Hygienic Design

Moderator: Dr.-Ing. Jürgen Hofmann

Abhilfe bzw. Reduzierung des Druckaufbaus von Halbaxialdichtungen

Kategorie: | Hygienic Design » Maschinen/Anlagen - Design
Dieser Artikel wurde eingestellt von: Maico Ludwig

In den heutigen Hubventilen die im Markt angeboten werden, findet die halbaxiale Dichtungsanordnung im Ventilteller vermehrt Verwendung.

Bei symmetrisch aufgebauten O-Ringen (A) Abb. 1 oder Formdichtungen (B)Abb. 2 entsteht ein Druckaufbau im Ventilbereich (P1), wenn der Ventilteller (2) in ein geschlossenes System fährt.

Messungen haben bei der NW80 einen Druckaufbau von Delta P von 15bar gemessen, bei 20°C Wasser und einem Vordruck im System von 8bar.

Dieser Druckaufbau hat zur Folge, das die Dichtung (A,B) im Ventilteller (2) und die anliegenden Dichtungen in der Prozessschiene eine zusätzliche Belastung erfahren. Dadurch wird die Standzeit der Dichtungen negativ beeinflusst.

Hintergrund

---

Beim Einfahren (Hs) Abb. 3 des Ventiltellers (2) in den Ventilsitz (1) berührt die symmetrische Dichtung (A,B) an der Stelle K den Ventilsitz an der Stelle K’.
Wobei beim weiterfahren des Hubes (Hs) sich die Dichtung an der Sitzfläche (1b) ablegt und sich die Scherkraft (FR) der Dichtung (A,B) erhöht.
Die Scherkraft (FR) die die Dichtung (A;B) erfährt, hat zur Folge, dass sich die Dichtungsfläche A.1, B.1 symmetrisch zu den Teilflächen A.a,B.a und A.a,B.b verteilt.

Wobei die Teilfläche A.a, B.a dazu führt den Raum (P1) unter dem Ventilteller zu verkleinern und führt zu diesen zuvor beschrieben Druckaufbau.

Beispiel

---

Die Abb. 5 zeigt ein Beispiel des Druckaufbaus zwischen den Ventiltellerdichtungen (PT,AT) und dem Ventilsitz eines Doppelsitzventils beim Schließvorgang.
Im Zeitpunkt wo der Ventilteller (PT) gerade mit der Dichtung am Sitz aufliegt und die beiden Ventilteller PT und AT noch zusammen sind.
Der Druckaufbau Pges ergibt sich aus P1 und P2.

Lösung

---

Abhilfe wird durch eine unsymmetrische Dichtung (C)Abb. 4 mit einer wellen Kontur (C.3, C.2) geschaffen.
Wobei die Kontaktstelle (K) der Dichtung (C) in Richtung des Raums P1 verschoben wird. Trifft nun die Kontaktstelle (K) auf die Sitzfläche (1b), dann wirkt die Scherkraft (FR) auf die Dichtung und die Dichtung erfährt beim weiterfahren des Ventiltellers (2) eine ungleichmäßige Verformung bis zum Schließhub (Hs2). Das Teilvolumen (C.1) der Dichtung teilt sich ungleichmassig in die Teilbereiche C.a und C.b auf. Wobei der Teilbereich C.b am größten ist.

Die Messung mit einer unsymmetrischen Dichtung (C) und einem Vordruck im System von 8bar, bei 20°C Wasser zeigt einen Druckanstieg auf 8,5bar.

Fazit

---

Durch ein Dichtungsdesign mit unsymmetrischer Dichtungskontur kann ein Druckaufbau nahezu vermieden werden.

Sonstiges:

---

Die unsymmetrische halbaxiale Dichtung mit dem Konzept des geringen Druckaufbaus ist in der Patentschrift DE10 2005 016 932 B3 hinterlegt.