DE2150788A1

DE2150788A1 - Dichtungsanordnung fuer den schaft eines ventils

Info

Publication number: DE2150788A1
Application number: DE19712150788
Authority: DE
Inventors: Helmar Troest Nielsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1974-10-10
Also published as: GB1351438A; SE383198B; DE2150788B2; US3797805A; DE2150788C3

Description

Dichtungsanordnung für den Schaft eines Ventils

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für den Schaft eines Ventils, mit einer Primärdichtung und einer ihr nachgeschalteten Sekundärdichtung.

Wenn die Dichtung eines Ventils beschädigt ist, tritt das abzudichtende Medium nach außen. In der Regel treten zunächst geringe Mengen des Mediums aus; später werden die Leckmengen größer. Erstrebenswert ist es, die Dichtungsanordnung zu reparieren oder auszutauschen, solange noch keine größeren Schäden aufgetreten sind. Erkannt wird die Undichtigkeit am herausdringenden Medium. Beispielsweise bildet sich unter einem Warmwasser-Heizungsventil eine feuchte Stelle auf dem Fußboden oder Teppich.

Es ist auch bekannt, die Lebensdauer einer Dichtungsanordnung dadurch zu erhöhen, daß einer Primärdichtung eine Sekundärdichtung nachgeschaltet ist, welche die Funktion der Primärdichtung übernimmt, wenn diese undicht wird. Am Ende der verlängerten Lebensdauer treten aber die gleichen Erscheinungen wie bei einer Einzeldichtung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Undichtigkeit in der Weise erkennbar zu machen, daß kein abzudichtendes Medium ins Freie zu treten braucht, oder daß unter sonst gleichen Umständen eine

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geringere Menge des abzudichtenden Mediums ins Freie tritt, bevor die Undichtigkeit erkannt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtungskörper der Sekundärdichtung aus einem Material besteht, das bei Berührung mit dem abzudichtenden Medium sein Volumen vergrößert, und so eingebaut ist, daß er bei Volumenvergrößerung die Verstellung des Ventils behindernde Klemmkräfte auf den Ventilschaft ausübt.

Bei dieser Konstruktion dient die Sekundärdichtung nicht nur dazu, die Dichtheitsperiode zu verlängern, sondern sie behindert im Falle der Undichtigkeit die Ventilfunktion. Dieser Funktionsmangel dient als Srkennungssignal für die mangelnde Abdichtung der Primärdichtung. Er läßt sich bei manuell zu betätigenden Ventilen direkt, nämlich bei einer Handverstellung, und bei automatisch betätigten Ventilen indirekt, nämlich durch ein fehlerhaftes Arbeiten des dem Ventil nachgeschalteten Systems, erkennen. Da das Material des Dichtungskörpers bei der Volumenvergrößerung im allgemeinen auch das abzudichtende Medium aufnimmt, ist über einen längeren Zeitraum sichergestellt, daß kein Medium ins Freie tritt.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Ventilschaft axial verstellbar und seine Einwärtsbewegung durch ein kraftschlüssig an ihm angreifendes Stellglied, insbesondere Thermostataufsatz, sowie seine Auswärtsbewegung durch eine Rückholfeder bewirkt ist, und wenn die Kraft der Rückholfeder kleiner ist als diejenige Kraft, die die Klemmkräfte überwindet. Bei einem solchen Ventil verbleibt der Schaft bei einer Undichtigkeit in seiner inneren Endla~ge. In diese Endlage wird er durch dia Kräfte des Stellgliedes gezwungen*, die zunehmen, wenn der Steuerbefehl nicht ausgeführt wird« Die schwache Rückholfeder vermag den Schaft aber nicht mehr nach außen zu drücken. Wenn ein automatisch gesteuertes Ventil

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längere Zeit diese innere Endlage einnimmt, so ergibt sich eine Störung im nachgeschalteten System, aufgrund dren der Funktionsmangel des Ventils und daher die Undichtigkeit erkennbar ist.

Besonders günstig ist es, wenn das Ventil ein Heizungsventil ist und bei seiner Einwärtsbewegung schließt. Gerade bei Heizungsventilen stört es sehr, wenn sich unter dem Ventil Feuchtigkeit zeigt. Die Undichtigkeit dieses Ventils wird dadurch angezeigt, daß der nachgeschaltete Heizkörper kalt wird, obwohl die eingestellte Temperatur eine Beheizung fordern würde.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umgibt der nicht im Volumen vergrößerte Dichtungskörper den Schaft mit Spiel. Das bedeutet, daß der Dichtungskörper während der normalen Funktion des Ventils überhaupt keine Kräfte auf den Ventilschaft ausübt. Dies ist insbesondere für automatisch, vor allem thermostatisch betätigte Ventile von Vorteil, weil bereits kleine Stellkräfte zur Ventilverstellung ausreichen und daher die Differenz des rVentils klein gehalten werden kann.

Die besten Effekte zeigen sich, wenn das abzudichtende Medium Wasser ist und das Material des Dichtungskörpers unter Wassereinfluß quillt. Au_f diese Weise lassen sich verhältnismäßig große Volumenänderungen erzielen, und entsprechend große Klemmkräfte erzeugen. Beispiele für brauchbare Materialien sind Leder oder Hydratzellulose, wie Vulkanfiber.

Zweckmäßigerweise besteht der Dichtungskörper aus mehreren quer zur Ventilschaftachse laufenden Scheiben. Hierbei kann jede Scheibe unabhängig von den anderen eine radiale Klemmkraft auf den Schaft ausüben. Darüberhinaus haben bevorzugte Materialien, wie Hydratzellulosefasern^n Scheibenebene eine stärkere Dehnung als quer dazu, so daß sich erhöhte Klemmkräfte ergeben.

Bei einer anderen günstigen Ausführungsform besteht der Dichtungskörper aus einem den Schaft umgebenden Wickel. Ein solcher

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Wickel kann nicht nur durch eine Volumenvergrößerung in Radialrichtung Klemmkräfte erzeugen, sondern darUberhinaus nach innen gewölbt werden, wenn infolge einer axialen Volumenvergrößerung eine Stauchung des Wickels auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil hat ein Gehäuse 1 mit einem Einlaßstutzen 2, einem Ventilsitz 3 und einem Auslaßäutzen 4. Das Gehäuse ist mit einem Hals 5 versehen, in welchen ein Dekkel 6 eingeschraubt ist und auf welchem ein Thermostataufsatz mittels einer Spannvorrichtung 8 festgehalten ist. Der Thermostataufsatz weist einen hohlen Drehgriff 9 auf, der einen Temperaturfühler 1U und ein thermostatisches Arbeitselement 11 umschließt. Gegen den im Arbeitselement herrschenden Dampfdruck wirkt eine Sollwertfeder 12, deren Widerlager 13 mit Hilfe des Drehknopfs 9 zur Sollwert-Einstellung axial verschoben werden kann.

Eine Platte 14 des Arbeitselements 11 trägt einen Stößel 15* der kraftschlüssig auf einen Ventilschaft 16 wirkt. Der Ventilschaft 16 ist durch eine Dichtungsanordnung 17 hindurchgeführt, die in einer Schraubbuchse 18 untergebracht ist, welche in den Deckel 6 eingeschraubt.ist^ Der Ventilschaft 16 wirkt auf die

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Verlängerung 19 eines Verschlußstücks 20. Eine Rückholfeder 21 drückt auf einen Kragen der Verlängerung 19» so daß der Ventilschaft 16 am Stößel 15 zur Anlage kommt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Dichtungsanordnung. Als Primärdichtung dient ein O-Ring 22, dem ein Filzring 23 als Filterkörper vorgeschaltet ist. Diese Teile sind in einer Bohrung 24 der Schraubbuchse 18 untergebracht und durch Metallringe 25 und 26 an Ort und Stelle gehalten. Ein Sekundär-Dichtungskörper 27 ist in einer Ausbohrung 28 untergebracht. Er besteht aus mehreren Scheiben 29 aus Vulkanfiber. Die Scheiben 29 verlaufen quer zur Ventilschaftachse. Der Scheibenstapel ist durch eine Platte 30, die durch einen Bördelrand 31 niedergehalten ist, festgehalten. Die Scheiben 29 umgeben den Schaft 16 mit geringem Spiel, so daß dessen Beweglichkeit hierdurch nicht behindert wird.

Im Normalbetrieb verdampf; ein Teil der im Fühler 10 enthaltenen Flüssigkeit nach Maßgabe der im umgebenden Raum herrschenden Temperatur. Der zu dieser Temperatur gehörende Dampfdruck im Arbeitselement 11 drückt den Stößel 15 gegen die Kraft der Feder 12 in eine dem Dampfdruck entsprechende Stellung. Steigt die Raumtemperatur, so wird das Ventil geschlossen, sinkt die Raumtemperatur, wird das Ventil geöffnet. Die vollständige Hubbewegung des Verschlußstücks 20 entspricht einer Temperaturdifferenz von beispielsweise 2^ G. Denn das Verschlußstück vermag dem Dampfdruck fast ungehindert zu folgen, da einer Axial« bewegung lediglich die Reibungskräfte entgegenwirken, die der 0-Ring 22 auf den Ventilschaft 16 ausübt. Die Reibungskräfte des Filzringes 23 sind vernachlässigbar klein. Die Scheiben 29 üben überhaupt keine Reibung aus.

Wenn nun die Primärdichtung undicht wird und Wasser zwischen dem 0-Ring 22 und dem Ventilschaft 16 hindurchsickert, so besteht keine Gefahr, daß das Wasser am äußeren Ende des Ventilschafts

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Ins Frole tropft» gegebenenfalls nachdem es In einer gewissen Ilenge im Innern des Drehgriffs 9 gesammelt worden ist. Vielmehr worden die Wassertropfen vom Dichtungskörper 27 der Sekundärdichtung aufgesaugt. Dessen Material quillt und legt sich klemmend an den Schaft 16 an. Diese Klemmkraft steigt mit der Zeit allmählich an. In einem definierten Zeitpunkt sind die Klemmkräfte so groß, daß die Kraft der Rückholfeder 21 nicht mehr ausreicht, um den Schaft 16 nach außen zu schieben. Das bedeutet, daß nach einem letzten Regelspiel, bei dem eine zu hohe Temperatur im Raum das Arbeitselement 11 veranlaßt hatte, das VorschlußstUck auf den Sitz 3 zu schieben, eine infolgedessen auf tretende Abkühlung dos Raumes zwar zu einer Rückwärtsbewegung des Stößels 15» nicht aber zu einer öffnung des Ventils führt. Der nachgeschaltete Heizkörper bleibt kalt. Dies 1st, wenn beispielsweise eine SoHwert-Temperatur von 20°C eingestellt war, ein Zeichen für einen Punktionsmangel, der die Undichtigkeit des Ventils erkennen läßt. Ein ähnlicher Funktionsmangel wäre es im übrigen, wenn die KLemokraft so rasch anwä-shst, daß die vom Thermostat-Aufsatz ausgeübten Kräfte nicht mehr ausreichen, um das Ventil JLn die Schließstellung zu bringen. Dann würde der nachgeschaltete Heizkörper eine zu hohe Temperatur annehmen.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, bei der lediglich der Dichtungskörper 27' durch einen Wickel 32 aus Vulkanfiber gebildet wird. Selbst wenn das Material dieses Wikkels bei der Berührung mit V/asser keine wesentliche Volumenvergrößerung in Radialrichtung, sondern nur eine Dehnung in Axialrichtung zeigen würde, ergäbe sich in kurzer Zelt eine ausreichende Klemmkraft, weil sich die einzelnen Wickellagen unter dem Einfluß dieser Dehnung in Radialrichtung wölben würden·

Das Material des Dichtungskörpers der Sekundärdichtung 1st dem abzudichtenden Medium so anzupassen, daß sich innerhalb einer ausreichenden Zeit nach Beginn des Undichtwerdens ,eine genügende Volumenvergrößerung ergibt.

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Claims

Patentansprüche

1. Dichtungsanordnung für den Schaft eines Ventils, mit einer Printfirdichtung und einer ihr nachgoschaltoten SokundUrdichtunß, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörpor (27» 27^f) der Sokundärdichtung au3 einom Material besteht, das bei Berührung mit dem abzudichtenden Medium sein Volumen vergrößert, und so eingebaut ist, daß er bei Volumenvergrößerung die Verstellung des Ventils behindernde Klemmkräfte auf den Ventilschaft (16) ausübt.

2« Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (16) axial verstellbar und seine Einwürtsbowegung durch ein kraftschlüssig an ihm angreifendes Stellglied, insbesondere Thermostataufsatz (7), sowie seine Auswärtsbewegung durch eine Rückholfeder (21) bewirkt ist, und daß die Kraft der Rückholfeder kleiner ist als diejenige Kraft, die die Klemmkräfte überwindet.

3· Dichtungsanprdnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Heizungsventil ist und bei seiner Ein— värtsbowogung schließt·

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht im Volumen vergrößerte Dichtungskörper (27*) den Schaft (16) mit Spiel umgibt.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abzudichtende Medium Wasser ist und das Material des Dichtungskörpers (27, 27') unter Wassereinfluß quillt.

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6. Dichtungsnnordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (27,27*) aus Leder besteht.

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7· Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (27_t27^f) aus Hydratzollulose, wie Vulkanfiber, besteht.

8» Dichtungeanordnung nach einem dor Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dor Dichtungskörper (27) aus mehreren quer zur Ventilschaftachso verlaufenden Scheiben (29) bestoht.

9· Dichtungsanordnung nach einem dor Ansprüche 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (27¹) aus einem den Schaft (16) umgebenden Wickel (32) besteht.

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