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Selbsttätiges Hubventil für Spülpumpen der Tiefbohrteelnik.
Die bisherigen Hubventile sind meist derartig ausgebildet, dass die Abdichtung durch einen Ventilteller ebener oder kegelförmiger Konstruktion auf einer entsprechend ausgebildeten Sitzfläche erfolgt.
Da nun das Wasser bei den Spülpumpen der Tiefbohrtechnik stark durch mineralische Substanzen, wie Sand u. dgl., verunreinugt ist, setzen sich diese Verunreinigungen leicht an der Sitzfläche dieser Ventile ab. Sie verhindern so, dass sich die Tellerventile, gleichgültig ob ebener oder kegelförmiger Bauart, vollkommen schliessen können. Es bleibt ein Spalt, durch den Förderwasser verloren geht, ferner werden durch die mineralischen Verunreinigungen während ganz kurzer Betriebsdauer die Dichtungsflächen stark abgenützt, sie werden undicht, die Fördermenge sinkt und damit der Wirkungsgrad der Spülpumpen.
Ausserdem ergibt sich ein starker Verschleiss dadurch, dass bei bisherigen Ausführungsformen der Ventilkörper beim Schliessen mit seiner ganzen Masse auf die Sitzfläche aufschlägt, was sich bei den grossen Drücken der Spülpumpen besonders nachteilig auswirkt. Durch Verwendung von Gummi als Dichtungmaterial am Ventilkörper hat man infolge der Elastizität und Nachgiebigkeit dieses Stoffes eine Verbesserung der Abdichtung gegen die mineralischen Verunreinigungen und ein weicheres Aufsetzen auf die Dichtfläche erreicht. Die Abnützung ist aber infolge der Weichheit des Dichtungsmaterials sehr gross und es müssen bei diesen Ventilen nach ganz kurzer Betriebsdauer die Ventilkörper ausgewechselt werden.
Das zum Patent angemeldete Hubventil vermeidet die angeführten Nachteile weitestgehend dadurch, dass das Schliessen des Ventiles in zwei Phasen zerlegt wird. :
1. In das Absperren des Ventildurchganges, bewirkt durch einen Tauchkörper 1.
2. In das Abdichten, bewirkt durch Anpressen eines Dichtungsringes 2 aus elastischem Material an eine Dichtungsfläche 3 des Ventilsitzes durch den Druck der darauf lastenden Flüssigkeitssäule.
In den Fig. 1-3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. in den Fig. 1 und 2 in geöffnetem, in Fig. 3 in geschlossenem Zustande des Ventils. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform.
Es wird bei diesem Ventil die Abdichtung durch den fast masselosen Dichtungsring 2 (Fig. 1) erreicht, wodurch die Abnützung auf das kleinstmögliche Mass beschränkt wird. Die eigentliche Masse des Ventilkörpers, der Tauchkörper 1, wird durch einen federnden Anschlag 5 im Ventilsitz fixiert. Der Tauchkörper bewirkt ein Absperren des Ventildurchganges, ohne jedoch abzudichten, es ist daher auch dieser praktisch fast keiner Abnützung unterworfen. Im Nachfolgenden ist das Hubventil genau beschieben, es sind die Bauarten angeführt und es ist die Wirkungsweise des Ventils genau erklärt.
Das Tauchhubventil besteht aus einem im Ventilsitz 3 lose eingepassten Tauchkörper 1, der den Ventilquerschnitt bis auf einen kleinen Ringquerschnitt abschliesst. Dieser ringförmige Querschnitt entspricht dem Durchmesserunterschied des Tauchkörpers gegenüber dem Ventilsitz und ist notwendig, damit ein leichtes Anheben des Ventilkörpers (Tauchkörper 1) gewährleistet ist. Die Breite des Ringquerschnittes ist höchstens 0'25-0'5 mm. Ein absolutes Dichthalten durch den Tauchkörper würde ein Einschleifen desselben bedingen, was bei einem Hubventil zu grossen Widerstand ergeben würde. Ausserdem könnte durch Verklemmen von Verunreinigungen wie Sand u. dgl. ein Festsitzen eintreten.
Die vollständige Abdichtung wird bei diesem Ventil durch einen Gummiring 2 erzielt, der sich auf einer ringförmigen Nut des Tauchkörper 1 befindet. Diese Nut ist zylindrisch oder auch konisch ausgebildet und ist länger als der Höhe des Dichtungsringes entspricht. Es ist also eine axiale Verschiebung dieses Dichtungs- ringes auf dem Tauchkörper möglich. Die Nut zur Aufnahme des Dichtungsringes besitzt ein oder zwei
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Eindrehungen, die als Entspannungsräume gedacht sind, falls sich Wasser zwischen dem Dichtung$ring und der Umfläehe der Nut durchpressen sollte.
Der Ventilsitz 3 besteht aus einer konischen Dichtfläche für den Dichtungsring und einer zylindrischen Sitzfläche für den Tauchkörper. Auf letzterem ist eine ringförmige Eindrehung, der Sandfänger 4, angeordnet, der dazu dient, um Sand u. dgl. Verunreinigungen, die beim Schliessen des Ventiles von dem Tauchkörper 1 vor sich hergeschoben werden, aufnehmen zu können.
Der Dichtungsring 2 besteht aus Gummi oder aus einem anderen weichen, elastischen Material und besitzt profilierten Querschnitt, wodurch ein gutes Abdichten erzielt wird.
Ein entsprechend angeordneter elastischer Anschlag 5 verhindert das Durchdrücken des Tauchkörpers 1 durch den Ventilsitz. Dieser elastische Anschlag besteht aus einer Feder oder aus einem sonstigen elastischen Werkstoff und ist, je nach der Bauart am Ventilsitz aussen oder innen angeordnet.
Die Führung des Ventilkörpers erfolgt durch einen zentral angeordneten Stift 6 bzw. durch seitlich angebrachte Führungsrippen 7.
Die beiden dargestellten Bauarten unterscheiden sich durch die Anordnung des federnden Anschlages 5 und der Führung. Bei der Ausführung gemäss den Fig. 1, 2 und 3 ist der Anschlag am Ventil-
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einen zentral angeordneten Stift 6.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 4 und 5 ist der federnde Anschlag 5 am Ventilsitz aussen so angeordnet, dass sich der Ventilkörper durch entsprechend ausgebildete Tragpratzen abstützen kann. Die Führung erfolgt durch seitlich angeordnete Führungsrippen 7. Der Dichtungsring 2 aus Gummi wird durch Aufziehen auf die konische oder zylindrische Ringnut des Tauchkörpers gebracht. Es kann aber auch
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Auseinanderschrauben des Tauchkörpers sehr leicht ausgewechselt werden kann. Diese zweiteilige Ausführung des Tauchkörper kann auch ohne weiteres bei der Bauart nach Fig. 1-3 erfolgen.
Wirkungsweise des Hubventiles :
Diese wird im Nachfolgenden bei dem Druckventil beschrieben. Bei einem Saugventil ist sie analog.
Wirkt auf den Ventilkörper der Kolbendruck ein, so wird der Tauchkörper 1 gehoben, ohne vorerst den Dichtungsring 2 mitzunehmen, da die ringförmige Nut länger ist als der Höhe des Dichtung- ringes 2 entspricht. Hat der Tauchkörper 1 bereits den Weg Åazurückgelegt, so besitzt er eine entsprechende Energie der Bewegung und nimmt nun den in die Sitzfläche hineingepressten Dichtungsring 2, auf den inzwischen ebenfalls der Kolbendruck eingewirkt hat, mit. Das Ventil öffnet sich nun soweit, als es die Hubbegrenzung erlaubt.
Wird nun der Druck unter dem Ventil kleiner, so beginnt das Schliessen. Sobald die Unterkante des Tauchkörpers 1 die Oberkante des Ventilsitzes erreicht, ist bereits der Durchgang bis auf einen Ringquerschnitt gesperrt. Dieser entspricht dem oberen Ventilsitzquerschnitt abzüglich Tauchkörper.
Beim weiteren Schliessen des Ventiles kommt nun der Tauchkörper 1 in den Bereich der zylindrischen Sitzfläche des Ventilsitzes. Jetzt ist der Durchgang bereits auf einen ganz kleinen Ringquerschnitt, der notwendig ist, damit sich der Tauchkörper leicht im Sitz bewegen lässt, geschlossen. Falls sich Verunreinigungen wie Sand u. dgl. in der zylindrischen Sitzfläche befinden, werden diese durch den sich weiter schliessenden Tauchkörper 1 vor sich her gedrängt und schliesslich von dem Sandfänger 4 aufgenommen. Dadurch sind die groben Verunreinigungen rechtzeitig aus der Schliessbahn des Tauch- körpers gebracht. Es ist daher ein Verklemmen und'Steckenbleiben des Tauchkörper j ! unmöglich.
Die Schliessbewegung findet ihren Abschluss durch das Aufsetzen des Tauchkörper auf einen federnden Anschlag 5, während der Dichtungsring 2 durch die obere Nutbegrenzung auf die konische Dichtfläche des Ventilsitzes gepresst wird. Der Tauchkörper ist nun durch den federnden Aufschlag fixiert und der Flüssigkeitsdruck wirkt auf den verschiebbaren Dichtungsring 2 ein. Durch die mögliche axiale Verschiebung in der ringförmigen Nut des Tauchkörpers 1 wird unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes ein An-und Einpressen des Dichtungsringes 2 in die konische Dichtfläche des Ventilsitzes und damit
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ausgebildete Nutfläche gedrückt wird.
Ausserdem sind in letzterer Rillen angeordnet, die auf gegebenenfalls durchtretendes Wasser druckentspannend wirken.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätiges Hubventil für Spülpumpen der Tiefbohrtechnik, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessen des Durchgangsquerschnittes durch einen hohlen Tauchkörper erfolgt, der lose in den Ventilsitz eingepasst ist, worauf die Abdichtung des Tauchkörper (1) durch einen elastischen Dichtungring (2) aus Gummi od. dgl. erfolgt, der auf dem Tauchkörper axial verschiebbar angeordnet ist.