DE2361755A1

DE2361755A1 - Dichtung, auf die im betrieb eine druckdifferenz einwirkt

Info

Publication number: DE2361755A1
Application number: DE19732361755
Authority: DE
Inventors: Colin John Kirk
Original assignee: Martonair Ltd
Current assignee: Martonair Ltd
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS49105062A; FR2215859A5

Description

MAHTOlAlR LIMITED
St. Margarets Road Twickenham, Middlesex England

Dichtung, auf die im Betrieb eine Druckdifferenz einwirkt

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Dichtung, auf die im Betrieb eine Druckdifferenz einwirkt, und die das Durchlecken eines Mediums an zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen vorbei verhindern soll.

Bisher und insbesondere dann, wenn die relativ zueinander bewegbaren Teile ein Kolben und ein Zylinder sind, war der Kolben mit einer Dichtung versehen, die am Zylinder anlag, um das Durchlecken des Mediums zwischen Kolben und Zylinder zu verhindern, wenn der Druck des Mediums auf den Kolben aufgebracht wird. Wenn das Medium auf beiden Seiten des Kolbens aufgebracht wird, so daß man einen doppeltwirkenden Kolben im Zylinder erhält, weist die Dichtung üblicherweise zwei Dichtelemente oder -abschnitte auf, die auf dem Kolben axial im Abstand voneinander ange-

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ordnet sind und am Zylinder anliegen. Wenn in einem solchen !'alle der Druck des Mediums auf die eine Kolbenseite aufgebracht wird, wird das auf dieser Kolbenseite liegende Dichtelement in dichtenden Eingriff mit dem Zylinder gedrückt. Jedoch ist das andere Dichtelement häufig einer geringen Druckdifferenz ausgesetzt, die zwischen dem Druck des Mediums im Zwischenraum zwischen den Dichtelementen und dem Druck des Mediums herrscht, der auf die andere Kolbenseite einwirkt. Eine solche Druckdifferenz kann zu einer unerwünschten Reibung zwischen dem anderen Dichtelement und dem Zylinder führen. Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermindern.

Gemäß der Erfindung weist eine Dichtung, auf die im Betrieb eine Druckdifferenz einwirkt, und die das Durchlecken eines Mediums an einem relativ zu einem Gehäuse bewegbaren Teil vorbei verhindern soll, wobei dieses Teil in dem Gehäuse liegt und dieses in zwei Bäume unterteilt, mit einem ersten und einem zweiten Dichtelement oder -abschnitt versehen, die an dem bewegbaren Teil oder am Gehäuse sitzen und mit dem jeweils anderen Teil in Eingriff kommen können, wobei zwischen den Dichteiernenten oder -abschnitten eine Kammer gebildet wird, welche mit dem einen oder dem anderen Raum des Gehäuses in Verbindung stehen kann, so daß beim Aufbringen eines Druckes in dem betreffenden R&nm der Druck beiderseits des einen Dichtelements oder -abschnitts im wesentlichen gleich ist, während an dem anderen Dichtelement oder -abschnitt eine Druckdifferenz anliegt, wodurch dieses Dichtelement durch den Druck des Mediums in der Kammer in dichtende anlage gedrückt wird.

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Das erste und zweite Diclrfcelement können Je durch eine Dichtung dargestellt sein, die je in einer Stirnfläche eine Wut aufweisen, zwischen denen die Kammer'gebildet wird, wobei die Wut in der Dichtung, bei der beiderseits kein im wesentlichen gleicher Druck herrscht, es gestattet, daß diese Dichtung durch das in der Hammer unter Druck stehende Medium in dichtende Anlage gedruckt wird. Andererseits können das erste und zweite Dichtelement durch eine Dichtung gebildet werden, die zwei Dichtabschnitte aufweist, zwischen denen die Kammer gebildet wird, wobei der Dichtabschnitt, bei dem beiderseits kein im wesentlichen gleicher Druck herrscht, durch das in der Kammer unter Druck stehende Medium in dichtende Anlage gedruckt wird.

Zweckmäßigere!se ist das genannte Teil ein Kolben und das Gehäuse ist ein Zylinder, in dem der Kolben verschiebbar ist, wobei das erste und zweite Dichtelement koaxial am Kolben angebracht sind. _:

Andererseits kann das genannte Teil auch eine Klappe oder ein ähnliches Ventilglied sein, wobei dieses Ventilglied das erste und zweite Dichtelement an seinem Umfang herum aufweist.

Die Kammer kann durch Kanäle festgelegt werden, die sich durch das genannte Teil hindurch erstrecken und Ventileinrichtungen aufweisen, die durch unter Druck stehendes Medium so betätigt werden können, daß die Kammer zur einen oder anderen Seite des genannten Teiles hin abgesperrt wird.

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Die Ventil einrichtungen können durch ein Kugelventil dargestellt werden, das in der Kammer untergebracht ist.

In der nachstellenden Beschreibung werden mehrere unterschiedliche Dichtungen gemäß der Erfindung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung im einzelnen erläutert.

Pig. 1 ist ein axialer Querschnitt durch eine aus Kolben und Zylinder bestehende Einrichtung, bei der der Kolben mit einer bekannten Anordnung von Dichtungen versehen ist.

2 zeigt einen axialen Querschnitt durch eine aus Kolben und Zylinder bestehende Einrichtung, bei der der Kolben mit einer Dichtung gemäß der Erfindung versehen ist.

Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 ähnliche Einrichtung, bei der der Kolben eine andere Dichtung gemäß der Erfindung aufweist.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein Ventil mit einer Dichtung gemäß der Erindung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung läßt sich ein Kolben 1 innerhalb eines Zylinders 2 verschieben. Der Kolben 1 ist mit zwei Umfangsnuten 3 versehen, in denen kreisförmige Dichtringe 4a, 4b sitzen. Die äußeren Umfangsflächen der Dichtringe 4a, 4b liegen am Zylinder 2 an. Die voneinander entfernt liegenden Kanten der Dichtringe sind mit im Querschnitt V-förmig ausgebildeten lauten

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5a, 5b versehen, Der Kolben 1 unterteilt den Zylinder in Räume A und B. Zwischen dem Kolben 1, dem Zylinder 2 und den "benachbarten Kanten der Dichtringe 4a, 4b wird eine Kammer 0 gebildet. Venn der Druck im Raum A denjenigen im Raum B übersteigt, so daß der Kolben 1 in der Zeichnung gesehen nach rechts bewegt wird, wird der Dichtring 4a in dichtende Anlage an den Zylinder 2 gedrückt. Venn auch das Medium aus der Kammer 0 am Dichtring 4b vorbei in den Raum B durchlecken kann, so kann doch das Medium nicht in der umgekehrten Richtung strömen. Venn somit der ,Druck im Raum B auf einen Wert ansteigt, der höher ist als der in der Kammer C, so wird auch der Dichtring 4b gegen den Zylinder 2 gedrückt, so daß sich die Reibung zwischen dem Ring und dem Zylinder vergrößert. Venn der Druck im Raum B größer ist als im Raum A, so daß der Kolben 1 in der Zeichnung gesehen nach links bewegt wird, stellt sich die entgegengesetzte Situation ein.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung soll die Möglichkeit vermeiden, daß beide Dichtringe während der Bewegung des Kolbens in Anlage an den Zylinder gedrückt werden. Die Teile in S¹Ig. 2, die denen in Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 2 sind die Dichtringe 4a, 4b in den Nuten 3 derart angeordnet, daß sich die Nuten 5a, 5b gegenüberliegen. Ferner ist im Kolben 1 ein Hohlraum 6 ausgebildet, dessen Enden kegelstumpf artig ausgebildet sind. Diese kegelstumpfartigen Enden 7, 8 bilden je einen Sitz für eine Kugel 9, die das oben bereits erwähnte Kugelventil darstellt und sich frei zwischen den Enden des Hohlraums 6 bewegen kann. Das linke und das rechte Ende des Hohlraums 6. steht mit der benachbarten Stirnfläche des Kolbens 1 durch einen Kanal 10

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bzw. 11 in Verbindung. Ein weiterer Kanal 12 ist zwischen der Kammer O und'dem Hohlraum 6 vorgesehen. Wenn im Betrieb der Druck des Mediums im Raum B den im Raum ä übersteigt, so daß der Kolben 1 nach links bewegt wird, kommt die Kugel 9 zur Anlage an den Sitz, der durch das Ende 7 des Hohlraums 6 dargestellt wird, wie es Fig. 2 zeigt, so daß das Medium im Kaum B über die Kanäle 11, 12 und den Hohlraum 6 in die Kammer C gelangen kann. Der Druck des Mediums im Raum B ist somit gleich dem Druck in der Kammer G, so daß keine Neigung bestellt;, den Dientring 4b gegen den Zylinder 2 zu drücken. Jede Zunahme des Druckes im Raum B wird in die Kammer C übertragen. Da nun jedoch der Druck in der Kammer C größer ist als der im R um A, wird der Dichtring 4a in dichtende Anlage an den Zylinder 2 gedrückt. Der Dichtring 4a wird durch den Druck, der in der Hut 5a herrscht, dadurch gegen den Zylinder 2 gedruckt, daß die Seiten der Hut auseinander gedrückt werden, so daß die inneren und äußeren Umfangsflächen des Dichtrings in dichtende Anlage an die Nut 3 und den Zylinder 2 kommen. Wenn der Kolben 1 nach rechts bewegt werden soll, muß der Druck im Raum α den im Raum B übersteigen. In einem solchen Fall kommt die Kugel 9 zur Anlage an den Sitz, der durch das Ende 8 des Hohlraums 6 dargestellt wird, so daß das Medium im Raum A über die Kanäle 10, 12 und den Hohlraum 6 in die Kammer C gelangen kann. Der Druck in der Kammer G ist dann gleich dem im Raum Δ, so daß die bisher auf die Dichtung 4a wirkende Druckdifferenz verschwindet und die Seiten der Mit 5a nicht mehr auseinander gedrückt werden. Sie kehren in ihre ursprüngliche Lage zurück, so daß der Dichtring nicht mehr in dichtender .anlage an der Nut 3 und dem Zylinder 2 steht. Venn nun aber der Druck

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±ii der Kammer O größer wird als der im. Raum B, wird der üicirbring 4b in gleiciier Weise, wie es vorher beim Dichtring Aa erläutert wurde, in dichtende anlage an den Zylinder 2 gedrückt..

In Ji¹Ig. 5, in eier diejenigen·.Teile, die Teilen in den Fig. 1 und 2 entsprechen, mit den -gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind die Dichtringe 4a, 4b durch einen einzigen Dichtring 13 ersetzt, der Dichtabschnitte 14a, 14b aufweist. Der Dichtring 13 sitzt in einer Umfangsnut 131, die im Kolben 1 ausgebildet ist. Die Kammer G wird hier durch den Zylinder 2 und den Dichtring 13 festgelegt. Im Kolben 1 sind ein Hohlraum 6 vorgesehen sowie Kanäle 10, 11 und 12, wie es bereits bei 3Tig. 2 erläutert wurde. Im Hohlraum 6 liegt eine Kugel 9· Die innere ümfangswandung des Dichtrings 13 v;eist eine Öffnung auf, die mit dem Kana'l 12 im Kolben 1 fluchtet und den Eintritt von Medium aus dem Hohlraum 6 in die Kammer O ermöglicht. Die Wirkungsweise der in Pig. 3 dargestellten Einrichtung entspricht der der l?ig. 2. Der Dicht ab schnitt 14a wird in dichtende Anlage an den Zylinder 2 gedrückt, wenn der Druck im Raum B der gleiche ist wie in der Kammer C, während der Dichtabschnitt 14b dichtend zur Anlage am Zylinder 2 kommt, wenn der Druck im Raum A dem Druck in der .kammer 0 entspricht. Wenn der Dichtabschnitt 14a gegen den Zylinder 2 gedrückt wird, kommt der Dichtabschnitt 14b nicht zur Anlage am Zylinder 2, weil beiderseits des Abschnitts 14b der gleiche Druck herrscht, so daß er durch den Drucic in der Kammer C nicht gegen den Zylinder gedrückt weraen kann. Da jedoch der Druck in der Kammer 0

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größer ist als der Druck im E;inn A, liegt am Dichtabschnitt 14a eine Druckdifferenz an, die dazu führt, daß dieser Abschnitt durch den Druck in der Kammer gegen den Zylinder 2 gedruckt wird. Wenn der Dichtabschnitt 14b in dichtende Anlage an den Zylinder 2 gedruckt wird und der Dichtabschnitt 14a nicht am Zylinder 2anliegt, sind die Drücke, die an den -,Abschnitten 14a und 14b anliegen, genau umgekehrt als es oben erläutert wurde.

JFig. 4 zeigt eine Klappe 15» die um die Achse einer Spindel 1*6 drehbar ist. Die das Ventilglied bildende Klappe 15 ist um ihren Umfang herum mit einer Dichtung 17 versehen, die an bogenförmigen Abschnitten 18, 19 sowie an jeder. Stirnwand 30 anliegt, von der nur eine dargestellt ist. Die Abschnitte und Stirnwände bilden zusammen ein Gehäuse 20 fürdas Ventilglied. Die Dichtung weist zwei Dichtelemente 21a, 21b auf, die ähnlichen Querschnitt wie die Dichtungen 4a, 4b der !"ig. 2 besitzen, ferner eine Kammer 0, die zwischen den Dichtelementen 21a, 21b, den bogenförmigen Abschnitten 18 und 19 und den Stirnwänden 30 gebildet wird. In der Spindel 16 ist ein Hohlraum 22 ausgebildet, der kegelstumpfartige Enden 23» 24 aufweist, welche Sitze für eine Kugel 25 darstellen, die sich im Hohlraum 22 frei bewegen kann. Das Ventilglied 15 teilt das Gehäuse 20 in zwei Räume A und B, die mit dem Hohlraum 22 durch Kanäle 2G, 27 in. Verbindung stehen. Zwei weitere Kanäle 28, 29 verlaufen zwischen dem Hohlraum 22 und der Kammer C. Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung entspricht der der J?ig. 2. Wenn der Druck im Raum B den im Raum α übersteigt, kommt die Kugel 25 zur Anlage am Sitz, der durch das Ende 23 des Hohlraums 22 dargestellt ist, so daß der Druck in der Kammer C dem

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Druck im Räum B gleich ist. Aus diesem Grunde wirkt auf das Dichtelement 21b keine Druckdifferenz ein, so daß das Element nicht gegen die bogenförmigen Abschnitte 18, 19 und die Stirnwände 30 gedrückt wird. Da aber der Druck in der Kammer 0 größer ist als der Druck im R;.um A, wird das Dichtelement 21a in dichtende Anlage an die bogenförmigen Abschnitte 18, 19 und die Stirnwände 30 gedrückt. Wenn der Druck im Raum A den Druck im Raum B übersteigt, wird das Dichtelement 21b gegen die bogenförmigen Abschnitte 18, 19 und die Stirnwände 30 gedruckt, während der Druck im Raum A gleich dem Druck in der Kammer 0 ist. Die Dichtelemente 21a, 21b können auch durch eine einzige Dichtung ersetzt werden, die ähnlich der in Fig. 3 gezeigten Dichtung 13 ausgebildet ist.

Bei den gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtungen wird die Reibung zwischen den Dichtungen und den Teilen, über die sich die Dichtungen bewegen, verringert, so daß eine längere Lebensdauer der Dichtungen sowie ein besserer Wirkungsgrad im Betrieb der Einrichtungen erzielt werden.

Wenn auch die Erfindung nur für eine aus Kolben und Zylinder bestehende Einrichtung sowie für ein drehbares Klappenventil erläutert wurde, so können Dichtungen gemäß der Erfindung auch bei zahlreichen anderen Einrichtungen benutzt werden, bei denen zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen eine Dichtung erforderlich ist.

In jeder der dargestellten Einrichtungen können für die Räume A und B unterschiedliche Medien verwendet werden»

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Claims

Pat entan Sprüche

./Dichtung, an der im Betrieb eine Druckdifferenz anliegt, zum Verhindern des Durchleckens eines Mediums an einem relativ zu einem Gehäuse bewegbaren Teil vorbei, das im Gehäuse liegt und dieses in zwei Räume unterteilt, mit einem ersten und einem zweiten Dichtelement oder -abschnitt, die an dem bewegbaren Teil oder am Gehäuse sitzen und mit dem jeweils anderen Teil in Eingriff' kommen können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dicht elementen oder -abschnitten (a, 4b; 14a, 14b; 21a, 21b) eine Kammer (G) gebildet wird, die mit dem einen oder dem anderen Raum (A, Ib) des Gehäuses in Verbindung stehen kann, so daß beim Aufbringen eines Druckes in dem betreffenden Saum der Druck beiderseits des einen Dichtelements oder -abschnitts im wesentlichen gleich ist, während an dem anderen Dichtelement oder -abschnitt eine Druckdifferenz anliegt, wodurch dieses Dichtelement durch den Druck des Mediums in der Kammer (G) in-dichtende Anlage gedrückt wird.

Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Dichtelement oder der erste und zweite Dichtabschnitt durch je eine Dichtung (4a, 4b; 21a, 21b) dargestellt sind, die je in einer Stirnfläche eine Hut (5a, 5b) auf v/eisen, zwischen denen die Kammer (G) gebildet wird, wobei die Hut in der Dichtung, bei der beiderseits kein im wesentlichen gleicher Druck herrscht, es gestattet, daß diese Dichtung durch das in der Kammer unter Druck stehende Medium in dichtende Anlage gedrückt wird.

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3· Dichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Dichtelement oder der erste und zweite Dichtabschnitt durch eine Dichtung (13)■gebildet werden, die zwei Dichtabschnitte (14a, 14b) aufweist, zwischen denen die Kammer (C) gebildet wird, wobei der Dichtabschnitt, bei dem beiderseits kein im wesentlichen gleicher Druck herrscht, durch das in der Kammer "(C) unter Druck stehende Medium in dichtende Anlage gedruckt wird.

4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil ein Kolben (1) und das Gehäuse ein Zylinder (2) ist, in dem der Kolben verschiebbar ist, und daß das erste und zweite Dichtelement oder der erste und zweite Dichtabschnitt (4a, 4b; 14a, 14b) koaxial am Kolben angeordnet sind.

5· Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß das Teil durch eine Klappe oder ein ähnliches Ventilglied (15) dargestellt wird, und daß das Yentilglied das erste und .zweite Dichtelement oder den ersten und zweiten Dichtabschnitt (21a, 216; 14a, 14b) um den Umfang herum aufweist.

6. Dichtung nach "Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (C) durch Kanäle (10, 11; 26, 27) festgelegt ist, die sich durch das Teil hindurch erstrecken und Ventileinrichtungen (9; 25) aufweisen, die durch unter Druck stehendes Medium so betätigt werden können, daß die Kammer zur einen oder anderen Seite des Teiles hin abgesperrt wird.

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iJiciituiii; lifj.cl- ±ar3prucL· o, dudurcii _oe^eniizeicniiet, dsß die '/cntil-eini'icn-fcun;_; (9} L^) üin Kugelventil ifj •U.UÜ in aer kaaiiüei' liegt.

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