der Zugrichtung aus einem einzigen abgedrehten Teil ohne weitere Bearbeitung hergestellt. Hierfür weist dieser einzige Teil an seinem zur Befestigung an der Stange bestimmten Ende einen äußeren ringförmigen Rand auf, welcher um eine dem erwähnten Bund als Auflage dienende Scheibe umgebördelt wird. Die Druckkraft wird, wie oben beschrieben, mittels einer Kugel hergestellt, welche in ein einfaches axiales Loch eintritt, welches mittels eines Bohrers in dieses Ende gebohrt ist. Die konische Form des Bodens dieses Loches, welche selbsttätig durch die Form des Bohrers bestimmt wird, gewährleistet die selbsttätige Zentrierung der Kugel.

Gemäß einer besonders wirtschaftlichen und einen äußerst schnellen Zusammenbau gestattenden bevorzugten Ausführungsform ist in dem Absperrorgan zur Lagerung der beweglichen Anordnung eine kleine Zahl von koaxialen Teilen angeordnet, wobei die Dichtigkeit dieser Anordnung gegen das Gehäuse durch einen Ring aus einem plastischen Werkstoff erzielt wird, welcher in einer diese Anordnung umgebenden geschlossenen Umfriedigung untergebracht ist und auf welchen ein Axialdruck ausgeübt wird, welcher durch einen Schraubdeckel ausgeübt wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. .

Fig. ι zeigt einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Absperrorgans für unter einem hohen Druck stehende Strömungsmittel;

Fig. 2 und 3 zeigen im Schnitt zwei weitere Ausführungsabwandlungen des erfindungsgemäßen Absperrorgans.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil kontrolliert die Strömung eines unter Druck stehenden Strömungsmittels, welches durch den Durchlaß 23 ankommt und durch den Durchlaß 24 abfließt, oder umgekehrt. Man sieht bei 21 die Ventilstange und bei

22 b das Ventilgehäuse, bei 25 den Sitz und bei 26 den Ventilteller. Der Teller 26 wird von der Stange 21 getragen, welche ihrerseits einen Bund 28 aufweist, welcher in einen Kopf 29 eintritt, der von der Gewindespindel 30 getragen wird. Zwischen dem Ende der Stange 21 und dem Boden des Kopfes ist eine Kugel 32 angeordnet. Bei einer Drehung des Handrades 31 schraubt sich die Spindel 30 in die Mutter 22 hinein oder aus derselben heraus, und die Stange 21 wird axial durch eine einfache axiale Translatiomsbewegung nach unten oder oben verstellt, ohne merklich verdreht zu werden.

Zur Erzielung der Abdichtung des Ventils der Fig. ι nach außen hin genügt es somit, Undichtigkeiten längs der Stange 21 zu verhindern, welche in dem Teil 22 a des Gehäuses 22 b gleiten kann.

Erfindungsgemäß wird diese Abdichtung durch einen Ring 1 erzielt, welcher sich gegen den Boden einer ringförmigen Aussparung 33 legt, sowie durch eine Scheibe 2 b mit einem zylindrischen Rand 2 c und eine Feder 3, welche zwischen der Scheibe 2 b und der oberen Wand der Kammer 34 angeordnet ist. Zur Erzielung einer tadellosen Abdichtung genügt es, der Feder 3 eine solche Druckkraft zu geben, daß der durch den Rand 2 c auf den Ring 1 ausgeübte axiale Druck pro Flächeneinheit größer als der Druck pro Flächeneinheit des durch das Ventil strömenden Strömungsmittels ist, vermehrt um den zur Andrückung des Ringes auf seinem ganzen inneren Umfang gegen die Stange 21 erforderlichen Druck pro Flächeneinheit.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei Ausführungsabwandlungen dargestellt. Das Ventil der Fig. 2 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dadurch, daß die Kugel 32 und der Bund 28 der Stange 21 im Inneren der Spindel untergebracht sind. Diese Anordnung gestattet eine erhebliche Verringerung des Platzbedarfes. Ferner sind bei dem Ventil der Fig. 2 der Ring 1 und der Ringkörper 2 in dem oberen Teil des Gehäuses untergebracht, wobei sich die Feder 3 auf dem Boden dieses Gehäuses abstützt. Der Druck des Strömungsmittels im Inneren des Ventils tritt zu dem Druck der Feder auf den Ring ι hinzu.

Bei dieser Ausführungsform sind von den beweglichen Teilen 30, 32 und 21 die beiden ersteren in einer Mutter 42 und der dritte einerseits in einem Halter 43 für einen Dichtungsring und andererseits in einem Einsatz 44 untergebracht. Die Teile 43 und 44 werden in der im. Inneren des Gehäuses 22 vorgesehenen Aussparung durch das Einschrauben der Mutter 42 an Ort und Stelle gehalten. Die Abdichtung der unteren Kammer des Ventils gegen den Außenraum erfolgt durch einen Ring 45, der in seiner Aufnahmekammer durch einen Vorsprung des Halters 43 zusammengedrückt wird und sich radial gegen die Wand des Gehäuses 22 legt.

Das Ventil der Fig. 3, welches in seinen großen Zügen dem der Fig. 1 gleicht, weist ebenfalls, wie das der Fig. 2, eine Spindel 30 auf, in welcher die Kugel 32 und der Bund 28 untergebracht sind, wobei eine Dichtung in dem oberen Teil des Gehäuses untergebracht ist.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 wird das Verbindungsorgan zur Übertragung der Zugkraft durch eine Verlängerung der Spindel 30 gebildet, welche einen Bund 47 trägt, welcher durch Umbördelung nach innen eine Scheibe 46 erfaßt, welche auf die Stange 21 aufgeschoben ist und sich gegen den Bund 28 derselben legt. Die Kugel ist in einer axialen Bohrung der Spindel 30 untergebracht. Der Bund 47 dient außerdem als Anschlag für die Spindel 30 an der Mutter 42 am Ende des Öffnungshubes.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Abdichtung von Hochdruckabsperrorganen mit einer von außen axial verschiebbaren Stange und einem ringscheibenförmigen, die Stange umschließenden und im unverformten Zustand auf der Stange frei gleitenden Dichtungsmittel, das der Einwirkung elastischer Druckmittel ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmittel aus einem elastisch und plastisch verformbaren Werkstoff besteht und in einer die Stange umgebenden ringförmigen zylindrischen Aussparung der Gehäusewand, durch die die Stange geht, untergebracht ist, in der es dauernd durch die elastischen Druckmittel einem solchen axialen Druck ausgesetzt ist, daß es sich unter langsam fortschreitender Verformung an die zylindrische Wand der Aussparung sowie an die Stange anlegt und auf einer ununterbrochenen Berührungsfläche und mit einem radialen Druck gegen die Stange gedrückt wird, der stets größer ist als der abzudichtende Höchstdruck.
2. 2. Abdichtung von Absperrorganen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel aus einer Feder (3) bestehen.
3. 3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (1) aus einem Werkstoff besteht, welcher mit der Zeit unter einer konstanten anisotropischen Druckbelastung eine langsame Verformung erfährt, wie z. B. Kunstkautschuk, Silikonen oder Polyamiden.
4. 4. Absperrorgan mit Abdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Betätigung der Betätigungsstange (21) von außen in beiden Richtungen zwangläufig vorzunehmen.
5. 5. Absperrorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel ein mit einer Spindel (30) fest verbundenes Handrad (31) umfassen, wobei die Spindel mit der Betätigungsstange (21) gleichachsig ist und sich axial mit dieser verstellt, sowie Mittel, welche die zwangläufige Verbindung zwischen der Spindel und der Stange für eine Translationsbewegung in beiden Richtungen herstellen, aber

   die freie Verdrehung dieser beiden Teile gegeneinander zulassen.
6. 6'. Absperrorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft von der Spindel (30) auf die Stange (21) entweder unmittelbar oder über ein Zwischenorgan übertragen wird, wobei die Berührungsfläche zwischen der Stange und dem etwaigen Zwischenorgan oder der Spindel und/oder zwischen dem etwaigen Zwischenorgan und der Spindel herstellungsgemäß möglichst klein im Radius ist und wobei der Zug der Spindel (30) auf die Stange (21) durch einen Teil (29) übertragen wird, welcher mit der Spindel durch ein beliebiges geeignetes Mittel fest verbunden ist und einen Anschlag aufweist, welcher mit einem an der Stange vorgesehenen Bund (28) zusammenwirkt, wobei der Anschlag der beweglichen Anordnung am Gehäuse in der Öffnungsriehtung zwisdien der Spindel und dem Gehäuse erfolgt, d. h. unabhängig von der Stange und den Verbindungsorganen zwischen der Stange (21) und der Spindel (30).
7. 7. Absperrorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenorgan zur Ausübung der Druckkraft durch eine Kugel (32) aus Hartmetall gebildet wird, und daß die Spindel (30 in Fig. 4, 5) am Ende eine Bohrung mit konischem Boden aufweist, in welche die Kugel (32) eintritt, und mit einem Bund (47) versehen ist, welcher um den äußeren Umfang einer einfachen Scheibe (46) umgebördelt ist, deren innerer Umfang sich gegen einen Bund (28) der Stange legt. "
8. 8. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Teile der beweglichen Betätigungsanordnung (Spindel, Stange, Verbindungsorgane zwischen der Spindel und der Stange) in einer Anordnung von Halteteilen (43, 44) angebracht sind, die selbst fest liegen und im Gehäuse gelagert sind, wobei eine Dichtungsvorrichtung zwischen dieser Anordnung und dem Gehäuse angeordnet ist, weiche durch einen Dichtungsring gebildet wird, welcher in einer geschlossenen Umfriedigung untergebracht ist, deren Volumen, beim Zusammenbau durch das einfache Einschrauben eines einzigen Teiles, z. B. der Verschluß mutter (42), so weit verringert wird, daß die gewünschte Abdichtung erzielt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 29 734, 347 775, 418971, 509316, 5I9⁶⁸5» 545880,675575,803622, 416, 811 532, 855784;

   österreichische Patentschrift Nr. 14468;

   schweizerische Patentschrift Nr. 250 272;

   französische Patentschriften Nr. 898484, 716166;

   britische Patentschriften Nr. 968 und 969 aus dem Jahre 1886;

   USA.-Patentschrift Nr. 1 072 796.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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