CH647056A5 - Abdichtvorrichtung an einer absperrklappe. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtvorrichtung an einer Absperrklappe gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Je nach Einsatzgebiet, lassen sich die Absperrklappen in solche mit metallischer und nicht metallischer Abdichtung einteilen. Die nichtmetallischen Abdichtungen sind zwar kostengünsti-30 ger und leichter herstellbar, sie sind aber auf niedrige Temperaturen und Drücke beschränkt. Dagegen finden die metallischen Abdichtungen bei noch beanspruchten Armaturen Anwendung. Die Abdichtung wird z.B. erreicht, indem eine starre Scheibe mit einem genau bearbeiteten Dichtprofil in einem mehr oder weni- 35 ger steifen Dichtkörper, der im Gehäuse befestigt ist, eintaucht. Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion ist die sehr genaue Fertigung der Einzelteile. Darüber hinaus müssen die entsprechenden Wellen und die Klappenscheibe sehr steif und schwer ausgeführt sein. Eine unter dem Mediumdruck erfol- 40 gende Durchbiegung der Absperrklappe würde unweigerlich Undichtigkeiten an der metallischen Dichtung bewirken. Infolge der durch die metallische Dichtung hervorgerufenen grösseren Reibung in der Absperrklappe müssen auch dickere Wellen zur Drehmomentübertragung Anwendung finden. Dies bedingt aber 45 wiederum eine Verengung der Durchlassquerschnitte innerhalb des Gehäuses der Absperrklappe im Ergebnis schlechtere Durchflussbeiwerte. Eine derartig nachteilige Konstruktion ist in der GB-PS197 000 dargestellt. Die Anpresskraft der Dichtung soll hier noch durch den Druck des abzusperrenden Mediums 50 unterstützt werden. Zudem weist diese Konstruktion den Nachteil eines geteilten Dichtringes auf, welcher eine unnötige Ver-grösserung der Leckage bedeutet.

Aus der US-PS 4 037 819 ist ein dem Oberbegriff des Patenanspruches 1 entsprechender Dichtring für Absperrklappen 55 bekannt, der aber aufgrund seiner Formgebung nur einer äusserst geringen Deformation ausgesetzt werden darf. Der Dichtring selbst ist in einer Nut des Gehäuses derart eingeklemmt, dass die beiden Schenkel des Dichtringes durch die Federkraft seines U-Profils an die beiden Anlageflächen dichtend angedrückt 60 werden. Da gemäss der Lehre dieser Patentschrift die Deformation des Dichtringes nur sehr gering sein darf, muss der Dichtring in seiner Wandstärke mindestens so stark ausgelegt werden, dass er von dem in der Armatur herrschenden Druck nicht zusammengedrückt werden kann. 65

AusderDE-OS24 40 698 ist ein U-förmiger Dichtungsring aus Kunststoff bekannt, der zur Aufrechterhaltung seiner Form im Inneren der U-Form mit einer Ringfeder ausgelegt ist. Die

Ringfeder selbst wirkt der Verformung der an der Klappenscheibe oder am Gehäuse anliegenden Dichtungsfläche des Dichtringes entgegen, und ein weiterhin in der U-Form angebrachter Zwischenring verhindert eine übermässige Zusammenpressung des Dichtringes und stabilisiert ihn gleichzeitig in seiner Nut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtvorrichtung an einer Absperrklappe zu finden, welches bei hohen Drücken zuverlässig einsetzbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, dass der Dichtring in einer Nut der Klappenscheibe gelagert ist, und dass zwischen den Schenkeln des Dichtringes ein inkompressibler Stützkörper zum Abstützen der Schenkel bei Verformung des Dichtringes durch den Mediumdruck lose angeordnet ist.

Diese Lösung ermöglicht eine sehr einfache, aber äusserst zuverlässige metallische Abdichtung in beiden Strömungsrichtungen. Infolge der schwimmenden Dichtringlagerung kann der jeweils höhere Mediumdruck auf die Seitenflächen des elastischen metallischen Dichtringes einwirken. Die Seitenfläche wird etwas zusammengepresst bzw. nach innen gedrückt, eine inlcom-pressible Einlage innerhalb des Ringes gestattet dies nur in einem beschränkten Rahmen und ermöglicht dem Medium bzw. dem höheren Druck den Zutritt in das Innere des U-förmigen Dichtringes. Der sich hier aufbauende Druck presst den Dichtring in axialer Richtung gegen die Seitenwand der Nut und in radialer Richtung gegen die Sitzfläche.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen den Schenkeln des U-förmigen Dichtringes und den Seitenwänden der den Dichtring aufnehmenden Nut Dichtungen angeordnet sind. Mittels dieser Massnahme wird zuverlässig eine Umströ-mung des Dichtringes ausgeschlossen. Als Dichtungen können sowohl Flach-, Rund- oder ähnliche Dichtungen Anwendung finden.

Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass die radiale Dichtfläche de U-förmigen Dichtringes durch die Sitzfläche der zugehörigen Absperrklappe kalibriert ist, wird noch die Abdichtwirkung erheblich verbessert. Bei doppelexzentrisch gelagerten Klappenscheiben, z. B. bei denen die im Gehäuse eingearbeitete Dichtfläche als Kugelkontur ausgebildet ist, deren Mittelpunkt auf der Ebene der Wellenmitte im Mittenkreuz der Durchgangsbohrung liegt, lässt sich die Kalibrierung sehr leicht bewerkstelligen. Der U-förmige Dichtring hat im allgemeinen von der Herstellung her eine bogenförmige Umlenkzone, mittels derer die Anlage an der Sitzfläche des Gehäuses erfolgt. Sitzfläche und Dichtring sind nun so dimensioniert, dass der Dichtring ein geringes Übermass besitzt.

Beim erstmaligen Eintauchen in die Sitzfläche erfolgt nun eine Kalibrierung des Dichtringes. Die ursprüngliche bogenförmige Anlagefläche des Dichtringes passt sich genau der Kontur der Sitzfläche an. Da das zu verwendende Material vorteilhafterweise eine gewisse Federwirkung besitzen soll, liegt nach der Kalibrierung der Dichtring immer unter der Wirkung seiner Federkraft an der Sitzfläche an. Die durch das abzusperrende Medium erfolgende Druckunterstützung der Dichtung bewirkt dann noch eine Erhöhung der Flächenpressung. Mittels der Kalibrierung des Dichtringes wird eine grossflächigere Anlage der abzudichtenden Teile erreicht.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine geschlossene Absperrklappe mit einer doppelexzentrisch gelagerten Klappenscheibe mit einer matallisch-elastischen Abdichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Abdichtpartie zwischen Gehäuse und metallisch-elastischer Abdichtung vor dem erstmaligen Schliessen der Armatur und

Fig. 3 einen Schnitt durch die geschlossene und kalibrierte Abdichtpartie.

In Fig. 1 des Ausführungsbeispiels wurde eine geschlossene

Absperrklappe mit einer doppelexzentrisch gelagerten Kappenscheibe mit einem erfindungsgemässen Dichtring gewählt und im Schnitt dargestellt. Im Gehäuse 1 sind eine Welle 2 sowie ein Wellenzapfen 3 angeordnet, von denen die Klappenscheibe 4 angetrieben bzw. gehalten wird. Das Gehäuse 1 ist mit einer als Kugelkontur ausgebildeten Dichtfläche 5 für den Dichtring 6 ausgerüstet. Die Dichtfläche 5 ist Teil einer Kugel, deren Mittelpunkt auf der Ebene der Wellenmitte im Mittenkreuz der Durchgangsbohrung liegt.

Der Dichtring 6 ist am Umfang der Klappenscheibe 4 in einer Nut 7 angeordnet, welche von der Klappenscheibe 4 und einem daran mit Schrauben 8 befestigten Ring 9 gebildet wird. Innerhalb der Nut 7 liegt der U-förmige Dichtring 6, in dessen Innerem ein inkompressibler Stützkörper 10 eingelegt ist. Zwischen den Seitenwänden der Nut 7 und den Schenkeln des U-förmigen Dichtringes 6 sind in diesem Fall Flachdichtungen 11 vorgesehen. Ein Dichtring 12 verhindert zwischen dem Ring 9 und der Klappenscheibe 4 ein Durchströmen. Die Wirkungsrichtung des Mediumdruckes zeigen die Pfeile A und B.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt durch die Abdichtpartie einer geöffneten und erstmals zu schliessenden Absperrklappe. Von der Herstellung her hat der U-förmige Dichtring 6 hier noch eine kreisförmige Umlenkzone 13. Die Fig. 3 zeigt, wie der Dichtring 6 beim erstmaligen Eintauchen in die zugehörige Dichtfläche 5 auf seine endgültige Form kalibriert wird. Der im Aussendurchmesser grössere Dichtring 6 ist in seine Dichtfläche 5 hineingepresst, wobei sich die Umlenkzone 13 der Kugelkontur der Dichtfläche anpasst. Die Verformung ist bleibend und gewährleistet infolge der Rückfederungswirkung des Materials eine gleichförmige Anlage des Dichtringes 6 an der Dichtfläche 5.

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Die druckunterstützte Abdichtung kommt folgendermassen zustande: Wirkt der Mediumdruck aus Richtun A, dann legt sich der Schenkel 14 an den Stützkörper 10 an, und das Medium gelangt in den durch die Nut 7 und den Dichtring 6 gebildeten 5 Raum, bis sich in demselben der gleiche Mediumdruck aufgebaut hat wie auf der Seite A der Klappe. Der nicht dichtend ausgebildete Stützkörper ermöglicht einen störungsfreien Druckaufbau innerhalb des Dichtringes. Infolge der Inkompressibilität des Stützringes 10, der einstückig oder mehrstückig ausgebildet ist, io kann der Dichtring 6 nicht zusammengepresst, sonndern nur elastisch verformt werden. Die hier gewählten Flachdichtungen 11 verhindern zuverlässig, dass der Dichtring 6 von A nach B umströmt werden kann. Der Schenkel 15 liegt aufgrund des im Dichtring herrschenden Differenzdruckes dichtend an der Flach-15 dichtung 11 an. Sollte der höhere Mediumdruck auf der Seite B vorherrschen, dann würde der Schenkel 14 in Verbindung mit der Flachdichtunng 11 eine Umströmung verhindern.

Die gleichwertige zuverlässige Abdichtung in beiden Strö-20 mungsrichtungen kommt folgendermassen zustande: Infolge der Elastizität des Dichtringes kann bei einer Druckbeaufschlagung von der Seite A die die Klappenscheibe 4 mit dem Dichtring 6 von der Dichtfläche 5 wegdrückt, der Dichtring durch Veränderung seines äusseren Durchmessers aufgrund des im Innern des Dicht-25 ringes anstehenden Druckes die vergrösserte Toleranz ausgleichen.

Wirkt der Druck von der Seite B, wird die Klappenscheibe mit dem Dichtring in die Dichtfläche hineingedrückt. Der Dichtring 30 gibt wie eine Feder nach, so dass eine Erhöhung des Drehmomentes nicht eintritt.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Abdichtvorrichtung an einer Absperrklappe, mit einem U-förmigen, druckunterstützt abdichtenden, einstückig aus Metall bestehenden, in axialer und radialer Richtung verformbaren, in 5 einer Nut schwimmend gelagerten und in der Schliesslage der Klappenscheibe mit einem Scheitel federnd an dem ihm gegenüberliegenden Sitz anliegenden Dichtring für die drehbar gelagerte Klappenscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (6) in einer Nut (7) der Klappenscheibe (4) gelagert ist, und io dass zwischen den Schenkeln (14,15) des Dichtringes (6) ein inkompressibler Stützkörper (10) zum Abstützen der Schenkel bei Verformung des Dichtringes durch den Mediumdruck lose angeordnet ist.
2. 2. Abdichtvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch 15 gekennzeichnet, dass zwischen den Schenkeln (14,15) des U-förmigen Dichtrings (6) und den Seitenwänden der den Dichtring (6) aufnehmenden Nut (7) Dichtungen (11) angeordnet sind.
3. 3. Abdichtvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Dichtfläche des U-förmigen 20 Dichtrings (6) durch die Dichtfläche (5) der zugehörigen Absperrklappe kalibriert ist.

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