DE3731349A1 - Ventil aus einem gehaeuse mit einem zylindrischen stroemungsdurchgang - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil aus einem Gehäuse mit einem zylindrischen Strömungsdurchgang und einem darin axial bewegbaren Kolben. In einer Umfangsnut des Kolbens ist ein mit einem Querschnittsteil trapezförmig ausgebildeter Dichtring vorgesehen. Mit der kürzeren der Parallelseiten des Trapezes ist der Dichtring gegen eine Gehäusesitzfläche anpreßbar. Der durch Rückseitenteile des Dichtringes begrenzte Nutraum steht über einen Kanal mit der Hochdruckseite des Ventils in Verbindung.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE-PS 17 75 748 als Kolbenschieber bekannt und soll auch bei extrem hohen, stets einseitig anliegenden Drücken einerseits in der Schließstellung zuverlässig abdichten und sich andererseits ohne Gefahr des sogenannten Fressens unter vollem Druck beliebig oft aus der Schließstellung in die Offenstellung bringen lassen und beim Schließen die Gefahr von Beschädigungen der Dichtung vermeiden. Dazu ist im rückwärtigen Nutraum ein zweiter Abdichtring vorgesehen, welcher aus Material mit größerer Elastizität besteht als das Material des ersten Abdichtringes. Der zweite Abdichtring ist zwischen dem ersten Abdichtring und dem Nutboden eingespannt, wobei der rückwärtige Nutraum durch einen zweiten Kanal mit der Niederdruckseite des Kolbens in Verbindung steht und die beiden Verbindungskanäle durch den zweiten Abdichtring voneinander getrennt sind.

Bei dem bekannten Ventil kommt somit dem zweiten Abdichtring eine eigene vom ersten Abdichtring unabhängige Abdichtungsfunktion zu. Da aber der zweite Abdichtring ausdrücklich aus einem Material mit einer größeren Elastizität bestehen soll als das Material des ersten Abdichtringes, ist der zweite Abdichtring für sich weniger geeignet, hohen Temperaturen Stand zu halten. Büßt er aber unter dem Einfluß hoher Temperaturen seine Elastizität ein, reduziert sich entsprechend sein Vermögen, den ersten Abdichtring in dessen Schließstellung zu halten oder überhaupt in die Schließstellung zu überführen, worin gleichfalls eine seiner Funktionen besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile des bekannten Kolbenschiebers ein Ventil vorzuschlagen, dessen Abdichtungsmittel höheren Anforderungen insbesondere hinsichtlich einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit genügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einem Ventil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil desselben angegebenen Merkmale aufweist.

Durch den erfindungsgemäß dem Dichtring zugeordneten Federring, der temperaturunempfindlich ist, lastet dieser unter radialer Vorspannung gegen ein Rückseitenteil des Dichtringes und drängt den Dichtring insgesamt radial nach außen. Dadurch wird der Dichtring mit der kürzeren der Parallelseiten des Trapezes unter entsprechend hoher Flächenpressung dichtend gegen die Innenwandung des zylindrischen Strömungsdurchganges gehalten. Ein aus besonders elastischem Material hergestellter zweiter Dichtring ist daher nicht zwingend erforderlich, um eine hohen Anforderungen hinsichtlich Druck und Temperatur genügende Abdichtung zu erzielen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf beiden Seiten des Dichtringes je eine Nut zur Aufnahme eines Federringes vorgesehen, der seitlich über den Dichtring vorsteht.

Durch diese Ausgestaltung bewirkt der der Hochdruckseite der Dichtung abgewandte Federring nicht nur eine radial nach außen gerichtete Verlagerung des Dichtringes sondern darüber hinaus auch eine radial nach innen gerichtete Anpressung des Dichtringes gegen den Boden der Umfangsnut im bewegbaren Kolben. Der Dichtring wird nämlich durch die Druckbeaufschlagung von der Hochdruckseite aus axial verlagert. Dadurch stützt sich der der Hochdruckseite abgewandte seitlich über dem Dichtring vorstehende Federring gegen die Laibung der Umfangsnut und wird mit zunehmender axialer Verlagerung des Dichtringes zunehmend in die zur Aufnahme des Federringes vorgesehene, keilförmig nach außen aufgeweitete Ringnut hineingepreßt. Die der Ringnut entsprechende keilförmige Querschnittsausbildung des Dichtringes bewirkt bei dessen Verlagerung tiefer in die Ringnut hinein, daß der im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildete Dichtring mit seinem Fußteil fest gegen den Boden der Umfangsnut im axial bewegbaren Kolben gepreßt wird.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein aus einer Spiralfeder gebildeter Federring innerhalb eines Ergänzungsringes eingebettet, der radial außen gegen die Rückseite des Dichtringes und radial innen gegen den Boden der Ringnut anliegt und aus elastischerem Material besteht als der Dichtring.

Auch bei dieser Ausgestaltung stellt der aus einer Spiralfeder gebildete Federring sicher, daß der Dichtring radial nach außen gedrängt wird und mit der kürzeren der Parallelseiten des Trapezes gegen die Innenwandung des zylindrischen Strömungsdurchganges dichtend zur Anlage kommt. Der Ergänzungsring ist dagegen von dieser Verlagerungsfunktion befreit und hat statt dessen nur noch die Aufgabe, den Bereich zwischen der Rückseite des Dichtringes und dem Boden der Ringnut abzudichten. Zu dieser reinen Dichtungsfunktion ist der aus elastischerem Material als der Dichtring hergestellte Ergänzungsring selbst dann noch in der Lage, wenn er höheren Temperaturen ausgesetzt wird, die seine radiale Spannkraft so beeinträchtigen, daß er allein nicht in der Lage wäre, den Dichtring radial nach außen zu drängen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Ergänzungsring aus zwei jeweils in sich geschlossenen und in axialem Abstand voneinander angeordneten Ringhälften zusammengesetzt.

Bei dieser Ausgestaltung umschließen die beiden Ringhälften den aus einer Spiralfeder gebildeten Federring schalenförmig, wobei einander zugewandte Randstreifen der Ringhälften Dichtungslippen bilden können. Von diesen werden die Randstreifen der der Hochdruckseite zugewandten Ringhälfte gegen die Wirkung der Spiralfeder mehr oder weniger aufeinander zubewegt, so daß das Druckmedium in den im übrigen von der Spiralfeder eingenommenen Ringraum übertritt und eine Spreizkraft auf die Randstreifen der der Hochdruckseite abgewandten Ringhälfte ausübt. Ein Randstreifen dieser Ringhälfte wird dadurch gegen die längere Parallelseite des Dichtringes gepreßt, wogegen der andere Randstreifen gegen den Boden der Umfangsnut im Kolben gepreßt wird. Diese Randstreifen wirken somit als Dichtungslippen und verhindern einen Übertritt des Druckmediums über die Rückseite des Dichtringes, der durch die Spreizkraft der Spiralfeder gegen die Innenwandung des zylindrischen Strömungsdurchganges gepreßt wird und somit in diesem Bereich unmittelbar selbst die Abdichtung sicherstellt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ventils in einem Teilquerschnitt dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Teilstück des Kolbens mit einem entspannten Dichtring aus einem trapezförmigen und einem schwalbenschwanzförmigen Querschnittsteil,

Fig. 2 ein Teilstück des Kolbens gemäß Fig. 1, jedoch eingesetzt in ein Teilstück des Ventilgehäuses mit folglich gespanntem Dichtring,

Fig. 3 ein Teilstück des Kolbens mit einem entspannten, im Querschnitt insgesamt trapezförmigen Dichtring und einem Ergänzungsring aus zwei Ringhälften,

Fig. 4 ein Teilstück des Kolbens gemäß Fig. 3, jedoch eingesetzt in ein Teilstück des Ventilgehäuses mit folglich gespanntem Dichtring.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist in einem axial bewegbaren Kolben 1 eine Umfangsnut 2 vorgesehen, worin ein Dichtring 3 angeordnet ist. Dieser besteht aus einem trapezförmigen Querschnittsteil 4 und einem schwalbenschwanzförmigen Querschnittsteil 5. Von beiden Seiten des Dichtringes 3 ist somit je eine sich keilförmig nach außen erweiternde Nut 6 gebildet, worin jeweils ein dem Nutquerschnitt angepaßter Federring 7 so eingelassen ist, daß er mit einem Teil über die seitliche Begrenzung des Dichtringes 3 vorsteht.

Wird der so ausgerüstete Kolben 1 in ein zylindrisches Gehäuse 8 eingesetzt, drücken die Federringe 7 den Dichtring 3 radial nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 und dichten die links vom Dichtring 3 dargestellte Hochdruckseite von der rechts vom Dichtring 3 dargestellten Niederdruckseite ab.

Druckmedium beaufschlagt in Richtung der in Fig. 2 dargestellten Pfeile den Dichtring 3 und verlagert diesen von links nach rechts, wodurch der der Hochdruckseite abgewandte Federring 7 zunehmend in die betreffende Nut 6 hineingedrängt wird und infolgedessen die kurze Parallelseite des Dichtringes 3 noch fester radial nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 gepreßt wird. Gleichzeitig wird aber auch durch den betreffenden Federring 7 der schwalbenschwanzförmige Querschnittsteil 5 radial nach innen gegen den Boden der Umfangsnut 2 gepreßt, so daß der Dichtring 3 eine hermetische Trennung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Gehäuses 8 gewährleistet.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist bei dem gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 unveränderten Kolben 1 in dessen Umfangsnut 2 ein Dichtring 3′ angeordnet, der insgesamt einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Über die längere der Parallelseiten des Trapezes ruht der Dichtring 3′ auf einem Ergänzungsring 9, der aus zwei in sich geschlossenen Ringhälften 10 besteht, die auf dem Boden der Umfangsnut 2 ruhen. Auf einander zugewandten Seiten der Ringhälften 10 ist je eine Aussparung 11 vorgesehen, um einen als Spiralfeder ausgebildeten Federring 7′ einzufassen.

Wird der so ausgerüstete Kolben 1 ist das zylindrische Gehäuse 8 eingesetzt, drückt der Federring 7′ den Dichtring 3′ radial nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 und dichtet wiederum die links vom Dichtring 3′ dargestellte Hochdruckseite von der rechts vom Dichtring 3′ dargestellten Niederdruckseite ab.

Das in Richtung der in Fig. 4 dargestellten Pfeile den Dichtring 3′ und den Ergänzungsring 9 beaufschlagende Druckmedium gelangt über die der Hochdruckseite zugewandte Ringhälfte 10 in den von den Aussparungen 11 definierten Bereich und spreizt Randstreifen 12 der der Hochdruckseite abgewandten Ringhälfte 10, so daß diese als Lippendichtungen wirken. Infolgedessen wird nicht nur die kürzere Parallelseite des Dichtringes 3′ noch fester radial nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 gepreßt sondern gleichzeitig auch durch die Randstreifen 12 der betreffenden Ringhälfte 10 der Bereich zwischen der längeren Parallelseite des Dichtringes 3′ und dem Boden der Umfangsnut 2 wirksam abgedichtet, so daß der Dichtring 3′ im Zusammenwirken mit dem Ergänzungsring 9 gleichfalls eine hermetische Trennung zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite des Gehäuses 8 gewährleistet.

Claims (4)

1. Ventil aus einem Gehäuse mit einem zylindrischen Strömungsdurchgang und einem darin axial bewegbaren Kolben, in dem in einer Umfangsnut ein mit einem Querschnittsteil trapezförmig ausgebildeter Dichtring angeordnet ist, der mit der kürzeren der Parallelseiten des Trapezes gegen eine Gehäusesitzfläche anpreßbar ist, wobei der durch Rückseitenteile des Dichtringes begrenzte Nutraum über einen Kanal mit der Hochdruckseite des Ventils in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dichtring (3, 3′) mindestens ein Federring (7, 7′) zugeordnet ist, der gegen ein Rückseitenteil des Dichtringes (3, 3′) unter radialer Vorspannung anpreßbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Dichtringes (3) je eine keilförmig nach außen aufgeweitete Ringnut (6) zur Aufnahme eines Federringes (7) vorgesehen ist, der seitlich über den Dichtring (3) vorsteht.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein aus einer Spiralfeder gebildeter Federring (7′) innerhalb eines Ergänzungsringes (9) eingebettet ist, der radial außen gegen die Rückseite des Dichtringes (3′) und radial innen gegen den Boden der Ringnut (2) anliegt und aus elastischerem Material besteht als der Dichtring (3).

4. Ventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ergänzungsring (9) aus zwei jeweils in sich geschlossenen und in axialem Abstand voneinander angeordneten Ringhälften (10) zusammengesetzt ist.