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Ventil mit auswechselbarem Ventilsitz aus Sonderwerkstoff.
Bei Ventilen aller Art für Dampf und Wasser hohen Druckes, z. B. über 40 atom, sind die dichtenden
Teile, also Ventilsitz und Ventilkegel, dem Verschleiss besonders stark ausgesetzt. Dampf und Wasser wirken bei hohen Drücken in den geringsten Undichtheiten stark angreifend und es genügt z. B. ein einmaliges nachlässiges Schliessen eines Hochdruckventils, um innerhalb kurzer Zeit sichtbare Erosionsfurchen und damit dauernde und immer mehr steigende Undichtheit des Ventils hervorzurufen, die im Betriebe nicht mehr behoben werden kann, falls nicht Sonderwerkstoffe für Sitz und Kegel zur Anwendung gelangen. Aber auch bei Verwendung korrosionsfester Werkstoffe für Sitz und Kegel werden diese mit der Zeit angegriffen und ist es von Vorteil, wenn sie leicht nachgearbeitet oder ausgewechselt werden können.
Die äusserst vorteilhafte Verwendung von korrosionsfesten Werkstoffen für Ventilsitz und Ventilkegel erfordert für den Einbau des Ventilsitzes besonders Massnahmen, da die besonders geeigneten Werkstoffe, beispielsweise Cr-Ni-Stähle mit austenitischem Gefüge, eine um zirka 50% grössere lineare Wärmeausdehnung aufweisen als die üblichen Werkstoffe der Ventilgehäuse. Das bei Ventilen für Drücke bis zirka 40 a ! ? üblichen Einwalzen bzw. Einstemmen der Ventilsitze ist bei höheren Drücken sehr unverlässlich, ebenso ein Einpressen oder Einschweissen derselben, da alle diese Verbindungsarten unter der Einwirkung der hohen Drücke und Temperaturen und infolge der oben erwähnten Verschiedenheit der Wärmeausdehnung in kürzerer oder längerer Zeit an den Walz-bzw.
Schweiss- oder Einpressstellen undicht werden und dann kostspielige und zeitraubende Reparaturen notwendig sind.
Es ist bekannt, einen mit einem Bund versehenen Ventilsitz mittels eines zylindrischen Ansatzes eines Zwischenflansches im Ventilgehäuse festzuklemmen. Diese Anordnung hat unter anderm den Nachteil, dass der zylindrische Ansatz des Zwischenflansches bei Erwärmung des Ventils früher warm wird und dadurch die Schrauben und Dichtungen der Verbindung bleibend deformiert werden, was nach Temperaturausgleich zu Undichtheiten führt.
Nach dem Erfindungsgedanken wird eine einwandfreie dichte Befestigung des Ventilsitzes im Gehäuse sowie eine leichte Auswechselbarkeit des Ventilsitzes aus Sonderwerkstoff mit wesentlich höherer Wärmeausdehnung als der Werkstoff des Ventilgehäuses dadurch erreicht, dass der Ventilsitz mittels des mit dem Ventilteller gleichachsig angeordneten Ventilanschlussflansches am Ventilgehäuse befestigt ist und die Dichtungsflächen des mit einem Bund versehenen Ventilsitzes die Verbindung abdichten. Die Dichtungen und der Bund des Ventilsitzes sind dabei in Eindrehungen des Ventilgehäuses und des Anschlussflansches geführt.
Es wird dadurch erreicht, dass der Ventilsitz absolut dicht eingebaut ist und die Ventildichtfläche vom Dampf nicht umgangen werden kann, wie dies z. B. bei den üblichen Befestigungsarten, wie Einwalzen usw., möglich ist. Ferner wird die Auswechslung der dichtenden Teile des Ventils, die allein dem Verschleiss ausgesetzt sind (Sitz und Kegel), denkbar einfach und es kann jedes zeitraubende und unverlässliche Nacharbeiten der Ventildichtflächen an der Einbaustelle entfallen.
In den Fig. 1-3 sind einige Ausführungen einer Sitzbefestigung nach dem Erfindungsgedanken dargestellt.
In Fig. 1 ist der Einbau des Ventilsitzes prinzipiell dargestellt. Es bedeutet 1 den Ventilsitz, 2 das Ventilgehäuse, 3 den Anschlussflansch des Ventils, welcher den Ventilsitz 1 mittels des Bundes 5 festhält, 4 den Ventilkegel und 6 die Dichtungsringe.
Der Ventilsitz 1 wird mit Hilfe seines Bundes 5 und der Dichtungsringe 6 durch Anziehen des Anschlussflansches 3 festgezogen ; der Bund 5 ist dabei in Eindrehungen a des Ventilgehäuses 2 und des Anschlussflansches 3 geführt. Die Dichtungsringe 6
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können auch entfallen, wenn der Ventilsitz 1 im Ventilgehäuse 2 und im Anschlussflansch 3 mit ebenen oder konischen Dichtungsflächen eingeschliffen wird.
Der Flansch 3 und die Flanschschrauben 7 werden durch den Schliessdruck des Ventilkegels 4 zusätzlich beansprucht, weshalb diese Teile entsprechend stärker bemessen werden müssen. Ferner ist die Höhe des Bundes 5 möglichst gering zu halten, denn infolge der grösseren Längendehnung des
Bundes 5 gegenüber der Schraube 7 im Betrieb entsteht in dieser eine Zusatzbeanspruchung, die, solange der Bund 5 niedrig gehalten ist, eine vorteilhafte Vergrösserung des Anpressdruckes der Dichtung 6 hervorruft, aber bei zu hoch bemessenen Bund 5 eine Überbeanspruchung der Schraube 7 und damit ein Undichtwerden der Verbindung ergeben kann. Erfindungsgemäss wird die Bundhöhe nicht grösser als 15% der Ventilbohrung + 8 mm aufgeführt.
In Fig. 2 ist eine Ausführung des Erfindungsgedankens dargestellt, bei der eine wesentliche
Ersparnis an teuerem Sonderwerkstoff für den Sitz erzielt wird. Es ist nur der dem Verschleiss aus- gesetzte Teil (b) des Ventilsitzes 1 aus Sonderwerkstoff ausgeführt, während der übrige Teil des
Ventilsitzes 1 einschliesslich des Bundes 5 aus billigem Werkstoff, beispielsweise aus unlegiertem Stahl, besteht. Die beiden Teile des Ventilsitzes sind miteinander durch Schweissen dicht verbunden. Im übrigen gelten die Bezeichnungen der Fig. 1.
In Fig. 3 ist ein Ventilsitz nach dem Erfindungsgedanken für ein Ventil für hohe und stark wechselnde Temperaturen dargestellt. Durch Anordnung eines Isolierrohres 8 im Ventilsitz 1 werden
Temperaturschwankungen vom Flansch 3 und Ventilsitz 1 (insbesondere vom Bund 5) weitgehend fern gehalten, wodurch ein Undichtwerden der Dichtungen 6 vermieden wird. Der untere Dichtungring 6 ist hier entsprechend der zusätzlichen Ventilschliesskraft grösser ausgeführt als der obere
Dichtungsring.
Es sind natürlich noch verschiedene andere Ausführungsarten des Erfindungsgedankens möglich ; so können z. B. bei Schiebern mit doppelter Abdichtung beide Ventildichtungsflächen mit Ventilsitzen nach der Anmeldung ausgeführt werden.
Ventile mit eingesetztem Ventilsitz nach der Anmeldung können vorteilhaft überall dort Verwendung finden, wo die Ventildichtungsfläche besonderem Verschleiss unterliegt oder leicht ausgewechselt werden soll, also z. B. für Dampf und Wasser hohen Druckes und hoher Temperatur in der chemischen Industrie, bei Druckminderern für Flüssigkeiten, Dämpfen und Gasen, für stark verunreinigte Flüssigkeiten usw.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ventil mit auswechselbarem Ventilsitz aus Sonderwerkstoff, insbesondere für hohe Drücke, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (1) mittels des mit dem Ventilteller (4) gleichachsig angeordneten Anschlussflansches (3) des Ventils am Ventilgehäuse (2) befestigt ist und die Dichtungflächen (6) des mit einem Bund (5) versehenen Ventilsitzes die Verbindung abdichten, wobei der Bund in Eindrehungen (a) des Ventilgehäuses und des Anschlussflansches geführt ist.