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Dichtungsring Die Erfindung bezieht sich auf einen in eine Nut eingebetteten
hohlen Armaturendichtungsring aus elastischem Material.
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In vielen Fällen ist es erwünscht, Ventilabdichtringe vorzusehen,
die einen relativ großen Anpassungsbereich ermöglichen. Insbesondere wird hier auf
die Anpassung mit Bezug auf maschinelle Bearbeitungsmethoden, Toleranzen und Ausrichtung
während des Zusammenbaus Bezug genommen. Im allgemeinen ist die Herstellung von
geläppten oder ähnlichen glatten Metallflächen, wie sie bei vielen Ventilausführungen
erforderlich sind, eine kostspielige Angelegenheit. Weiterhin ist es. teuer, beim
Zusammenbau enge Toleranzgrenzen und eine genaue Ausrichtung aufrechtzuerhalten.
Zusätzlich zu dem Vorstehenden erfordern viele Ventilausführungen, bei denen elastische
0-Dichtungsringe verwendet werden, verhältnismäßig teure Haltemittel für die O-Ringe,
welche die Gesamtkosten weiter erhöhen.
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Beispielsweise sind aufblähbare O-Ringe bekannt, die in hinterschnittenen
Ausnehmungen angeordnet sind und aus einer besonderen Vorrichtung mit Druckmittel
versorgt werden. Im aufgeblähten Zustand kann sich eine solche Dichtung Bauungenauigkeiten
nicht mehr anpassen, weil sie an der Innenwand der hinterschnittenen Ausnehmung
oder Nut, welche sie vollständig ausfüllt, fest anliegt.
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Es besteht daher ein Bedürfnis für eine Dichtung, für welche verhältnismäßig
einfache Haltemittel verwendet werden können und welche die wirtschaftliche Herstellung
erleichtert. Abgesehen von den vorstehend genannten Punkten sind bekannte Ventildichtungen
in der Form elastischer O-Ringe nicht in der gewünschten Weise zur Verwendung mit
verschiedenen synthetischen Materialien geeignet, von denen einige eine begrenzte
Elastizität haben.
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber einen Dichtungsring der einleitend
genannten Art zu schaffen, der auf einfache Weise in seiner Nut gehalten ist und
sich in einem verhältnismäßig große:- Bereich z. B. Fertieunggstolerarzen usw. anpassen
kann.
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Gemäß der Erfindung ist ein Dichtungsring der genannten Art gekennzeichnet
durch zwei einander gegenüberliegende Basisteile, die im entspannten Zustand zusammen
eine größere Breite als die Nut haben und die über je zwei Wandteile, von denen
die Teile im entspannten Zustand zusammen eine kleinere Breite als die Nut haben,
mit einem bogenförmigen aus der Nut herausragenden Kopfteil verbunden sind, der
mit den Wandteilen zusammen einen Hohlraum einschließt.
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Vorzugsweise kann der eine Basisteil auf seiner Innenseite mit einem
Vorsprung oder einer Rippe versehen sein, die in eine Ausnehmung in dem anderen
Basisteil eingreift.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
wenigstens einer der Basisteile mit einer seitlichen Ausbauchung versehen sein.
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Für einen Dichtungsring gemäß der Erfindung braucht nur eine einfache
nicht hinterschnittene Nut vorgesehen zu sein, und es ist dennoch eine sichere Halterung
gegeben, weil sich der Kopfteil relativ zum Basisteil bewegen kann, der seine Lage
behält, während sich der Kopfteil gegen die Kräfte parallel zur Dichtfläche an der
Innenwand der Nut abstützen kann. Er kann infolgedessen mit seinem Kopfteil weiter
aus der Nut herausragen, ohne Gefahr zu laufen, herausgerissen zu werden.
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Ein Dichtring gemäß der Erfindung ist in erster Linie für Schieber,
Hähne und Absperrklappen gedacht.
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Die Unteransprüche enthalten keine selbständigen Merkmale.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Ventil der Klappenart, bei
dem die Erfindung angewendet ist; F i g. 2 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener
Schnitt, welcher die Ausbildung des elastischen Dichtungsringes wiedergibt; F i
g. 3 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt, welcher die Lage des
Dichtungsringes innerhalb seiner Halteausnehmung wiedergibt;
F i
g. 4 ist eine der F i g. 3 ähnliche Ansicht, welche veranschaulicht, wie der Dichtungsring
mit dem mit ihm zusammenarbeitenden Ventilglied im Eingriff steht und durch das
Anlegen einer Druckdifferenz des Mediums verformt ist; F i g. 5 ist ein Längsschnitt
durch ein Ventil der Schieberart, bei dem die Erfindung angewendet ist; F i g. 5A
ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt und gibt den in das Ventil
gemäß F i g. 5 eingebauten Dichtungsring wieder; F i g. 6 ist ein Längsschnitt durch
ein Ventil von der mit zylindrischem Küken versehenen Art, bei dem die Erfindung
angewendet ist; F i g. 7 ist ein Querschnitt nach Linie 7-7 der F i g. 6; F i g.
8 ist ein Längsschnitt durch ein Kugelventil, an dem die Erfindung verkörpert ist;
F i g. 9 ist ein der F i g. 2 ähnlicher Schnitt, der eine weitere Ausführungsform
des Dichtungsringes wiedergibt; F i g. 10 ist ein Längsschnitt durch ein Schieberventil
mit Keilschieber, das mit Abdichtmitteln gemäß der Erfindung versehen ist und das
für höhere Arbeitsdrücke, beispielsweise für Drücke über 21 kg/cm2 verwendet werden
kann; F i g. 11 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt, welcher
den Dichtungsring mit seinen Haltemitteln für das Schieberventil gemäß F i g. 10
wiedergibt; F i g. 12 ist ein Längsschnitt durch ein Schieberventil von der mit
voller öffnung versehenen Art, das mit Dichtungsmitteln gemäß der Erfindung versehen
ist; F i g. 13 ist ein in vergrößertem Maßstab gehaltener Teilschnitt, welcher einen
bei dem Ventil gemäß F i g. 12 verwendeten Dichtungsring und seine zugeordneten
Haltemittel sowie weitere Teile wiedergibt.
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Das in F i g. 1 dargestellte Klappen- oder Flügelventil besteht aus
einem Körper 10, der mit in Ausrichtung miteinander liegenden Flußdurchgängen 11
und 12 versehen ist, die mit Kupplungsflanschen 13 bzw. 14 der betreffenden Rohrleitung
verbunden werden können. Innerhalb des Körpers 10 befindet sich ein scheibenartiges
Ventilglied 16, das an sich diametral gegenüberliegenden Stellen mit den inneren
Enden von Wellen 17 bzw.18 verbunden ist. Die Wellen sind, wie dargestellt, in Buchsen
19 bzw. 21 des Körpers 10 gelagert. Zweckentsprechende Mittel, z. B. elastische
Dichtungsringe 22 und 23 der 0-Ring-Art verhindern ein Durchsickern von Medium zwischen
der Welle 17 und dem Körper 10. Die Welle 18 ist in ähnlicher Weise mit Bezug auf
den Körper 10 durch einen elastischen O-Ring 24 abgedichtet. Zweckentsprechende
Mittel, z. B. Schrauben 26 bzw. 27, dienen dazu, die inneren Enden
der Wellen 17 und 18 am Rand der Scheibe 16 festzulegen.
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Außerhalb des Körpers 10 ist das vorstehende Ende 28 der Welle
17, wie dargestellt, in der Nabe 29 eines Armes 31 befestigt. Dieser Arm 31 ist
mit einem federbelasteten Stift 32 versehen, der mit in dem Körperflansch 33 ausgebildeten,
im Abstand voneinander angeordneten Rastvertiefungen in Eingriff treten kann. Ein
Handgriff 34 ist, wie dargestellt, oberhalb der Nabe 29 des Armes 31 angebracht,
und dieser Handgriff dient dazu, das Ventilglied 16 zwischen der Offenstellung der
Schließstellung zu drehen.
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Das Ventilglied 16 ist mit einer maschinell bearbeiteten Ventilarbeitsfläche
36 versehen, die allgemein in einer Ebene angeordnet ist, die gegenüber der Drehachse
der Wellen 17 und 18 versetzt ist. Diese Fläche 36 kann einen Teil einer sphärischen
Fläche bilden, deren Mittelpunkt mit der Achse der Wellen 17 und 18 sowie mit der
Achse der Durchgänge 11 und 12 zusammenfällt, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich
ist. Statt eine völlig sphärische Ventilarbeitsfläche zu verwenden, kann diese Fläche
auch im wesentlichen sphärisch, z. B. konisch, sein, wobei sie. im Querschnitt als
eine gerade Linie erscheint, die zu der sphärischen Fläche tangential verläuft und
der sie sich annähert. Der Körper 10 ist durch maschinelle Bearbeitung mit einer
komplementären Fläche 37 versehen, die jederzeit von der Ventilarbeitsfläche 36
durch einen vorbestimmten Spielraum getrennt ist. Auf diese Weise kann das Ventilglied
16 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung ohne Reibungsberührung
zwischen den Metallflächen 36 und 37 gedreht werden.
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Ein ringförmiger Teil 38 des Körpers 10, auf welchem
die Fläche 37 ausgebildet ist, schafft eine I3alterung für einen Dichtungsring 39.
Eine Ausführungsform des Dichtungsringes ist in den F i g. 2 bis 4 dargestellt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht er aus miteinander verbundenen biegsamen
Wandungsteilen, welche Seitenwandteile 41a und 41b und einen verbindenden Endwandteil
41c umfassen, der außen eine gebogene Oberfläche 42 darbietet. Die Kanten
der biegsamen Wandteile 41 a und 41 b sind mit einstückig mit ihnen ausgebildeten,
verdickten Kantenteilen 43 a bzw. 43 b versehen, die bestimmte Abdicht- und Haltefunktionen
gemäß nachstehender Beschreibung durchführen. Es ist ersichtlich, daß die verdickten
Teile 43 a und 43 b Schultern 44 a bzw. 44 b schaffen und daß die
Außenflächen dieser verdickten Teile mit ausgebrauchten Teilen 46a bzw. 46b versehen
sind. Die sich gegenüberliegenden inneren Flächen 47a und 47b können entweder, wie
dargestellt, eben oder mit Wellungen od. dgl. ausgebildet sein, so daß, wenn diese
Flächen gegeneinandergedrückt werden, ein mediumdichter Abschluß hergestellt wird.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen die einfachen Haltemittel für den Dichtungsring
gemäß F i g. 2. Es ist ersichtlich, daß die verdickten Teile 43 a,
43 b zusammengedrückt sind und zwischen im wesentlichen parallelen Seitenfläche47a,
47b einer ringförmigen Ausnehmung 47 des Körpers unter Kompression gehalten werden.
Weiterhin sitzen diese verdickten Teile auf der den Boden bildenden Fläche 47c der
Ausnehmung 47. Die ausgebauchten Teile 46a, 46b
treten in F i g. 3
wegen des angelegten Druckes nicht in Erscheinung. Wenn die verdickten Teile
43 a, 43 b innerhalb der ringförmigen Ausnehmung 47 in der in F i
g. 3 dargestellten Weise angeordnet sind, werden sie in eine mediumdichte Abschlußberührung
gegeneinander und gegen die Seitenflächen 47 a, 47 b der Ausnehmung 47 gedrückt,
wodurch das Innere des Ventils mit Bezug auf den Boden der Ausnehmung
47 abgedichtet ist. Wenn die Teile 43 a, 43 b
in dieser Weise eingebaut sind, kann von ihnen gesagt werden, daß sie einen Basisteil
für den Ring bilden. Eine oder mehrere Druckausgleichsleitungen 48 stellen
eine Verbindung zwischen der Ausnehmung 47 nahe den
Rändern der
ihren Boden begrenzenden Fläche 47d und der Atmosphäre her. Auf diese Weise hat
der in der Rohrleitung herrschende und auf den Dichtungsring wirkende Druck jederzeit
das Bestreben, den Ring gegen die Bodenfläche 47c zu drücken, so daß er während
des Arbeitens des Ventils nicht aus seiner Lage verschoben werden kann.
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Wenn sich der Dichtungsring in der in F i g. 3 dargestellten entspannten
Lage befindet, sind zwischen den äußeren Seitenflächen seiner Wandungsteile 41 a
und 41 b und den ihnen benachbarten Innenflächen 47a und 47b der Ausnehmung 47 Zwischenräume
49a bzw. 49b vorhanden.
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Der oben beschriebene Dichtungsring wird vorzugsweise aus einem geeigneten
Kunstkautschuk oder aus einem anderen elastischen Material in einem einzigen Stück
geformt. Beispielsweise können die unter den Bezeichnungen »Hycar«, »Neoprene«,
»Teflon«, »Kel F« oder »Nylon« im Handel befindlichen Materialien verwendet werden.
Er soll genügende Festigkeit und Widerstandskraft gegen Abnutzung haben, um eine
lange Gebrauchsdauer zu ermöglichen, wenn er in verschiedenen Ventilaufbauten eingebaut
ist. Die Elastizität des Materials soll ausreichend sein, um ein Biegen der Wandungsteile
41 a, 41 b und 41 c zu ermöglichen.
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Zu dem Zeitpunkt, in dem der Dichtungsring in ein Ventil eingebaut
wird, kann der Ringinnenraum 51, der während des Einbaus zu einem abgeschlossenen
Raum wird, mit einem im wesentlichen nichtkomprimierbaren Stoff gefüllt werden,
der in bezug auf seine Druckübertragungseigenschaften wie ein hydraulisches Arbeitsmittel
zu wirken vermag. Beispielsweise kann der Dichtungsring in das Ventil eingebaut
werden, während es sich unter Wasser befindet, wodurch der Raum 51 des Ringes mit
Wasser gefüllt wird. Statt Wasser können auch andere Flüssigkeiten verwendet werden,
z. B. Glycerin, Glykol od. dgl. An Stelle von frei fließenden Flüssigkeiten können
auch Halbflüssigkeiten, wie flüssige oder halbflüssige Latexlösungen oder Emulsionen
verwendet werden. Ein weiterer Stoff, der verwendet werden kann, ist ein sich selbst
tragender Kern aus natürlichem oder künstlichen Kautschuk oder ein Elastomer, das
verhältnismäßig weich und elastisch ist und das zu einem Ring oder Streifen, der
entsprechend den in F i g. 3 wiedergegebenen Abmessungen des Raumes 51 dimensioniert
ist, geformt werden kann. Ein solcher Streifen oder Ring wird unmittelbar vor dem
Zusammenbau in den Raum 51 eingelegt, und nach dem Zusammenbau füllt er das Innere
des Raumes 51 satt aus.
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Der Dichtungsring soll so dimensioniert sein, daß nach dem Einbau
in ein Ventil seine Außenfläche 42 mit der Ventilarbeitsfläche 36 des bewegbaren
Ventilgliedes 16 in Berührung steht und mit Bezug auf diese Arbeitsfläche eine anfängliche
Abdichtung herstellt. Mit anderen Worten ausgedrückt, der Ring ist so dimensioniert,
daß, wenn das Ventilglied in die Schließstellung bewegt wird, eine kleine Verformung
auftritt, die durch das Biegen der Wandungsteile 41 a, 41b und 41c aufgenommen wird,
wobei die Elastizität dieser Wandungsteile dazu dient, die Fläche 42 des Dichtungsringes
gegen die Ventilarbeitsfläche 36 zu drücken.
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Die hohle Ausbildung des Dichtungsringes ist ein erwünschtes Merkmal,
welches dazu beiträgt, daß die gewünschten Ergebnisse erhalten werden. Sie ermöglicht
die Verwendung von Material, das verhältnismäßig hart und steif sein kann, weil
die Anpassungsfähigkeit des Dichtungsringes und sein richtiger Sitzeingriff mit
der Ventilarbeitsfläche 36 eher von dem Biegen der Wandungsteile als von der Kompression
oder der Expansion einer massiven Masse abhängen. Daher ist es zweckmäßig, dauerhafte
Materialien, wie »Teflon« oder »Nylon« sowie die elastischeren synthetischen Stoffe,
wie Kunstkautschuk, zu verwenden.
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In den F i g. 5 bis 13 sind weitere Anwendungsmöglichkeiten eines
Dichtungsringes gemäß der Erfindung wiedergegeben, die jedoch nicht besonders erläutert
zu werden brauchen.