DE1079410B - Ventilanordnung fuer Fluessigkeiten und Gase mit hydrostatischem Dichtungsring - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem ringsum verlaufenden hydrostatischen Dichtungsring aus Gummi oder ähnlichem Werkstoff und zielt darauf ab, für derartige Ringe eine bessere Ouerschnittsform und eine bessere Anordnung zu schaffen, welche die Anwendung derartiger Dichtungsmittel bei Ventilanordnungen der verschiedensten Art gestattet.

Hydrostatische Ringe werden im allgemeinen in eine Nut des Ventilkörpers oder des Ventilsitzes eingepaßt, wobei die am meisten gebräuchliche Type der sogenannte O-Ring ist. Ein besonderes Merkmal dieser Ventilanordnungen ist die Tatsache, daß der Ventilring bei geschlossenem Zustand des Ventils an der offenen Seite der ihn aufnehmenden Nut in dichtendem Kontakt mit einer festen Fläche des Gegenelementes des Ventils steht, wohingegen bei geöffnetem Ventil dieser Kontakt des Ventilringes mit dem Gegenelement unterbrochen ist, so daß der Ring lediglich durch die Nut festgehalten wird. Die gebräuchlichsten Ventilarten, bei denen hydrostatische Ringe zur Verwendung gelangen, sind Kolbenventile und solche mit kegeligem Ventilsitz, wobei dann in beiden Fällen der Ventilring entweder im Ventilkörper oder im Ventilgehäuse untergebracht ist. Es hat sich nun ergeben, daß insbesondere bei höheren Drücken über beispielsweise 7 kg/cm² große Schwierigkeiten bezüglich des Festhaltens des Ringes in seiner Nut auftreten, wenn das Ventil geöffnet wird, und zwar vornehmlich dann, wenn die Schließbewegung des Ventils entgegen dem Flüssigkeitsdruck erfolgt. Der Grund hierfür besteht hauptsächlich darin, daß während der Ventilschließung Flüssigkeitsdruck nicht nur an der stromaufwärts gerichteten Seite des Ringes wirksam wird, sondern auch zwischen dem Ring und dem Boden der Nut. Ist der Ring auf einen zylindrischen Kolben aufgepaßt, so bedeutet dies, daß der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Ringes zwischen diesen und die zylindrische Nut eindringt, während dort, wo der Ring in ein Ventilgehäuse eingesetzt ist, der Flüssigkeitsdruck außerhalb des Ringes zwischen diesen und den Boden der Nut eindringt. Wenn nun das Ventil beginnt, sich zu öffnen, und die beiden festen Oberflächen der Ventilelemente beginnen, sich voneinander abzulösen, bleibt der Ring nicht in seiner Nut, sondern wird durch den Flüssigkeitsdruck, der zwischen ihm und der Nut wirkt, weiterhin in dichtendem Kontakt mit dem Gegenelement gehalten. Dies bedeutet, daß der Ring das Bestreben entfaltet, dem Gegenelement zu folgen, das sich von der Ringnut entfernt, so daß also der Ring versucht, aus seiner Nut herauszutreten.

Der beschriebene Vorgang ist zunächst bei zylindrischen Ventilkolben festzustellen, wenn letzterer sich von der Dichtungsbohrung entfernt, wobei dann Ventilanordnung für Flüssigkeiten

und Gase mit hydrostatischem

Dichtungsring

Anmelder:

Seetru Limited, Bristol (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. F._; Mayer, Patentanwalt,
Berlin-Dahlem,. Hüttenweg 15

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien Vom 21, März 1955

Otto Herman Varga, Efadford-on-Avon, Wilts

(Großbritannien),
ist als Erfinder ^genannt worden

der Dichtungsring bestrebt ist, aus seiner Nut heraus an dem sich verjüngenden Teil am Ausgang der Dichtungsbohrung herauszutreten. Das gleiche spielt sich aber auch ab, wenn es sich um einen kegeligen Ventilkörper handelt, der einen Ring trägt; denn auch hierbei versucht der Ring bei Druck auf beiden Seiten, beim Anheben des Ventilliörpers seine Nut zu verlassen. ■"·

Die beschriebenen Schwierigkeiten haben seit langem die Verwendung von hydrostatischen Ringen bei Ventilen ernsthaft behindert, und es ist demgemäß das Ziel der Erfindung, die beschriebenen Nachteile ganz oder doch zum wesentlichen Teil zu beseitigen, indem man dem Ventilring eine neuartige Querschnittsform gibt·

Die Erfindung geht von bekannten Ventilanordnungen für Flüssigkeiten und Gase aus, die einen Ventilkolben mit einer Ringnut, ein Ventilgehäuse, mit glatter Innenfläche und einen in der Ringnut untergerbrachten elastischen hydrostatischen Dichtungsring aufweisen, der in der geschlossenen. Stellung des Ventils einerseits mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in abdichtender Berührung steht, andererseits an einer seitlichen Begrenzungswand der Ringnut anliegt,, die den Ring vor dem Flüssigkeitsdruck schützt, und besteht im wesentlichen darin, daß der Dichtungsring

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eine ringsum verlaufende, seitlich herausragende biegsame Lippe aufweist, welche die Abdichtung gegen den Grund der Ringnut übernimmt.

In pneumatischen Förderleitungen hat man bereits nach beiden Seiten umlegbare Gummilippen verwendet, die in der Biegezone dünner als in der dichtenden Fläche ausgebildet sind.

Gegenüber allen diesen bekannten Ringdichtungen hat der neue Dichtungsring den entscheidenden Vorteil, daß ein Abheben des Dichtungsrings durch den Druck des abzudichtenden Mediums, das hinter den O-Ring eindringen kann, mit Sicherheit durch die neue Anordnung der Lippe an der Basis des D-förmigen Dichtungsringes vermieden wird, weil der Druck des Mediums auf diese Dichtlippe drückt, wodurch ein Eindringen hinter den Dichtungsring in die Nut vermieden wird. Unter der Voraussetzung, daß die Lippe einen wirksamen peripherischen Dichtungskontakt mit dem Nutengrund hält, wird der Flüssigkeitsdruck das Bestreben haben, die Dichtungswirkung der Lippe zu erhöhen, so daß keine Druckflüssigkeit zwischen den Ring und den Boden der Nut eindringen kann.

Der erfindungsgemäße Vorschlag der Anordnung einer Lippe an dem hydrostatischen Ring zwecks Abdichtung des Spaltes zwischen Ring und Nutboden kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Vorzugsweise gibt man dem Ring die allgemeine Ouerschnittsform eines D, dessen Basis in der Nut liegt, während der abgerundete Teil die Dichtung zum gegenüberliegenden Ventilelement herstellt. Dabei kann die Lippe oder der sonstige Ansatz oder Steg als Verlängerung oder Verbreiterung ausgestaltet sein, die gegen die Richtung des Flüssigkeitsdruckes am gekrümmten Teil des Ringes gerichtet ist. Die Lippe kann dabei etwa eine kegelstumpfförmig dreieckige Gestalt haben oder einen dünnen Steg bilden, der sich an die Basis des D anschließt. In allen Fällen wird die Lippe aus einem Stück mit dem Ring hergestellt, so daß, wenn der Ring in die Nut eingesetzt wird, die Lippe festen Kontakt mit dem Nutboden hält. Dabei kann die Nut selbst entweder eine dem D entsprechende Breite und Unterschneidung zur Aufnahme der Lippe aufweisen oder auch breit genug ausgeführt werden, um sowohl dem Ring als der Lippe Platz zu gewähren.

Es ist wichtig, daß die Lippe in festem Dichtungskontakt mit dem Boden der Nut steht, wenn sie eingepaßt wird, und zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, die Unterseite der Lippe etwas winkelig zur Unterseite des Ringquerschnittes verlaufen zu lassen, so daß, wenn der Dichtungsring eingesetzt wird, an der Lippe eine elastische Vorspannung entsteht, die ein dichtes Anliegen am Nutboden gewährleistet.

Wenn die Unterseite der Lippe zylindrisch gewählt wird, kann der Nutboden zweckmäßig konisch oder teilkonisch gearbeitet werden, wobei sich der Konus gegen die Lippe hin öffnet, so daß diese beim Einsetzen nach außen gestreckt wird und ihr elastischer Widerstand wiederum eine Vorspannung erzeugt, die einen dichten Kontakt zwischen Lippe und Nutboden gewährleistet.

Ein weiteres Mittel, um von Anfang an ausreichenden Dichtungskontakt zwischen Lippe und Nutboden herzustellen, könnte darin bestehen, daß man eine ringförmige, auf der dem Flüssigkeitsdruck zugekehrten Seite der Lippe liegende Feder vorsieht, die sich zusammenzieht, wenn man den Dichtungsring in die Außenfläche des Kolbens einsetzt, sich dagegen aufspreizt, wenn man den Ring in die Innenwandung des Ventilgehäuses.einfügt. Man kann dabei jene Art von Federn benutzen, wie sie oft in Gummiöldichtungen umlaufender Wellen benutzt werden. Dabei kann die freie Seite der Lippe, auf welcher sich die Feder befindet, zweckmäßig mit einer Rille versehen werden, in der die Feder festgehalten wird.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, kleine Ablaßbohrungen im Boden der Nut unterhalb der Lippe vorzusehen, die gegen die Stromabwärtsseite des Kolbens hin gerichtet sind. Derartige Bohrungen gewährleisten, daß Flüssigkeit, wie sie gegebenenfalls unter die Lippe dringt, abgeführt werden kann und demgemäß der Druck unterhalb des Ringes nicht so stark ansteigen kann, um die Funktion des Ringes im ganzen zu beeinträchtigen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt einen mit einer Lippe versehenen Dichtungsring aus synthetischem Kautschuk (teilweise geschnitten), während

Fig. 2 in einem Teilschnitt die Anordnung des Dichtungsringes wiedergibt.

Die durchgehende peripherische Lippe 1 ist aus einem Stück mit dem Ring 2 geformt, der die allgemeine Querschnittsform eines D aufweist und aus einem biegsamen, gegen Kohlenwasserstoffe beständigen, synthetischen Gummi besteht.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Lippe 1 unter einem Winkel an den Ring 2 angesetzt. Wenn demgemäß der Dichtungsring in eine Nut eines zylindrischen Ventilkolbens 4 (Fig. 2) eingesetzt wird, der einen im Querschnitt reduzierten Teil 5 aufweist und in einem Ventilgehäuse 6 mit Galerie 7 hin- und herläuft, unterliegt die Lippe 1 einer elastischen Vorspannung und steht in dichtem Eingriff mit dem Boden 9 der Nut 3.

Mit 10 und 11 sind kleine Druckentlastungsbohrungen bezeichnet, die, vom Boden 9 der Nut 3 ausgehend, gegen den schmaleren Teil 5 des Kolbens, also stromabwärts vom Ring 2 aus gesehen, gerichtet sind.

Die Anbringung der Lippe gemäß der Erfindung an dem D-förmigen Dichtungsring hilft auch dazu, ein Kippen des Ringes in der Nut zu verhindern, insbesondere dann, wenn es sich um hin- und hergehende Ventilkolben handelt.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ventilanordnung für Flüssigkeiten und Gase, die einen Ventilkolben mit einer Ringnut, ein Ventilgehäuse mit glatter Innenfläche und einen in der Ringnut untergebrachten elastischen hydrostatischen Dichtungsring aufweist, der in der geschlossenen Stellung des Ventils einerseits mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in abdichtender Berührung steht, andererseits an einer seitlichen Begrenzungswand der Ringnut anliegt, die den Ring vor dem Flüssigkeitsdruck schützt, dadurdi gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (2) eine ringsum verlaufende, seitlich herausragende, biegsame Lippe (1) aufweist, welche die Abdichtung gegen den Grund (9) der Ringnut (3) übernimmt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Nutengrund (9) des Ventilkolbens Bohrungen (10, 11) vorgesehen sind, die zur Druckentlastung des Dichtungsringes dienen.

3. \fentilanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Lippe (1)

am Körper des Dichtungsringes (2) elastisch gegen den Nutengrund (9) angedrückt ist, um sie in enger Berührung mit dem Nutengrund (9) zu "halten.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (2) eine Rille zur Aufnahme einer an sich

bekannten ringförmigen Feder aufweist, welche die Lippe (1) gegen den Nutengrund (9) drückt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 858 163, 880 240;
deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 675 484,1 687 283; französische Patentschriften Nr. 412 021, 834 045.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen