DE2150788C3

DE2150788C3 - Dichtungsanordnung für den Schaft eines automatisch geregelten Ventils

Info

Publication number: DE2150788C3
Application number: DE2150788A
Authority: DE
Inventors: Helmar Troest Nordborg Nielsen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1975-09-25
Also published as: GB1351438A; US3797805A; DE2150788A1; DE2150788B2; SE383198B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für den axial verstellbaren Schaft eines automatisch geregelten Ventils, insbesondere eines thermostatisch betätigten Heizkörperventils, dessen Einwärtsbewegung durch ein kraftschlüssig an ihm angreifendes Stellglied, wie Thermostataufsatz, und dessen Auswärtsbewegung durch eine Rückholfeder bewirkt ist. mit einer den Schaft umschließenden O-Ring-Dichtung.

Bei einem bekannten thermostatisch betätigten Heizkörperventil dieser Art (DT-PS 1 199 569) ist an dem Ventilgehäuse ein Thermostataufsatz zu befestigen, dessen bewegliches Stellglied den Ventilschaft gegen die Kraft der Rückholfeder in Schließrichtung belastet.

Wen die O-Ring-Dichtung dieses 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, so lange noch keine größeren Schäden aufgetreten sind. Erkannt wird die Undichtigkeit am herausdringenden Medium. Beispielsweise bitdet sich unter einem Warmwasser-Heizungsventil eine feuchte Stelle auf dem Fußboden oder Teppich.

Bei einem anderen bekannten thermostatisch betätigten Heizkörperventil (DT-PS 1 135 222) ist der Schaft durch eine verhältnismäßig lange hohle Schraubenspindel geführt und an beiden Enden dieser Schraubenspindel mittels gleichartiger Packungen in ihr abgedichtet.

Ferner ist ein thermostatisches Element für ein Ventil bekannt (DT-PS 1 264 153), bei dem die Austrittsstel-Se eines Druckstiftes aus einem mit Wachs gefüllten Dehnsioffgefäß mittels zweier hintereinandergeschalteter O-Ringe abgedichtet ist

Es ist auch ein handbetätigtes Membranventil bekannt (DT-Gbm 1 934406), bei dem eine Membran sowohl als Ventilverschlußstück als auch als Abdichtung des Ventilraums nach außen dient Auf den verschraubbaren Schaft sind mehrere Quellringe aufgesetzt, die beim Undichtwerden der Membran den Zwischenraum zwischen Gehäusedeckel und Schaft abdichten sollen. Hierbei wirken die Quellringe als Sekundärdichtung. Sie mögen zwar die Zeit bis zum Austreten des Mediums aus dem Ventil zu verlängern. Am Ende dieser Zeit treten aber die gleichen Erscheinungen wir bei einer Einzeldichtung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung für den axial verstellbaren Schaft eines automatisch geregelten Ventils anzugeben, mit deren Hilfe eine Undichtigkeit selbsttätig früher als bisher erkennbar gemacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der O-Ring-Dichtung ein Dichtungskörper aus einem Material nachgeschaltet ist, das bei Berührung mit dem abzudichtenden Medium sein Volumen vergrößert und so eingebaut ist, daß er bei Volumenvergrößerung eine Klemmkraft auf den Schaft ausübt, und daß die Kraft der Rückholfeder kleiner als diejenige Kraft ist, welche zur Verstellung des Schafts bei Vorhandensein der Klemmkraft notwendig ist.

Wenn bei dieser Konstruktion infolge Undichtigkeit der nachgescbaltete Dichtungskörper aufquillt, beendet er die Regelfunktion des automatisch geregelten Ventils. Die Stellkräfte, die eine veränderliche Größe haben, vermögen zwar das Ventil noch in der einen Richtung, z. B. in Schließrichtung, zu verstellen; durch die beanspruchte Bemessung der auftretenden Klemmkraft ist aber sichergestellt, daß die Rückholfeder nicht in der Lage ist, das Ventil in Gegenrichtung zu verstellen. Das Ende der Regelfunktion hat ganz bestimmte Auswirkungen (bei einem thermostatisch betätigten Heizkörperventil beispielsweise kühlt der Heizkörper ab), die erkennen lassen, daß eine Undichtigkeit vorhanden ist. Da die Regelfunktion bereits beendet ist, wenn die nachgeschaltete Dichtung feucht wird, ist der Fehler auf jeden Fall früher festzustellen als zu demjenigen Zeitpunkt, an dem sich Tropfen an der Außenseite des Ventils bilden oder gar auf den Fußboden gefallen sind.

Besonders günstig ist es, wenn der nicht im Volumen vergrößerte Dichtungskörper gehäusefest angeordnet ist und den Schaft mit Spiel umgibt. Das Spiel stellt sicher, daß der Schaft normalerweise unbehindert verstellt werden kann. Da der Dichtungskörper aber im übrigen gehäusefest angeordnet ist, vermag er mit einer verhältnismäßig kleinen Volumenvergrößerung das am Innenumfang vorhandene Spiel zu überbrücken und den Schaft festzuklemmen.

Des weiteren kann der Dichtungskörper durch eine Platte in einer vom zylindrischen Schaft durchsetzten Gehäusebohrung festgehalten sein. Auf diese Weise ist der Dichtungskörper in einem axial begrenzten Gehäuseraum· untergebracht, so daß er sich bei der Volumenvergrößerung nur nach innen ausdehnen und verhältnismäßig große Klemmkräfte erzeugen kann.

Die besten Effekte zeigen sich, wenn das abzudichtende Medium Wasser ist und das Material des Dichtungskörpers unter Wassereinfluß quillt. Auf diese Wei-

se lassen sich verhältnismäßig große Volumenänderungfcd erzielen und entsprechend große Klemmkräfte erzeugen. Beispiele für brauchbare Materialien sind Leder oder Hydratzellulose, wie Vulkanfiber.

Zwsckmäßigerweise 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. Darüber hinaus haben bevorzugte Materialien, wie Hydratzellulosefasern, in 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 Wickel kann nicht nur durch eine Volumenvergrößerung in Radialrichtung Klemmkräfte erzeugen, sondern darüber hinaus nach innen gewölbt werden, wenn infolge einer axialen Volumenvergrößerung eine Stauchung des Wickels auftritt

Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung und

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.

Das in F i g. 1 dargestellte Ventil hat ein Gehäuse 1 mit einem Einlaßstutzen 2, einem Ventilsitz 3 und einem Auslaßstutzen 4 Das Gehäuse ist mit einem Hals 5 versehen, in welchen ein Deckel 6 eingeschraubt ist und auf welchem ein Thermostataufsatz 7 mittels einer Spannvorrichtung 8 festgehalten ist. Der Thermostataufsatz weist einen hohlen Drehgriff 9 auf, der einen Temperaturfühler 10 und ein thermostatisches Arbeitselement U 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.

Fine Platte 14 des Arbeitselements 11 trägt einen Sto. si 15, der kraftschlüssig auf einen Ventilschaft 16 wirkt. Der Ventilschaft 16 ist durch eine Dichtungsanordnung 17 hindurrhgeführt, die in einer Schraubbuchse 18 untergebracht ist, welche in den Deckel 6 eingeschraubt ist. Der Ventilschaft 16 wirkt auf die 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.

F i g. 2 zeigt den Aufbau der Dichtungsanordnung. Einer O-Ring-Dichtung 22 ist ein Filzring 23 als Füllkörper vorgeschaltet. Diese Teile sind in einer Bohrung 24 der Schraubbuchse 18 untergebracht und durch Metallringe 25 und 26 an Ort und Stelle gehalten. Ein zusätzlicher 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 verdampft 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, so wird das Ventil geöffnet Die vollständige Hubbewegung des Verschlußstücks 20 entspricht einer Temperaturdifferenz von beispielsweise 2° C. Denn das Verschlußstück vermag dem Dampfdruck fast ungehindert zu folgen, da einer Axialbewegung lediglich die Reibungskräfte entgegenwirken, die die O-Ring-Dichtung 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 O-Ring-Dichtung 22 undicht wird und Wasser zwischen ihr und dem Ventilschaft 16 hindurchsickert, so besteht keine Gefahr, daß das Wasser am äußeren Ende des Ventilschafts 16 ins Freie tropft, ge gebenenfalls nachdem es in einer gewissen Menge im Innern des Drehgriffs 9 gesammelt worden ist. Viel mehr werden die Wassertropfen vom Dichtungskörper 27 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 /u hohe Temperatur im Raum das Arbeitselement U veranlaßt hatte, das Verschlußstück auf den Sitz 3 zu schieben, eine infolgedessen auftretende Abkühlung des Raumes zwar zu einer Rückwärtsbewegung des Stößels 15. nicht aber zu einer Öffnung des Ventils führt. Der nachgeschaltete Heizkörper bleibt kalt. Dies ist, wenn beispielsweise eine Sollwert-Temperatur von 20°C eingestellt war, ein Zeichen für einen Funktionsmangel, der die Undichtigkeit des Ventils erkennen läßt. Ein ähnlicher Funktionsmangel wäre es im übrigen, wenn die Klemmkraft so rasch anwächst, daß die vom Thermostat-Aufsatz ausgeübten Kräfte nicht mehr ausreichen, um das Ventil in die Schließstellung zu bringen. Dann würde der nachgeschaltete Heizkörper eine zu hohe Temperatur annehmen.

In F i g. 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 Wickels bei der Berührung mit Wasser keine wesentliche Volumenvergrößerung in Radialrichtung, sondern nur eine Dehnung in Axialrichtung zeigen würde, ergäbe sich in kurzer Zeit eine ausreichende Klemmkraft, weil sich die einzelnen Wickellagen unter dem Einfluß dieser Dehnung in Radialrichtung wölben würden.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für den axial verstellbaren Schaft eines automatisch geregelten Ventils, insbesondere eines thermostatisch betätigten Heizkörperventils, dessen Einwärtsbewegung durch ein kraftschlüssig an ihm angieifendes Stellglied, wie Thermostataufsatz, und dessen Auswärtsbewegung durch eine Rückholfeder bewirkt ist, mit einer den Schaft umschließenden O-Ring-Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring-Dichtung (22) ein Dichtungskörper (27, 27') aus einem Material nachgeschaltet ist, daß bei Berührung mit dem abzudichtenden Medium sein YoIumen vergrößert und so eingebaut ist, daß er bei Volumenvergrößerung eine Klemmkraft auf den Schaft (16) ausübt, und daß die Kraft der Rückholfeder (21) kleiner als diejenige Kraft ist, welche zur Verstellung des Schafts bei Vorhandensein der Klemmkraft notwendig ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht im Volumen vergrößerte Dichtungskörper (27, 27') gehäusefest angeordnet ist und den Schaft (16) mit Spiel umgibt.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (27,27') durch eine Platte (30) in einer vom zylindrischen Schaft (16) durchsetzten Gehäusebohrung (28) festgehalten ist.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (27') aus einem den Schaft (16) umgebenden Wickel (32) besteht.

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