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Pumpenventil
Gegenstand der Erfindung ist ein Pumpenventil, insbesondere für Kolbenpumpen, beispielsweise Schlammpumpe, Zementierpumpen, Wasserpumpen usw., mit einem Ventilteller, einem festen Ventilsitzring und einem an beiden Seiten eine flanschförmige Dichtungslippe aufweisenden elastischen Ventil- sitzdichtungsring, welche den festen Ring umgibt und dabei von einem zwischen den Dichtungslippen angeordneten starren Haltering gehalten ist.
Es sind schon Ventile bekannt geworden, bei welchen der metallene Ventilsitz für einen konischen Ventilteller von einem elastischen Ventilsitzdichtungsring umgeben ist. Bei einem bekannten Ventil dieser Bauart liegt die Ringfläche des elastischen Dichtungsringes höher als die Sitzfläche des festen Ventilsitzringes und beim Schliessen des Ventiles gelangt am Ventilteller zuerst der Ventilsitzdichtungsring zur Wirkung. Dabei wird jedoch der elastische Dichtungsring nach aussen umgebogen und vom festen Ventilsitzring abgehoben, so dass einerseits der Ventilteller nach wie vor am festen Sitzring aufschlägt, anderseits aber in den zwischen dem elastischen und festen Ring entstehenden Spalt Verunreinigungen gelangen können. Unter diesen Umständen ist ein zuverlässiges Funktionieren fraglich und die Lebensdauer des Ventiles wird stark eingeschränkt.
Bei einem andern Ventil weist der Ventilsitzdichtungsring eine flanschförmige Dichtlippe auf, welche jedoch beim Schliessen des Ventiles trotz eines den Dichtungsring umspannenden, geschlossenen, festen Halteringes derart umgebogen wird, dass zwischen dem festen und dem elastischen Sitzring wiederum ein Spalt entsteht. Der gleiche Nachteil entsteht auch bei einem Ventil, bei welchem der elastische Ventilsitzdichtungsring mit einem Ringvorsprung in eine Nut des festen Ventilsitzringes eingreift. Bei diesem Ventil können ausserdem noch im elastischen Dichtungsring Fehlbeanspruchungen auftreten.
Zweck der Erfindung ist nun die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Pumpenventil zu schaffen, bei welchem der beim Aufsitzen des Ventiltellers an seinem Sitz entstehende Stoss, vor allem mit Hilfe des elastischen Ventilsitzdichtungsringes tatsächlich aufgefangen wird. Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass der feste Sitzring einen in den Dichtungsring eingreifenden radialen Ringvorsprung aufweist, und dass der Haltering den Dichtungsring umgreifend sich bis zu den Lippen erstreckt, den Ringvorsprung dabei nach beiden Seiten überragt und mit dem festen Ventilsitzring einen sich von beiden Seiten gegen die Mitte zu verengenden Ringkanal für den Dichtungsring bildet.
Bei dieser Anordnung bildet der elastische Ventilsitzdichtungsring, welcher beim Schliessen des Ventiles in den sich verengenden Ringkanal eingedrückt wird, tatsächlich einen elastischen Puffer für den Ventilteller. Gleichzeitig wird die Anpressung des Ventilsitzdichtungsringes an den festen Ventilsitzring erhöht, so dass das Entstehen eines Spaltes zwischen den beiden Ringen ausgeschlossen ist. Vorteilhaft ist der Öffnungswinkel der kegeligen Dichtfläche des elastischen Dichtungsringes kleiner als jener der Sitzfläche des festen Sitzringes, so dass am Ventilteller zuerst der Rand der Dichtungslippe zur Wirkung gelangt. Unter der Wirkung der hierauf in der Förderflüssigkeit entstehenden Druckerhöhung wird die Dichtungslippe an den Ventilteller angelegt, wodurch dessen Schliessbewegung weiterhin gedämpft wird.
Der elastische Dichtungsring kann eine in bezug auf eine zur Ventilachse normale Ebene symmetrische Form besitzen und somit umkehrbar sein. Dies gestattet ein und denselben Ventilsitzdichtungsring nach der Abnützung der einen Seite umzukehren und weiter zu verwenden.
In der beiliegenden Zeichnung sind rein beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen : Fig. l einen Axialschnitt durch ein Pumpenventil in geöffnetem
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Zustand, Fig. 2-4 aufeinanderfolgende Phasen beim Schliessen des Ventiles und Fig. 5 eine Variante.
In der Fig. 1 bezeichnet 1 einen ringförmigen Haltesteg in einem nur andeutungsweise dargestellten Ventilgehäuse, das beispielsweise in einer Schlammpumpe bekannter Bauart angeordnet sein kann. Der Haltesteg 1 umspannt einen festen Ventilsitzring 4. Von der Wandung des Ventilsitzringes 4 erstreckt sich radial nach innen ein Arm 5, an dessen Ende eine Führungshülse 6 mit einem nachgiebigen Hülseneinsatz
6A für den Schaft 7 eines Ventiltellers 8 angeordnet ist. Der Ventilteller 8 steht unter der Wirkung einer Schliessfeder 9. Das dem Ventilteller 8 zugekehrte abgesetzte Ende des Ventilsitzringes 4 ist von einem Dichtungsring 13 aus einem elastischen nachgiebigen Material, z. B. aus Gummi umgeben.
Der Dichtungsring 13 weist zwei in Abstand voneinander angeordnete flanschförmige Dichtungslippen 14 und 14A auf, zwischen welchen ein den Dichtungsring in einer ringförmigen Aussparung 17 umgreifender, geschlossener fester Haltering 16 angeordnet ist. Der feste Ventilsitzring 4 greift mit einem radialen Ringvorsprung 18 in eine entsprechende Vertiefung der inneren Wandung des Ringes 13 ein, welcher in der axialen Richtung nach beiden Seiten mit konischen Sitzflächen 12 bzw. 12A versehen ist. Die ganze Anordnung ist so getroffen, dass der Ventilsitzdichtungsring 13 in bezug auf eine zur Ventilachse senkrechte Ebene symmetrisch ist. Die Sitzfläche 12A liegt an einer entsprechend konischen Fläche 15 des Sitzringes 4 auf, und die Sitzfläche 12 umgibt eine am Ende des Sitzringes 4 vorgesehene konische Sitzflä- che 10.
Der Öffnungswinkel der Sitzfläche 10 und die mit entsprechender Konizität ausgebildete Dichtfläche 11 des Ventiltellers 8 ist möglichst gross gewänlt ; um ein geringes kleiner ist der Öffnungswinkel der Sitzfläche 12 des Ventilsitzdichtungsringes. Dadurch kommt beim Schliessen des Ventiles am Ventilteller 8 zuerst der Rand der Lippe 14 zur Wirkung.
Es sei angenommen, dass in der vollständig geöffneten Stellung des Ventiles gemäss Fig. 1 die vom Kolben der nicht dargestellten Schlammpumpe angesaugte Förderflüssigkeit vom Raum 3 in den Raum 2 strömt. Beim Wechsel vom Saughub zum Förderhub schliesst das Ventil. Einzelne Phasen des Schliessvorganges sind in den Fig. 2-4 dargestellt. Gemäss der Fig. 2 hat sich der Ventilteller 8 bereits so weit gesenkt, dass der Rand der Dichtungslippe 14 die Fläche 11 des Ventiltellers berührt. Damit sind die beiden Räume 2 und 3 voneinander hydraulisch getrennt und es entsteht im Raum 2 infolge des Förderhubes des Pumpenkolbens eine Druckerhöhung. Unter der Wirkung des an der Fläche 19 der Lippe 14 wirksamen Flüssigkeitsdruckes legt sich die Lippe 14 an der Fläche 11 des Ventiltellers 8 an, wodurch die Schliessbewegung des Ventiles gebremst wird.
Es entsteht schliesslich die in der Fig. 3 dargestellte Situation, bei welcher bereits die ganze Sitzfläche 12 des Ringes 13 an der Fläche 11 aufliegt, der Ventilteller 8 jedoch die Fläche 10 noch nicht erreicht hat. Bei der weiteren Schliessbewegung des Ventiltellers 8 kann sich-soweit dies der sich annähernd bis zu den Lippen 14 bzw. 14A erstreckende Haltering gestattetnur noch die Lippe 14 durchbiegen. Im übrigen wird das Material des Ringes 13 in den vom abgesetzten Ende des Ventilsitzringes 4 und vom Haltering 16 gebildeten, sich gegen die Mitte zu verengenden Ringkanal gedrückt und dabei verdichtet. Die Folge ist, dass der Ventilteller 8 die in der Fig. 4 dargestellte Lage nach starker Dämpfung erreicht und am Ventilsitzring 4 ohne Stoss aufsitzt.
Beim Schliessen des Ventiles wird der Ring 13, ausser Durchbiegung der Lippe 14, nur auf Druck, d. h. in für die in Frage kommenden Materialien günstigem Sinne beeinflusst, wodurch die Lebensdauer beträchtlich erhöht wird.
Nützt sich die eine Ringseite dann ab, so kann der Ring nach Umkehrung erneut verwendet werden.
Bei der in der Fig. 5 dargestellten Variante ist der am abgesetzten Ende des Ventilsitzringes 4 vorgesehene Ringvorsprung 20 im Querschnitt etwa dreieckförmig ausgebildet, wobei die beiden Flanken eine konvexe Wölbung aufweisen und mit einer Rundung ineinander übergehen. Ein solcher Ringvorsprung ergibt zusammen mit dem Haltering 16 ebenfalls einen sich gegen die Mitte zu verengenden Ringkanal, wobei das Halten des Ringes 13 in axialer Richtung noch verbessert wird.
Aus der Fig. 5 ist ferner gut zu entnehmen, dass die Sitzfläche 12 des Ringes 13 nicht nur einen geringeren Öffnungswinkel als die Sitzfläche 10 des Ventilsitzringes 4 aufweist, sondern dass sie bezüglich der Sitzfläche 10 in axialer Richtung geringfügig vorverlegt ist. Diese, auch beim vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehene Anordnung fördert das elastische Auffangen des Ventiltellers. Der äussere Rand der Sitzfläche 10 ist gemäss der Fig. 5 bei 21 abgerundet. Dadurch entsteht zwischen den Sitzflächen 10 und 12 eine Ringrinne, welche den beim Schliessen des Ventiles zwischen Ventilteller und Ventilsitz verbliebenen Sand aufnehmen kann. Beim Öffnen des Ventiles wird dieser Sand dann wieder weggewaschen. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Ausbildung die Beschädigung oder Abnützung der Sitzflächen weitgehend verhütet wird.
Ein Eindringen des Sandes zwischen die aneinander anliegenden Flächen des Ventilsitzringes 4 und des Ventilsitzdichtungsringes 13 ist ausgeschlossen.