DE2900011A1

DE2900011A1 - BELLOW-SHAPED SEAL

Info

Publication number: DE2900011A1
Application number: DE19792900011
Authority: DE
Inventors: Manfred Bartoschek; Alois Illy; Otto Prof Dr Schiele
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1979-01-02
Publication date: 1980-07-24
Also published as: NL7909169A; IT7928381A0; FR2445917A1; JPS5594079A; SE7910659L; GB2039333A

Description

Balgförmige Dichtung
Die Erfindung betrifft ein balgförmiges Dichtelement.Bellows-shaped seal
The invention relates to a bellows-shaped sealing element.

Ein bekanntes Dichtelement dieser Art stellt der metallische Faltenbalg dar. Er dient zur Abdichtung von Spindeln in Armaturen₃ zum Längenausgleich bei Kompensatoren, bei Gehäusedurchführungen von Wellen und ähnlichem. Er ist in seiner Abdichtwirkung zuverlässig bedingt aber eine sehr aufwendige Fertigung und gewissenhafte Einhaltung der Einbaurichtlinien. Für Einsatzbereiche mit geringeren Anforderungen an das Dichtelement finden zwischenzeitlich auch aus Elastomeren hergestellte Faltenbälge Anwendung. Beide Ausführungsformen haben gemeinsam, daß sie gegenüber Längenbewegungen und Biegungen unempfindlich sind, daß aber Torsionsbewegungen sofort zur Schädigung und damit zum Ausfall dieser Art Dichtelemente führen. Ist nun aber ein Winkelbewegungen ausführendes Bauteil mittels eines Faltenbalges gegenüber einem Medium abzudichten, behilft man sich, z.B. gemäß der DE-OS 26 41 671, indem der Faltenbalg gebogen wird und die Dreh- oder Winkelbewegung eine Verlagerung seiner Biegeebene bewirkt. Diese aufwendige Art der Abdichtung findet nur dann Anwendung, wenn es wirklich unumgänglich ist. Ein Stellantrieb kann hierbei nicht mehr in einfacher Weise aufgebaut werden.A well-known sealing element of this type is the metallic bellows. It is used to seal spindles in fittings ₃ for length compensation in expansion joints, in housing bushings for shafts and the like. It is reliable in its sealing effect but requires a very complex production and conscientious compliance with the installation guidelines. In the meantime, bellows made of elastomers are also used for areas of application with lower demands on the sealing element. Both embodiments have in common that they are insensitive to longitudinal movements and bending, but that torsional movements immediately lead to damage and thus to failure of this type of sealing element. If, however, a component performing angular movements is to be sealed against a medium by means of a bellows, one remedy is, for example according to DE-OS 26 41 671, by bending the bellows and the rotational or angular movement causes a shift in its bending plane. This complex type of sealing is only used when it is really unavoidable. An actuator can no longer be set up in a simple manner.

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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Dichtelement zu entwickeln, welches einfach herzustellen ist und auf Zug, Druck, Biegung und Torsion beansprucht werden kann. Die,Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß eine gewundene Schraubenfeder, deren Windungen einen geringen Abstand zueinander haben, ganz oder teilweise mit einem Elastomer überzogen ist und bei teilweisem Überzug der Elastomer immer auf der dem höheren Druck ausgesetzten Seite der Schraubenfeder angebracht ist. Diese Ausführungsform ist bedeutend leichter herzustellen als ein metallischer Faltenbalg und weist gegenüber diesem den Vorteil der möglichen tordierenden Belastung auf. Diese Art Dichtung ist also auch bei Einsatzbereichen anwendbar, wo bisher nur mit aufwendigen Hilfskonstruktionen eine Abdichtung möglich war. The invention was based on the object of developing a sealing element which is easy to manufacture and can be subjected to tension, compression, bending and torsion. The solution to this problem provides that a coiled helical spring, the coils of which have a small distance from each other, is completely or partially covered with an elastomer and, with a partial coating, the elastomer is always attached to the side of the helical spring exposed to the higher pressure. This embodiment is significantly easier to manufacture than a metallic bellows and has the advantage over this of the possible twisting load. This type of seal can therefore also be used in areas of application where sealing was previously only possible with complex auxiliary structures.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Enden der Schraubenfeder spiralförmig radial nach innen und/oder nach außen gewickelt sind. Diese Maßnahme erleichtert das Einspannen bzw. Abdichten des erfindungsgemaßen Dichtelements. Je nach den geforderten Einsatzbedingungen kann nach einer weiteren Ausgestaltung die Schraubenfeder unter Vorspannung stehen. Dabei ist es vom Einsatzbereich abhängig, ob die Vorspannung bezüglich Zug- oder Druckkräften Anwendung findet oder ob sieOne embodiment of the invention provides that the ends of the helical spring are spirally wound radially inwards and / or outwards. This measure facilitates the clamping or sealing of the sealing element according to the invention. Depending on the required conditions of use, according to a further embodiment, the helical spring can be pretensioned. It depends on the area of application whether or not the preload with regard to tensile or compressive forces is used

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im Hinblick auf Torsionskräfte erfolgt. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind zwei oder mehrere Schraubenfedern ineinander gesteckt, wobei alle Schraubenfedern gemeinsam oder jede Schraubenfeder einzeln ganz, teilweise oder eine Schraubenfeder gar nicht mit einem Elastomer überzogen sind. Diese Ausführung weist eine kurze axiale Länge auf und kann bei höherer Beanspruchung oder zur BeeinfluQung des eingeleiteten Drehmomentes verwendet werden.takes place with regard to torsional forces. According to another embodiment of the invention, there are two or more helical springs plugged into each other, with all helical springs together or each helical spring individually completely, partially or one Coil springs are not covered with an elastomer at all. This version has a short axial length and can with higher stress or to influence the initiated Torque can be used.

Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung wird anhand zweier Armaturen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieAn application example of the invention is shown using two fittings and described in more detail below. It show the

Fig. 1 einen damit ausgerüsteten Kugelhahn sowie die Fig. 2 eine Anwendung bei einem VentilFig. 1 shows a ball valve equipped therewith and the 2 shows an application in a valve

Gemäß der Fig. 1 ist ein Kugelhahngehäuse 1 mit einem die Spindel 2 aufnehmenden Deckel 3 verschlossen. Die ebenfalls in diesem Deckel angeordnete erfindungsgemäße balgförmige Dichtung 4 weist bei diesem Ausführungsbeispiel abgewinkelte Enden 5, 6 auf, welche dicht mit der Spindel 2 und demAccording to FIG. 1, a ball valve housing 1 is one with the Spindle 2 receiving cover 3 closed. The bellows-shaped according to the invention also arranged in this cover Seal 4 has angled ends 5, 6 in this embodiment, which tightly with the spindle 2 and the

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Gehäuse 1 verbunden sind. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Enden der balgförmigen Dichtung nicht umgebogen werden müssen. Die balgförmige Dichtung 4 besteht aus einer gewundenen Schraubenfeder 7, die hier vollständig mit Elastomer 8 überzogen ist. Die einzelnen Federwindungen sind mit Abstand zueinander angeordnet, um bei den Winkelbewegungen der Spindel ein Durchdrücken und damit ein Beschädigen des Elastomers zu verhindern. Je nach den Einsatzbedingungen kann die Schraubenfeder 7 mit dem Elastomer 8 fest oder auch lose verbunden sein. Der Elastomerüberzug kann aber auch nur teilweise d.h. z.B. nur innen oder nur außen aufgebracht sein, wobei dann ein abzusperrender höherer Druck immer auf die überzogene Seite einwirkt. Auch ist es möglich, zwei oder mehrere Schrauhenfedern so anzuordnen, daß das in den Antrieb eingeleitete Drehmoment gegenüber der Anordnung mit nur einer Feder vermindert bzw. in seiner Wirkrichtung beeinflußt wird. Die kurze Bau lange dieser Dichtung ermöglicht überdies ihren Einbau in die herkömmlichen Stopfbuchsräume von Armaturen und gestattet auch den direkten Anbau von Stellantrieben auf der Armatur.Housing 1 are connected. There are also possible embodiments in which the ends of bellows-shaped seal must not be bent. The bellows-shaped seal 4 consists of a coiled helical spring 7, which is completely covered with elastomer 8 here. The individual spring coils are arranged at a distance from one another in order to prevent the elastomer from being pushed through during the angular movements of the spindle and thus from being damaged. Depending on the conditions of use, the helical spring 7 can be firmly or loosely connected to the elastomer 8. However, the elastomer coating can also be applied only partially, for example only on the inside or only on the outside, in which case a higher pressure to be blocked off always acts on the coated side. It is also possible to arrange two or more helical springs in such a way that the torque introduced into the drive is reduced compared to the arrangement with only one spring or its effective direction is influenced. The short construction length of this seal also enables it to be installed in the conventional stuffing box chambers of valves and also allows actuators to be attached directly to the valve.

Die Fig. 2 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einem Ventil. Der Deckel 3 des Ventilgehäuses 9 trägt die Spindel 2 mit dem daran befestigten Ventilkegel 10. Die Enden der hier im QuerschnittFig. 2 shows an application of the invention to a valve. The cover 3 of the valve housing 9 carries the spindle 2 with the attached valve cone 10. The ends of the here in cross section

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zylindrisch ausgebildeten Dichtung 4 sind fest mit dem Ventilkegel 10 und dem Deckel 3 verbunden. Der Ventilkegel 10 führt in üblicher Weise und infolge der Führung 11 eine »reine Hubbewegung aus. Wie bei den bekannten Ausführungen auch, verhindert eine Hubbegrenzung 12 eine unzulässige Zusammenpressung der Dichtung 4. Die jeweils zulässige Zufiammenpressung sieht vor, daß die Windungen der Schraubenfeder 7 niemals direkt aufeinander liegen, sondern daß zwischen einander benachbarten Windungen immer noch Elastomer 8 vorhanden ist und das verdrängte Elastomer ähnlich einem Waschbrettmuster an den Seiten herausquillt. Der verwendete Elastomer wird entsprechend seiner Materialeigenschaften ausgewählt.cylindrically shaped seal 4 are fixed to the valve cone 10 and the cover 3 connected. The valve cone 10 leads in the usual way and as a result of the guide 11 a “pure lifting movement”. As with the known versions, A stroke limiter 12 prevents impermissible compression the seal 4. The respectively permissible compression provides that the turns of the helical spring 7 never directly lie on top of each other, but that elastomer 8 is still present between adjacent turns and that displaced elastomer oozes out on the sides, similar to a washboard pattern. The elastomer used is accordingly selected for its material properties.

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Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Claims

/ Ί .j bellows-shaped sealing element, characterized in that a coiled helical spring (7), the turns of which have a small distance from one another, wholly or partially with an elastomer (8) is coated and with partial coating the elastomer (8) always on the exposed to the higher pressure Side of the coil spring (7) is attached.

2. Bellows-shaped sealing element according to claim 1, characterized characterized in that the ends (5, 6) of the helical spring (7) are spirally wound radially inwards and / or outwards.

3. Bellows-shaped sealing element according to claims 1 and 2, characterized in that the helical spring (7) is under tension.

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4. Bellows-shaped sealing element according to claims 1 to 3, characterized in that two or more helical springs are inserted into one another, all helical springs together or each helical spring individually, completely, partially or a helical spring not at all with an elastomer are coated.

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