DE2548626B2

DE2548626B2 - Verfahren und vorrichtung zum einsetzen einer o-ring-dichtung in die nut eines sitzringes

Info

Publication number: DE2548626B2
Application number: DE19752548626
Authority: DE
Inventors: Martin A Oakland Calif Calvert (VStA)
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co, Oak land, Calif (V St A)
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1977-08-04
Also published as: JPS5421023B2; GB1477814A; CA1034347A; US3981066A; DE2548626A1; FR2290278A1; JPS5191455A; IT1052222B; FR2290278B1; DE2548626C3

Description

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Insbesondere bei den Absperrschiebern und Kugelhähnen ist es beispielsweise nach der US-PS 31 09 623 bekannt, die Nut eines Sitzringes für eine O-Ring-Dichtung mit Nuträndern zu versehen, deren Abstand geringer ist als der Durchmesser des Ringquerschnittes. Mit dieser Maßnahme soll eine Verlagerung des Dichtungsringes in der Nut und insbesondere sein Herauslösen aus der Nut bei einer Relativbewegung des damil abgedichteten Schieberteils verhindert werden.

Sofern solche Dichtungsringe zur zweckmäßigen Unterstützung der wirksamen Verhinderung eines solchen Austritts aus der in einem Sitzring ausgebildeten Nut aus verhältnismäßig hartem Material bestehen, ist es entsprechend schwierig, die Ringe ohne die Gefahr einer Beschädigung über das verengte Maul in die Nut einzustoßen. Bekannt ist, zur Vermeidung einer solchen Beschädigungsgefahr die Sitzringe zweiteilig auszubilden, derart, daß an einem inneren Ringteil ein axial vorspringender Bund vorgesehen ist, auf welchen der Dichtungsring unter Aufweitung aufgeschoben und <>«> welcher dann nach diesem Aufschieben mit dem äußeren Ringteil zur relativen Befestigung umgeben wird, wobei an diesem äußeren Ringteil die den Bund ergänzende Wand der Nut ausgebildet ist. Nachteilig dabei ist, daß die Fertigung solcher zusammengehöriger '^ Ringteile hinreichend präzise und mit entsprechend engen Toleranzen erfolgen muß, um entsprechenden Vorstelluneen über die Fertigungsgenauigkeit des gesamten Sitzringes zu genügen, und daß weiterhin der Zusammenbau der beiden Ringteile zu dem gesamten Sitzring mit dem in der Nut aufgenommenen Dichtungsring verhältnismäßig aufwendig ist.

Mithin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Einsetzen einer solchen O-Ring-Dichtung in die mit einem verengten Maul versehene Nut eines Sitzringes nach der Seite zu vereinfachen, daß aus einem Stück bestehende Sitzringe verwendet werden können.

Nach der DT-AS 12 49 180 ist ein Montagewerkzeug zum Aufbringen von federnden Klemmischeiben beispielsweise auf einen Zapfen bekannt, bei dem äußere Randteile der Klemmscheibe durch einen relativ zentrierten Niederhalter gehalten und innere Randteile durch einen unter Federwirkung stehenden Schlagbolzen auf den Zapfen aufgeschoben werden. Aus der DT-AS 20 36 087 ist weiterhin ein Montagewerkzeug für weichelastische Dichtungsringe bekannt, mit welchem die Dichtungsringe mittels unter Federwirkung stehender Spreizfinger aufgeweitet und mittels einer relativ zentrierten und axial verschieblichen Abstreifhülse auf einen zylindrischen Körper aufgeschoben werden.

Aus der DT-AS 21 55 998 ist eine Montagebuchse zum Einführen eines Kolbens mit radial zusammendrückbaren Kolbenringen in eine Zylinderführung bekannt, bei der ein konisch ausgebildeter Metalleinsatz einer äußeren Kunststoffhülle für das radiale Zusammendrücken der Kolbenringe auf den Außendurchmesser des Kolbens vorgesehen ist, wenn der Kolben in die Montagebuchse eingeschoben wird. Zum gleichen Zweck ist nach der US-PS 13 03 614 ein geteilter Ring mit einem Innenkonus vorgesehen, der beim Einführen eines Kolbens in eine Zylinderbohrung dessen Kolbenringe fortschreitend auf den Außendurchmesser des Kolbens bzw. den Durchmesser der Zylinderbohrung zusammendrückt.

Aus der US-PS 29 61 755 ist weiterhin das Einsetzen einer aus einem elastischen Material bestehenden Büchse in die Bohrung eines plattenförmigen Werkstükkes bekannt, wobei an den axialen Enden der Büchse die Bohrungsränder übergreifende EJünde ausgebildet sind. Dabei ist vorgesehen, den einen Bund mittels eines Montagewerkzeuges radial so weit zusammenzudrükken, daß die Büchse an diesem Ende in axialer Richtung in die Bohrung des Werkstückes eingeführt werden kann, bis ihr im wesentlichen unverformter anderer Bund an dem Werkstück anliegt, so daß sich dann der verformte Bund nach erfolgter Freigabe an die gegenüberliegende Werkstückoberfläche anlegen kann. Eine ähnliche Maßnahme ist nach der US-PS 24 22 549 für das Einsetzen einer Fassung einer Elektronenröhre in eine Basisplatte verwirklicht, indem dabei elastische Teile der Fassung radial nach innen gedrückt werden bis sie in die Basisplatte einschnappen.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist nach dei Erfindung ein Verfahren zum Einsetzen einer O-Ring-Dichtung in die Nut eines Sitzringes, wobei der Abstanc der Nutränder geringer ist als der Durchmesser de; Ringquerschnittes, vorgesehen, bei dem der Dichtungs ring über der Nut und mit dieser fluchtend angeordne wird, dann längs seines Umfanges in radialer Richtung zusammengedrückt und schließlich axial in die Nu eingestoßen wird. Eine Vorrichtung zur Durchführunj dieses Verfahrens ist nach der Erfindung gekennzeich net durch einen zwischen einem inneren Führungsrini und einem dazu koaxialen äußerem Führungsrini angeordneten Einstoßring, der in eine zwischen dei

Führungsringen trichterförmig ausgebildete Ausstoßkammer für einen Dichtungsring axial vorschiebbar ist, wobei die AusstoBkammer mit wenigstens einer kegelförmigen Gleitfläche an einem der Führungsringe versehen ist und in inneren und äußerer Ausstoßkanten endet, die einen gleichen Durchmesser haben wie die inneren und äußeren Nutenränder des Sitzringes.

Erfindungsgemäß ist es damit möglich, den Sitzring, in dessen Nut eine solche O-Ring-Dichtung einzusetzen ist, einstückig auszubilden, womit dessen Fertigungskosten im Vergleich zu der bis jetzt geübten zweiteiligen Ausbildung wesentlich verringert werden. Weiter ist es dadurch möglich, auch aus einem verhältnismäßig hartem Material bestehende Dichtungsringe ohne irgendwelche Beschädigungsgefahr in die Nut eines solchen Sitzringes einzusetzen, wobei die verwendete Vorrichtung unter dem Gesichtspunkt baulich einfach gestaltet werden kann, daß damit das Einsetzen solcher Dichtungsringe unkompliziert und rasch erfolgen kann.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den darauf bezogenen Unteransprüchen erfaßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine teilweise geschnittene Ansicht eines Absperrschiebers mit zwei Sitzringen für O-Ring-Dichtungen,

Fig.2 und 3 in vergrößertem Maßstab eine geschnittene Einzelheit an einem solchen Sitzring in der bekannten Ausführungsform,

Fig.4 bis 6 Schnittansichten der Vorrichtung nach der Erfindung zum Einsetzen einer O-Ring-Dichtung in die Nut eines Sitzringes für den Absperrschieber gemäß Fig. I, wobei für die einzelnen Vorrichtungsteile verschiedene Relativlagen zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte gezeigt sind,

F i g. 7 eine Schnittansicht eines Kugelhahns, bei dem Sitzringe mit in Nuten erfindungsgemäß eingesetzten O-Ring-Dichtungen verwirklicht sind, und

Fig.8 eine Schnittansicht der Vorrichtung, die in Abwandlung der Ausführungsform gemäß den Fig.4 bis 6 für das Einsetzen einer O-Ring-Dichtung in einen Sitzring bei dem Kugelhahn gemäß Fig.7 verwendet wird.

Der Absperrschieber 10 gemäß Fig 1 hat ein aus gewalzten Stahlprofilen gebildetes Schiebergehäuse 12, an welchem bei 16 Versteifungsrippen 14 angeschweißt sind. An dem Schiebergehäuse 12 sind Stutzen 18 und 20 zur Bereitstellung eines Einströmkanals 22 und eines Ausströmkanals 24 ausgebildet, so daß der Schieber mittels Flanschen 26 an den Stutzen 18 und 20 in eine Rohrleitung eingebaut werden kann.

Der Absperrschieber 10 umfaßt weiterhin zwei Sitzringe 30, welche in zylindrische Aussparungen 28 der beiden Stutzen 18 und 20 einfassen und mittels eines jeweiligen Dichtungsringes 32 am Schiebergehäuse abgedichtet sind. Die Dichtungsringe 32 sind dabei in eine jeweilige Umfangsnut an einem Bund des betreffenden Sitzringes eingesetzt. Weiterhin ist zwischen den Sitzringen 30 ein mittels einer Spindel und einem Handrad 42 beweglicher Ventilschieber 38 angeordnet, gegenüber welchem die Sitzringe 30 mittels weiterer in stirnseitige Nuten 34 eingesetzter O-Ring-Dichtungen 36 abgedichtet sind und welcher eine bei geöffnetem Absperrschieber mit den Strömungskanälen 22 und 24 axial fluchtende Bohrung 40 aufweist. Ist der Absperrschieber abgesperrt, dann wird der Einströmkanal 22 durch den dann abgelenkten Ventilschieber 38 gegen den Ausströmkanal 24 abgesperrt.

Die zur Aufnahme der O-Ring-Dichtungen 36 dienenden Nuten 34 der Sitzringe 30 haben eine s gegenüber dem Durchmesser des Ringquerschnittes kleinere Maulweite, wie es die vergrößerte Darstellung der F i g. 2 und 3 zeigt. Eine solche Ausbildung der Nuten 34 bringt den Vorteil, daß beim Zurückziehen des Ventilschiebers 38 aus der den Einströmkanal 22 gegen

ι ο den Ausströmkanal 24 sperrenden Lage, die in F i g. 2 in der maßgeblichen Einzelheit festgehalten ist, in die geöffnete Lage der Dichtungsring 36 durch die einspringenden Nutenränder 44 daran gehindert "wird, sich aus der Nut 34 zu lösen, wobei diesbezüglich gilt,

'5 daß ohne solche einspringenden Nutenränder 44 der Dichtungsring 36 sonst dazu neigen würde, unter der Auswirkung des Mediumdruckes an der durch ihn abgedichteten Stirnfläche des Ventilschiebers 38 anzuhaften, so daß als Folge dieser Haftwirkung ein solches Lösen des Dichtungsringes aus der Nut auftreten würde. Dieses Herauslösen des Dichtungsringes 36 aus der Nut 34 kann außer durch solche einspringenden Nutenränder 44 noch dadurch verstärkt verhindert werden, daß der Dichtungsring aus einem verhältnismäßig harten Material besteht, beispielsweise einem Hartkautschuk mit einer Shore-Härte von 100 Einheiten der A-Skala oder einem Polyamid. Sofern der Dichtungsring aus einem solchen relativ harten Material besteht, ist sein Einsetzen in eine solche Nut mit einem also gegenüber

.1° dem Ringquerschnitt kleineren Abstand der Nutränder 44 ohne Beschädigungsgefahr für den Dichtungsring entsprechend schwierig. Zur Vereinfachung dieses Einsetzens hat man daher bis jetzt auf zweiteilige Ausbildungen des Sitzringes zurückgegriffen, wobei der

.15 eine Ringteil 30a einen Ringbund erhielt, an dessen axialem Ende der eine Nutrand 44 ausgebildet und auf welchen die Ringdichtung unter Aufweitung zum Überschieben über diesen Nutrand aufgeschoben wurde, während der andere Ringteil 30£>dann von dieser axialen Seite her auf diesen einen Ringteil 30a aufgeschoben und damit in nicht näher gezeigter Weise verbunden wurde. Ein solcher Zusammenbau des Sitzringes 30 und der in seine Nut 34 eingesetzten O-Ring-Dichtung 36 ist entsprechend teuer, sowohl was die Einzelanfertigung der beiden Ringteile als auch deren Zusammenbau anbetrifft.

In den F i g. 4 bis 6 ist eine in der Gesamtheit mit 46 bezeichnete Vorrichtung gezeigt, die auf einfachere Weise das Einsetzen einer solchen O-Ring-Dichtung 36 in die Nut 34 eines Sitzringes 30 erlaubt, wobei der Sitzring 30 in weiterer Vereinfachung der vorbeschriebenen bekannten Anordnung eine einstückige Ausbildung haben kann. Die Vorrichtung umfaßt einen Montagering 48, der einstückig mit einem Einstoßring 50 verbunden ist. An dem Einstoßring 50 ist eine zylindrische Innenfläche 52 und eine zylindrische Außenfläche 54 ausgebildet, an welchen in einer koaxialen Anordnung ein innerer Führungsring 56 und ein äußerer Führungsring 58 anliegen. Die beiden

'«> Führungsringe 56 und 58 sind für eine relative axiale Führung des Einstoßringes 50 über Kopfschrauben 62 mit dem Montagering 48 verbunden und mittels Federn 60 an diesem abgestützt, wobei eine solche Anordnung getroffen ist, daß es einmal möglich ist, den äußerer

''.·■< Führungsring 58 gegen die Kraft seiner Vorspannfederr 60 unter Verkleinerung des betreffenden Abstände! gegen den Montagering 48 anzuziehen, währenc andererseits die Möglichkeit besteht, bei gleichzeitige!

Verkürzung des gegenseitigen Abstandes und gegen die Vorspannkraft der jeweiligen Federn 60 den Einstoßring 50 relativ zu den beiden Führungsringen 56 und 58 axial vorzuschieben, wenn die Führungsringe 56 und 58, wie in den F i g. 5 und 6 gezeigt, auf den Sitzring 30 zum Einsetzen des Dichtungsringes in die Nut 34 aufgesetzt sind.

Zwischen den beiden Führungsringen 56 und 58 ist eine trichterförmige Ausstoßkammer ausgebildet, indem im axialen Verschiebeweg des Einstoßringes 50 die ι ο Zylinderflächen 52 und 54 der Führungsringe 56 und 58 mit entsprechenden kegeiförmigen Gleitflächen 68 und 70 versehen sind, die jeweils in einer Ausstoßkante 64 bzw. 66 enden. Diese Ausstoßkanten 64 und 66 der Führungsringe 56 und 58 haben einen gleichen Durchmesser wie die Ränder 44 der Nut 34, in welche der Dichtungsring 34 eingesetzt wird, und die durch die kegelförmigen Gleitflächen 68 und 70 begrenzte Ausstoßkammer hat eine gegenüber dem von ihr aufgenommenen Dichtungsring größere Größe. Der Dichtungsring 36 wird dadurch in diese Aussioßkammer eingebracht, daß gemäß Fig.4 der äußere Führungsring 58 gegen den Montagering 48 angezogen wird, wodurch die kegelförmige Gleitfläche 68 an dem inneren Führungsring 56 freigelegt wird und es mithin möglich ist, den Dichtungsring 36 bei einer entsprechenden anfänglichen Aufweitung über die Ausstoßkante 64 auf diese Gleitfläche 68 aufzuschieben. Ist der Dichtungsring 36 auf diese Weise auf die Gleitfläche 68 aufgeschoben und wird danach der äußere Führungsring 58 wieder losgelassen, so daß dann seine Federn 60 diesen äußeren Führungsring 58 auf denselben Abstand zu dem Montagering 48 einstellen, wie er von dem inneren Führungsring 56 eingenommen wird, dann erfährt dabei der Dichtungsring 36 eine zwangsläufige ^s Aufnahme in die von den Gleitflächen 68 und 70 begrenzte Aussioßkammer.

Die Vorrichtung 46 wird dann gemäß F i g. 5 auf den Sitzring 30 aufgesetzt, wobei ein an dem inneren Führungsring 56 ausgebildeter Vorsprung 72 eine relative Zentrierung bewirkt, indem dieser Vorsprung in die Bohrung des Sitzringes 30 einfaßt. Durch diese Zentrierung wird sichergestellt, daß der Dichtungsring 36 über der Nut 34 und mit dieser fluchtend angeordnet wird, so daß beim folgenden Niederdrücken des Montagcringes 48 gegen die Kraft der Federn 60 durch den dabei axial in die Ausstoßkammer vorgeschobenen Einstoßring 50 der Dichtungsring 36 infolge seiner Anlüge an den kegelförmigen Glcitflächen 68 und 70 zuerst längs seines Umfangcs in radialer Richtung so zusammengedrückt und dann axial in die Nut 34 eingestoßen wird. Wenn bei diesem axialen Vorschieben der Dichtungsring 36 die Ausstoßkanten 64, und 66 passiert, dann erhält dabei sein Ringqu'crschnltt zwangsweise die kleinste Abmessung, und da diese kleinste Abmessung übereinstimmt mit dem Abstand der Nutränder 44, ist dadurch sichergestellt, daß der Dichtungsring ohne die Gefahr einer Beschädigung in die Nut 34 eingestoßen wird. Sobald dieses Einstoßen in der .In FI g. 6 dargestellten Relativlage der einzelnen (.0 Vorrichtungsteile abgeschlossen Ist, kann nach Aufhebung des Druckes auf den Montagcring 48 der ElnsioQrlng 50 durch die Kraft der Federn 60 wieder in seine zurückgezogene Rclativlage bewegt werden, In welcher dann die Vorrichtung für die Aufnahme eines neuen Dichtungsringes in die zwischen den Führungsringen 56 und 58 trichterförmig ausgebildete Ausstoßkammer bereitsteht.

Dieses vereinfachte Einsetzen einer O-Ring-Dichtung in die Nut eines Sitzringes ist auch dort möglich, wo die Nut beispielsweise in einer zur Achse des Sitzringes geneigten Fläche ausgebildet ist, wie es bei einem Kugelhahn 76 der in Fig.7 gezeigten Ausbildung der Fall ist. Ein solcher Kugelhahn 76 hat ein rohrförmiges Gehäuse 78, an welches mittels Schrauben 82 Stirnabschlüsse 80 angeschraubt sind zur Einspannung von dazwischen angeordneten oberen und unteren Lagerklötzen 84 und 88, die mit einem Kugelküken 92 einstückig ausgebildete Lagerzapfen 88 und 90 drehbar aufnehmen. Bei geöffnetem Kugelhahn 76 fluchtet ein in dem Kugelküken 92 ausgebildeter Strömungskanal 94 mit den in den Stirnabschlüssen 80 ausgebildeten Strömungskanälen % und 98, die andererseits in der Sperrstellung des Kugelhahns 76 in einer dann entsprechend geänderten Drehstellung des Kugelkükens 92 gegeneinander abgesperrt sind. Zur Abdichtung des Kugelkükens 92 gegenüber dem Gehäuse 90 sind auch hier wieder O-Ring-Dichtungen 103 und 104 vorgesehen, die in entsprechende Nuten zweier Sitzringe 102 eingesetzt sind, die in zylindrische Aussparungen 100 der beiden Stirnabschlüsse 80 einfassen. Dabei ist die zur Aufnahme des Dichtungsringes 104 vorgesehene Nut 106 in einer kegelförmigen Fläche 108 des jeweiligen Sitzringes 102 ausgebi'det und mit Nuträndern 144 versehen, die einen gegenüber dem Durchmesser des Querschnittes des Dichtungsringes 104 geringeren Abstand voneinander haben.

Zum Einsetzen dieses Dichtungsringes 104 in die Nut 106 ist die in der Gesamtheit mit 146 bezeichnete Vorrichtung gemäß Fig.8 vorgesehen, welche den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie die vorbcschricbcne Vorrichtung 46 gemäß den F i g. 4 bis 6 hat. Mithin umfaßt die Vorrichtung 146 einen Montagering 148 mit einem einstückig ausgebildeten Einstoßring 150, der zwischen zwei Führungsringen 156 und 158 ausgebildet ist und in eine trichterförmige Ausstoßkammer axial vorgeschoben werden kann, die hier von einer kegelförmigen Gleitfläche 168 als Fortsetzung der zylindrischen FUhrungsflächc 152 an dem inneren Führungsring 156 und von einer zylindrischen Gleitfläche 170 als Fortsetzung der zylindrischen Führungsflache 154 an dem äußeren Führungsring 158 begrenzt wird. Die beiden Glcitflächen 168 und 170 enden in Aussioßkanten, die einen gleichen Absland hiiben wie die Nutründer 144, wobei diese Ausstoßkanten in Stirnseiten Schrägflächen der beiden Führungsringc 156 und 158 liegen, welche zu deren Achsen einen gleichen Neigungswinkel haben wie die Schrägfläche 108 des Sitzringes 102. An dem inneren Führungsring 1S6 ist im übrigen noch ein Zentriervorsprung 172 ausgebildet, mittels welchem es auch hier möglich ist, die Vorrichtung 146 bezüglich des Sitzringes 102 zu zentrieren, so daß dann beim axialen Vorschieben des Einstoßringes 150 gegen die Kraft der Federn 160 der in der Aussloükammcr zwischen den beiden Führungsringen 156 und 158 aufgenommene Dichtungsring 104 in die Nut 106 eingestoßen werden kann,

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einsetzen einer O-Ring-Dichtung in die Nut eines Sitzringes, wobei der Abstand der Nutränder geringer ist als der Durchmesser des Ringquerschnittes, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring über der Nut und mit dieser fluchtend angeordnet wird, daß er längs seines Urnfanges in radialer Richtung zusammengedrückt wird und daß der zusammengedrückte Dichtungs- i< > ring axial in die Nut eingestoßen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen einem inneren Führungsring (56, 156) und einem dazu koaxialen äußeren Führungsring (58, ISiB) angeordneten Einstoßring (50,150), der in eine zwischen den Führungsringen trichterförmig ausgebildete Ausstoßkammer für einen Dichtungsring (36, 104) axial vorschiebbar ist, wobei die Ausstoßkammer mit wenigstens einer kegelförmigen Gleitfläche (68, 70; 168) an einem der Führungsringe versehen ist und in inneren und äußeren Ausstoßkanten (64, 66) endet, die einen gleichen Durchmesser haben wie die inneren und äußeren Nutränder (44, 144) des Sitzringes (30,102). *s

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Führungsringe (56, 58; 156,158) ein für die Zentrierung am Sitzring (30,102) ausgebildeter Zentriervorsprung (72, 172) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstoßring (50, 150) starr mit einem Montagering (48, 148) verbunden ist, an welchem die beiden relativ beweglichen Führungsringe (56,58; 156,158) axial geführt und über Federn (60,160) abgestützt sind.