Steuerventil insbesondere für elektriselie Hochspannungssehalter. Es ist bekannt, dass die Abdichtung von Steuerventilen gegenüber strömenden Me dien, vorzugweise Gasen, grosse Schwierig keiten bereitet, :insbesondere wenn die Ventile lediglich durch den Betriebsdruck auf ihren Sitz gepresst werden.
Man hat daher bei der Anwendung der Steuerventile auf solche Ge biete, die praktisch eine absolute Ventil dichtheit erfordern, im allgemeinen davon abgesehen, metallene Ventilsitze zu verwen den. Hierbei hat man sich, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen, dadurch zu hel fen versucht, dass man für die Ventilsitze nachgiebige Stoffe, wie Gummi oder dergl. wählte.
Die Unbeständigkeit dieser Werk stoffe sowohl in chemischer, als auch in. mechanischer Hinsicht zeigt ;sich aber bald in einer geringen Lebensdauer derselben, so dass die mit derartigen Stoffen ausgestatte ten Ventile stets die Quelle häufiger Defekte und steter Instandsetzungsnotwendigkeiten bilden.
Es sind zwar schon Steuerventile in metallischer Anusführung der Dichtflächen be kannt geworden; jedoch haben diese den Nachteil, dass beim Anhaften von festen Fremdkörpern auf den Sitzflächen keine ge nügende Dichtheit mehr erreicht wird. Dort, uVo es da=rauf ankommt, das .gespannte, strö mende Medium während langer Zeit auf der selben Druckhöhe zu halten,
wie etwa bei Druckgasspeichern und dergl., hat diese Tat sache unerwünschte Erscheinungen, die zum Beispiel die geforderten Löschbedingungen bei einem Schaltvorgang nicht mehr erfül len lassen, zur Folge.
Den einen Gegenstand der Erfindung bil det nun ein Steuerventil, dessen metallener Sitz derart federnd ausgebildet ist, dass bei seinem Zusammenwirken mit dem Ventilkör per eine gegenseitige Relativbewegung der Dichtflächen stattfindet.
Die Erfindung gestattet die Beseitigung der oben erwähnten Mängel und den Bau eines Ventils. das trotz der metallenen Dicht flächen am Ventilsitz eine hohe Lebensdauer mit grosser Betriebssicherheit v ereinigt. Hier bei ist auch die Möglichkeit gegeben. sich durch die -Fahl geeigneter Merkstoffe von nachteiligen, chemischen Einwirkungen frei zu machen und bei entsprechender Gestal tung mechanische L nzulänglichkeiten aus zuschliessen.
Durch die beim Andrücken des Ventil körpers auf die Dichtfläche des Ventilsitzes hervorgerufene Bewegung der Dichtflächen gegeneinander können unter anderem die da zwischen befindlichen Fremdkörper zerrieben bezw. vom Sitz entfernt werden. Weiterhin ermöglicht die Relativbewegung noch den Vorteil, dass sich die Ventilflächen bei je dem Steuerungsvorgang immer wieder ein schleifen, wodurch der Dichtungsgrad des Ventils unabhängig von der Betriebsdauer erhalten bleibt.
Die federnde Wirkung des metallenen Sitzes wird noch erhöht, wenn ,der Sitz von einer metallenen DZembran, die eben oder ge wellt sein kann, getragen wird. Der mem- branartige Tragkörper kann dabei mit dem metallenen Ventilsitz aus einem Stück her gestellt sein.
U m eine exakte Wirkungsweise des Ven tils ohne eine genaue Führung, und somit ohne die Forderung zu erfüllen, dass die Achse der Ventilkörperführung mit dem .Mittelpunkt des metallenen Ventilsitzes ge nau übereinstimmt. zu bewirken, kann die Gestalt des Ventilkörpers so gewählt werden, dass dieser sieh selbst. ohne zusätzliche Füh- iungsmittel seinen Sitz aussucht, so dass stets eine zuverlässige Dichtheit erreicht wird. Wenn hierbei der Ventilkörper freibeweglich angeordnet ist, kommen stets andere Auf lageflächen des Ventilkörpers und des Sitzes zum Anliegen aneinander.
Zu diesem Zwecke kann zweckmässig als Ventilkörper eine Ku gel verwendet werden, die sich auf den federnden Sitz presst.
Wird bei einem Steuerventil mit kugel förmigem Ventilkörper letzterer unmittelbar mittels einer Schraubenspindel, eines Betäti- gungsstöpsels oder dergl. angehoben, so kann es hierbei trotz der gewählten Form des Ventilkörpers vorkommen, dass stets die selben Teile der Oberfläche des Ventilkör pers gegen dieselben Flächen des federnden Sitzes gepresst werden, so dass eine stellen weise bezw. ungleichmässige Abnutzung der die Abdichtung bildenden Ventilteile auf tritt.
Ein luftdichter Absehluss kann dann, insbesondere wenn zum Beispiel durch irgendwelche äusseren Einflüsse ein anderer Teil der Oberfläche des Ventilkörpers gegen den Sitz gepresst wird, als bei der voran gehenden Abschliessreihe, nicht mehr mit Sicherheit gewährleistet werden. Um vorzu beugen, dass derartige unerwünschte Erschei nungen auftreten, ist es bei der Betätigung des Ventilkörpers mittels eines Stöpsels oder dergl. zweckmässig, die Längsachse des V en- tilbetätigungsorganes, z.
B. des auf den Nentilkörper einwirkenden Betätigungsstöp sels gegenüber der Achse der Ventilkörper- führung zu versetzen.
Die Herstellung solcher metallener Ventil sitze ist jedoch schwierig, weil der Ventil sitz federnd wirken soll und die Sitzfläche beim Aufpressen des Ventilkörpers so ausge bildet sein muss, dass eine gegenseitige Rela tivbewegung der Dichtflächen eintreten kann. Diese Schwierigkeiten werden noch er höht, wenn der Tragkörper des Ventilsitzes die Form einer ebenen oder gewellten Mem brane hat und mit dem Ventilsitz aus einem Stück besteht.
Die Fertigung des Sitzes durch Abdre hen. Schleifen oder in ähnlicher Weise. schei det hierbei infolge der Biegsamkeit des metallenen Ventilsitzes und der mangelnden Massgenauigkeit dieser Verfahren von vorn herein aus.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung des Steuerventils nach Patentanspruch I, das sich dadurch auszeichnet, dass der federnde Ventilsitz durch Prägen hergestellt wird. Am naheliegendsten wäre hierbei. ein Präge werkzeug zu verwenden, dessen Form und Abmessungen mit dem später Verwendung findenden Ventilkörper nach Möglichkeit i;
bereinstimmen. Dabei wäre es jedoch nicht möglich, die Relativbewegung der Dicht flächen zueinander zu erzielen, da bei der Verwendung eines Prägewerkzeuges, das die gleichen Abmessungen wie der später einge setzte Ventilkörper hat, der Ventilkörper durch die sofortige Anpassung der Dicht flächen. die Ventilsitzflächen nur durchdrük- ken würde, ohne die gewünschte Relativ bewegung der Dichtflächen hervorzurufen und somit eine zuverlässige Abdichtung zu schaffen.
Einer der weiteren Vorschläge geht deshalb dahin, ein Prägewerkzeug zu -erwenden, dessen Abmessungen grösser als die des Ventilkörpers sind, der später Ver wendung findet und die gleiche Form wie das Prägewerkzeug aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass der Ventilkörper im un belasteten Zustand sich gegen eine vom Ventilkörper am meisten entfernte Zone des Sitzes legt und beim Belasten des Ventils die Berührungszone zwischen diesem und dem Sitz in Richtung entgegen der Ventil körperbewegung wandert.
Auf den Zeichnungen sind einige Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des dargestellt; es zeigen: Fig.1 ein Steuerventil, dessen Sitz auf einem membranartigen Tragkörper angeord net ist, Fig. 2 und 3 die gegenseitigen Endlagen des Ventilkörpers und des Ventilsitzes am Anfang und am Ende des Abschliessvor- ganges, Fig. 4 ein weiteres Ventil, Fig.5 eine Ausführungsart der Ventil- sitzlagerung,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Ventilsitzes und der Ventilsitzlagerung, Fig. 7 ein Ventil mit kugelförmigem Ventilkörper im Schnitt, Fig.8 einen kugel- bezw. teilkugelför migen Ventilkörper für sich herausgezeichnet, Fig.9 ein Ventil mit einem besonderen Führungsstück, Fig. 10 eine weitere Ausführungsform des Ventils, dessen Ventilkörper mittels einer Spindel betätigt wird,
Fig.11 und 12 Ausführungsformen des Ventils, bei denen die Längssymmetrieachse des Betätigungsorganes gegenüber der Achse der Ventilkörperführung versetzt ist, Fig. 13 ein Werkzeug zur Herstellung federnder Ventilsitze, sowie den mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, Fig. 14 eine Einrichtung zur Herstellung federnder Ventilsitze, Fig. 15 eine Abart der zur Herstellung federnder Ventilsitze dienenden Matrize.
Die gleichen bezw. entsprechenden Teile der Ausführungsformen sind durch gleiche Bezugszeichen angedeutet.
Bei der in Fig. 1 angegebenen Anord nung ist mit 1 ein zylinderförmiger Ventil körper bezeichnet, der in einer Führung 2, z. B. Bohrung, geführt und in der Pfeilrich tung durch den Druck eines beliebigen flüs sigen bezw. gasförmigen gespannten Me diums auf einen Ventilsitz 3 gepresst wird. Die Anpreisung kann aber auch durch jedes beliebige andere Mittel mechanisch, z. B. durch eine Feder, einen Hebel, eine Spindel oder dergl. erfolgen. Auch der Ventilkörper 1 kann jede andere gewünschte Form aufwei sen.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet der Sitz 3 einen zentralen Teil einer Metallmembrane 4, die zum Zweck der er forderlichen Elastizität und zugleich der er höhten Widerstandsfähigkeit eine wellenför mige Oberfläche aufweist. Es kann aber auch jede andere Gestalt zur Erzielung des gewünschten Effektes gewählt werden.
Der äussere Rand der runden Membrane ist in einem Futter 5 gefasst. Dieses Futter kann im Bedarfsfalle auch aus nachgiebigen Stof fen, wie Gummi oder dergl. bestehen, um auch dann ein gutes Anschmiegen des Sitzes ,3 an den Ventilkörper zu erzielen, wenn die Achsen dieser Teile geneigt zueinander stehen sollten.
Die kegelige Sitzfläche 6 des Ventilkör pers 1 hat eine andere Neigung als die Er zeugende des Ventilsitzes 3. Wie aus der Fig.2 ersichtlich iet, trifft bei der Einlei.- tung des Schliessvorganges die Sitzfläche 6 des Ventilkörpers 1 zunächst auf den innern Rand 7 der Membrane 4, um bei einer weite ren Anpressung diese durchzubiegen, so dass die Fläche 6 nacheinander über die ganze Oberfläche des Sitzes 3 gleitet, um schliess lich auf dem äussern Rand 8 des Sitzes 3 etwa wie in der Fig. 3 dargestellt - stehen zu bleiben.
Die Grösse der Bewegung kann in Ab hängigkeit von der Wahl der Durchbiegung der -Membrane 4 beliebig sein. Die Anord nung kann beispielsweise auch so getroffen werden. dass der Ventilkörpersitz 6 den federnden Sitz 3 derart durchbiegt, dass er bereits vor dem Erreichen des äussern Ran des 8 des Sitzes 3 in der Abschliesslage ste hen bleibt, so dass hierbei ein Ringstreifen als Abschliessfläche entsteht.
-Man kann - wie die Fig. 4 zeigt - die Oberfläche beider den Sitz bildenden Flä chen, oder nur eine gewölbt, bezw. eine kon kav und die andere konvex ausführen. Weiterhin liegt es im Bereich der Erfindung, von kegeligen Sitzflächen ganz abzusehen und dafür Planflächen oder andere Formen zu verwenden.
Um Schneidwirkungen zu vermeiden, kann man den äussern Rand y der Mem brane 4 - wie die Fig. 5 zeigt - zu einer Wulst ausbilden oder für diesen Rand einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt wäh len. Die -Vulstausbildung ist insofern be sonders vorteilhaft, als sie keinerlei scharfe Kanten aufweist.
Wie die Fig. 6 zeigt, kann die Membrane 4 gemäss den eingangs gemachten Angaben in einem elastischen Körper 10 eingebettet werden, der in einem starren Träger be festigt ist.
Die -Membrane 4 kann ohne Verwendung besonderer Befestigungsmittel durch Ein klemmen in dem zweiteiligen oder mit Ein schnitten ausgerüsteten Futter 5 befestigt werden. Hierbei ist die Anordnung zweck mässig so getroffen, dass die Membrane unge hindert durchgebogen werden kann. Zu die sem Zwecke kann das Futter - wie die Fig. 1 zeigt - mit entsprechenden Abrun dungen versehen werden.
Eine weitere zweckmässige Ausführungs form des Ventils besteht darin, dass man den Ventilkörper 1 in Gestalt einer Kugel, eines Ellipsoids, eines Kugel- bezw. Ellipsoids- abschnittes, oder eines Kugel- bezw. Ellip- soidsausschnittes ausbildet. Ein derart ge formter, insbesondere kugelförmiger Ventil körper 1 kann hierbei voll oder hohl sein. Die Ausführung des Ventilkörpers 1 als Hohlkörper empfiehlt sich hierbei beispiels weise für grosse Ventile, da sonst sich ein schwerer Ventilkörper ergeben würde.
Der Ventilkörper und der federnde Sitz 3 be stehen hierbei aus metallenem, nicht korro dierenden Werkstoffen, zweckmässig von ver schiedener Härte.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 sind keine Führungsmittel für den Ventilkörper 1 vorgesehen. Der Ventilkörper 1 gelangt unter der Einwirkung des in Rich tung des Pfeils 20 dem Ventil zugeführten strömenden Mittels beispielsweise in eine der in Fig. 7 gestrichelt gezeichneten Lagen, sucht sich aber dann selbst, und zwar ins besondere infolge seiner Gestalt und seines Eigengewichtes mit passendem Teil seiner Oberfläche den Sitz auf, um das Ventil dicht abzuschliessen.
Der Sitz 3 der federnden. zum Beispiel wellenförmigen Metallmembrane 4 ist so ausgeführt, da.ss er sich der Kugelober fläche anpasst, wobei die metallene Membrane 4 selbst in einem zum Beispiel mehrteiligen Futter 5 eingespannt ist.
Der Ventilkörper 1 ist durch einen Füh rungskörper 13 unter Wahrung eines Zwi schenraumes umgeben, so dass es nicht er forderlich ist, dass der Führungskörper 13 mit seiner Längsachse genau durch den Mittelpunkt des Ventilsitzes hindurchgeht. Der Zwischenraum zwischen der innern Wandung des Körpers und dem kugelför migen Ventilkörper 1 darf jedoch nicht über mässig gross sein; jedenfalls darf der in der Fig. 7 mit 14 bezeichnete Abstand nicht den Halbmesser des kugelförmigen Ventilkör pers 1 erreichen bezw. übersteigen.
Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, können besondere Mit tel, insbesondere eine Feder 15 Verwendung finden, die zwischen dem Ventil und dem Sitz vorgesehen ist, um das Einfallen des Ventilkörpers in seine Abschlusslage zu er leichtern. Es kann hierbei eine solche Feder bezw. Anordnung derselben zu dem Ventil körper gewählt werden, dassi hierdurch der Anpressdruck des strömenden Mittels unter stützt oder aber geschwächt wird.
Zur Ver meidung einer zu hohen Beanspruchung der federnden Membrane durch den Druck des strömenden Mediums ist es zweckmässig, die Feder oder dergl. so am Ventilkörper an greifen zu lassen, dass dem Anpressungs- druck des Mediums entgegengewirkt wird.
Bei der Anordnung einer Feder 15 kann ferner, wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, ein Zwischenteller 16 verwendet werden, der sich der Form des Kugelventilkörpers anpasst und auf diesem zum Beispiel lose aufliegt, so dass dadurch die Beweglichkeit benv. die Anpressung der Kugel für sich und in Be zug auf den Zwischenteller und den Sitz nicht beeinträchtigt wird.
Wie die Fig. 9 ferner zeigt, kann bei einer sonst der Ausbildung nach Fig. 7 und 8 entsprechenden Ausführung des Ventil- körpers 1 und der federnden Membrane 3, insbesondere dann, wenn der Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Führung 2 und der Kugel gross sein soll, eine besondere Fassung 17 verwendet werden. Diese Fas sung 17 kann unter der Wirkung einer Fe der 15 stehen und hohl ausgebildet sein, wo bei sie die Kugel, wie in der Fig. 9 darge stellt ist, zum grossen Teil umgreift.
Der kugelförmige Ventilkörper 1 kann sich so mit in der Fassung 17 drehen, wobei die Fas sung selbst in Bezug auf seine Längsachse verschiedene Lagen annehmen kann. Zu die sem Zweck kann die Fassung 17 eine ge wölbte Oberfläche aufweisen, die insbeson dere einen Teil einer Kugel bildet.
In der Fig.10 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen durch ein Betätigungsorgan 19, z. B. eine Gewinde spindel, Exzenter oder dergl. abzuschliessen- den Ventilkörper dargestellt, wobei die Luft- bezw. Flüssigkeitsströmung zum Öffnen des Ventils durch die Pfeile 20 angedeutet ist. Um ein übermässiges Durchbiegen der federn den Membrane 4 bezw. des Sitzes 3 zu ver hindern oder die Bewegung des Ventilkör pers zu begrenzen, sind Wiederlager 22, 23 vorgesehen. Zweckmässigerweise werden hier bei die Widerlager 22 in der Nähe des Ven tilsitzes 3 angeordnet.
Auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 11 und 12 ist die den kugelför migen, unter der Wirkung einer Feder 15 stehenden Ventilkörper 1 aufnehmende Füh- rung 2 so bemessen, dass zwischen derselben und dem Ventilkörper 1 ein ausreichender Zwischenraum entsteht. Der Ventilkörper wird mechanisch zum Beispiel mittels eines unmittelbar auf den Ventilkörper 1 einwir kenden Betätigungsorganes 19, z.
B. eines Betätigungsstöpsels, angehoben und lässt da durch das in der Zeichnung von unten, und zwar in Richtung des Pfeils 20 .strömende Druckgas durch.
Die Achse 31 des Betätigungsstöpsels ist gegenüber der Achse 30 der Ventilkörper- führung 2 versetzt angeordnet, so dass beim Anheben des Ventilkörpers 1 auf dieses ein Drehmoment ausgeübt wird, wodurch der Ventilkörper nach dem erfolgten Drehen in .eine in der Regel von der Ursprungslage abwP)ichende Lage ,gelangt. Die Ausbildung kann so getroffen sein,
dass die Punkte der Oberfläche des Ventilkörpers beim Öffnen des Ventils etwa eine schraubenförmige Be wegung ausführen.
Wie die Fig. 12 zeigt, kann die Anord nung, um das Drehen des kugelförmigen Ventilkörpers 1 bei seinem Anheben herbei zuführen, auch so getroffen werden, dass die Achse 33 des Betätigungsstöpsels 19 unter einem Winkel a zur Achse der Ventilkörper- führung 2 verläuft.
Hierbei kann die Achse des Stöpsels, wie durch die Linie 33 in der Fig.12 angedeutet ist, durch den Schwer- punkt (Mittelpunkt) des kugelförmigen Ven tilkörpers 1 hindurchgehen oder - in einem bestimmten Abstand parallel zu dieser Achse, wie die Linie 32 zeigt, verlaufen.
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig.ll und 12 sind die Abweichungen der Achse des Betätigungsstöpsels 19 von der Achse 30 der Ventilkö rperführung 2 etwas übertrieben gezeichnet. In der Praxis kann die gewiinschte Drehung des kugelförmigen Ventilkörpers bereits je nach den herrschen den Verhältnissen sogar dann erreicht wer den, wenn man diese Abweichungen gerin ger als gezeichnet wählt.
Der Betätigungsstöpsel 19 kann, wie in der Fig. 11 angegeben, in seinem Endteil liugelfiirmig ausgeführt sein (siehe gestri chelte Linien). I m das gewünschte Dreh moment des kugelförmigen Ventilkörpers be sonders zrveclzrnässig hervorzurufen, kann der Kopf, d. h. die dein Ventilkörper zugekehrte Stirnfläche des Betätigungsstöpsels pfannen- artig, d.
1r. mit einer der Form und der Grösse des Ventilkörpers angepassten Aus kehlung ausgerüstet sein (vergl. Fig.12).
Um die geiviinschte Relativbewegurrri der Diclrtungsfl;icherr des federnden Ventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 1. zu erzielen, ist eine besondere Herstellungsart der Ventilsitze er forderlich. Hierbei ist es besonders zweck- mässig, die Ventilsitze durch Prägen herzu stellen.
Wie die Fig. 13 zeigt, wird beim Prägen, Pressen bez4v. Drücken ein Werk zeug 41 (Patrize) verwendet, (las die gleiche oder annähernd gleiche Form wie der später Verwendung findende, beispielsweise kugel förmige Ventilkörper 1 aufweist. Das Präge werkzeug 41 wirkt auf die federnde Mem brane 4.
Scheibe oder dergl. ein, wobei je nach der \Vahl der maschinellen Einrich tungen. der Form der Matrize 42 (vergl. 1''ig. 14) usw. die Prägung der gewellten Oberfläche der 'Membrane 4 und des eigent lichen Sitzes 3 in einem oder in mehreren Arbeitsgängen erfolgt, wobei besondere Niederhaltewerkzeuge verwendet werden können, die die Membrane bei der Sitzprä gung festhalten. Wird die Prägung der Membrane 4 und des Sitzes 3 nicht in einem Arbeitsgang zugleich vorgenommen, so ist es zweckmässig, zunächst durch Pressen der Membrane 4 den gewellten Querschnitt der selben, und im Anschluss daran den Ventil sitz 3 zu prägen.
Hierbei kann als Präge werkzeug, wie in der Zeichnung dargestellt. eine Kugel verwendet werden. Es ist aber auch möglich, statt dessen einen Kugelau- bezw. Kugelabschnitt, ein Ellipsoid oder des sen Teile bezw. einen Kegel oder Kegel segnient mit .gerader oder bogenförmiger Er zeugenden zu verweriden.
Besonders günstig für die Ausübung des Verfahrens ist hierbei, dass das Prägewerk zeug 41, wie es auch in der Fig. 13 ange deutet ist, eine grössere Oberfläche hat, als der gleichförmige, später Verwendung fin dende Ventilkörper 1. Die Entfernung zwi schen dem Mittelpunkt des kugelförmigen Prägewerkzeuges 41 und dem Mittelpunkt des Ventilkörpers 1 ist in der Fig. 13 durch angegeben.
Das Grössenverhältnis des Werkzeuges und des Ventilkörpers wird hierbei zweckmässigerweise so gewählt, dass der Durchmesser der als Werkzeug 41 die nenden Kugel den Durchmesser der als Ven tilkörper dienenden Kugel um 0,1 bis 5 übersteigt. Das Prägewerkzeug muss hierbei so bemessen werden, dass die Tangenten, welche in der Berührungszone des beispiels weise kugelförmigen Prägewerkzeuges 41 mit dem Ventilsitz $ gelegt werden, einen Winkel y von etwa 80 bis 110 einschliessen.
Der Ventilsitz 3 kann, wie in der Fig. 14 angegeben, dadurch hergestellt werden. dass der Matrize 42 eine der Kugelform ange,- passte Aussenkung 43 gegeben wird, so dass bei der Herstellung der Ventilsitz 3 so zwi schen dem Werkzeug 41 und der Aussen kung 43 der Matrize 42 eingepresst wird, dass er mit seiner gesamten äussern Oberfläche sich gegen die Aussenkung 48 legt.
Die Her stellung des Ventilsitzes kann aber wie in der Fig. 15 angedeutet vorgenommen wer den. In diesem Falle besitzt die Matrize 42 bei der Verwendung eines kugelförmigen Werkzeuges 41 eine der Form eines Kegels entsprechende Aussenkung 44.
Beim Prägen mit dem kugelförmigen Werkzeug 41 presst dieses nur einen Teil des Materials des Sitzes 3 gegen die Aussenkung 44, während die einen kleineren Durchmesser aufweisende Zone des Sitzes 3 sich lediglich infolge der innern Materialspannungen bezw. des Mate- rialstreckens, sowie der federnden Eigen schaft des Materials der Membrane 4 der Form des Prägewerkzeuges anpasst.
Control valve especially for electrical high-voltage switches. It is known that the sealing of control valves against flowing media, preferably gases, causes great difficulties, especially when the valves are only pressed onto their seat by the operating pressure.
It is therefore in the application of the control valves on such Ge areas that require practically an absolute valve tightness, generally apart from using metal valve seats to use. In order to meet the requirements, one has tried to help by choosing flexible materials such as rubber or the like for the valve seats.
The instability of these materials both chemically and mechanically shows itself, however, in a short service life of the same, so that the valves equipped with such materials are always the source of frequent defects and constant need for repair.
There are already control valves in metallic Anusführung of the sealing surfaces be known; however, these have the disadvantage that when solid foreign bodies adhere to the seat surfaces, sufficient tightness is no longer achieved. There, and wherever it is important to keep the tense, flowing medium at the same pressure level for a long time,
Such as with compressed gas storage tanks and the like. This fact has undesirable phenomena, which, for example, can no longer meet the required extinguishing conditions during a switching process, the consequence.
One object of the invention now forms a control valve whose metal seat is designed to be resilient in such a way that when it interacts with the valve body, a mutual relative movement of the sealing surfaces takes place.
The invention enables the above-mentioned deficiencies to be eliminated and a valve to be constructed. which, despite the metal sealing surfaces on the valve seat, combines a long service life with high operational reliability. There is also the possibility here. to free oneself from disadvantageous chemical influences through the choice of suitable markers and, with appropriate design, to exclude mechanical inadequacies.
By pressing the valve body on the sealing surface of the valve seat caused movement of the sealing surfaces against each other, among other things, the foreign bodies located between there and rubbed. removed from the seat. Furthermore, the relative movement enables the advantage that the valve surfaces repeatedly grind with each control process, whereby the degree of sealing of the valve is maintained regardless of the operating time.
The resilient effect of the metal seat is increased if the seat is supported by a metal double membrane, which can be flat or corrugated. The membrane-like support body can be made in one piece with the metal valve seat.
In order to ensure an exact mode of operation of the valve without precise guidance, and thus without meeting the requirement that the axis of the valve body guide coincides exactly with the center of the metal valve seat. to effect, the shape of the valve body can be selected so that it looks for itself. Without additional guiding means, so that a reliable tightness is always achieved. If the valve body is arranged to move freely, other bearing surfaces of the valve body and the seat always come to rest against one another.
For this purpose, a Ku gel can be used as a valve body, which presses on the resilient seat.
If in a control valve with a spherical valve body the latter is lifted directly by means of a screw spindle, an actuating plug or the like, it can happen that the same parts of the surface of the valve body are always against the same surfaces of the resilient Seat to be pressed, so that a place wise respectively. uneven wear of the valve parts forming the seal occurs.
An airtight closure can then no longer be guaranteed with certainty, especially if, for example, due to some external influences another part of the surface of the valve body is pressed against the seat than in the previous closure row. In order to prevent undesirable phenomena of this kind from occurring, when the valve body is actuated by means of a plug or the like, it is advisable to position the longitudinal axis of the valve actuating member, e.g.
B. to offset the actuating plug acting on the valve body relative to the axis of the valve body guide.
The production of such metal valve seats is difficult, however, because the valve seat should act resiliently and the seat surface when pressing on the valve body must be formed so that a mutual relative movement of the sealing surfaces can occur. These difficulties are heightened when the support body of the valve seat has the shape of a flat or corrugated Mem brane and consists of one piece with the valve seat.
The manufacture of the seat by twisting hen. Grinding or similar. This is ruled out from the start due to the flexibility of the metal valve seat and the lack of dimensional accuracy in this process.
Another object of the invention is therefore a method for producing the control valve according to claim I, which is characterized in that the resilient valve seat is produced by stamping. The most obvious would be here. to use an embossing tool, its shape and dimensions with the valve body to be used later if possible i;
agree. However, it would not be possible to achieve the relative movement of the sealing surfaces to each other, since when using an embossing tool that has the same dimensions as the later set valve body, the valve body by the immediate adaptation of the sealing surfaces. would only push through the valve seat surfaces without causing the desired relative movement of the sealing surfaces and thus creating a reliable seal.
One of the other proposals is therefore to use an embossing tool whose dimensions are larger than those of the valve body that will later be used and has the same shape as the embossing tool. This ensures that the valve body in the unloaded state lies against a zone of the seat that is most distant from the valve body and when the valve is loaded, the contact zone between this and the seat moves in the direction opposite to the valve body movement.
In the drawings, some exemplary embodiments of the subject invention are shown from; The figures show: FIG. 1 a control valve, the seat of which is arranged on a membrane-like support body, FIGS. 2 and 3 the mutual end positions of the valve body and the valve seat at the beginning and at the end of the closing process, FIG. 4 another valve, FIG .5 one type of valve seat mounting,
6 shows a further embodiment of the valve seat and the valve seat mounting, FIG. 7 shows a valve with a spherical valve body in section, FIG. Teilkugelför shaped valve body drawn out for itself, Fig. 9 a valve with a special guide piece, Fig. 10 a further embodiment of the valve, the valve body is actuated by means of a spindle,
11 and 12 embodiments of the valve in which the longitudinal axis of symmetry of the actuator is offset from the axis of the valve body guide, FIG. 13 shows a tool for producing resilient valve seats, and the valve body interacting with the valve seat, FIG. 14 shows a device for making resilient valve seats FIG. 15 shows a variant of the die used to produce resilient valve seats.
The same respectively. Corresponding parts of the embodiments are indicated by the same reference symbols.
In the arrangement indicated in Fig. 1, 1 denotes a cylindrical valve body which is in a guide 2, for. B. hole, out and in the direction of the arrow direction by the pressure of any flüs sigen respectively. gaseous compressed Me medium is pressed onto a valve seat 3. The promotion can also be done mechanically by any other means, e.g. B. by a spring, a lever, a spindle or the like. Take place. The valve body 1 can also have any other desired shape.
In the embodiment shown, the seat 3 forms a central part of a metal membrane 4, which has a wellenför-shaped surface for the purpose of he required elasticity and at the same time he increased resistance. However, any other shape can also be selected to achieve the desired effect.
The outer edge of the round membrane is held in a lining 5. If necessary, this lining can also be made of flexible fabrics, such as rubber or the like. In order to achieve a good fit of the seat 3 to the valve body when the axes of these parts should be inclined to one another.
The conical seat surface 6 of the valve body 1 has a different inclination than the end of the valve seat 3. As can be seen from FIG. 2, when the closing process is initiated, the seat surface 6 of the valve body 1 first meets the inner edge 7 the membrane 4 to bend at a wide Ren pressure so that the surface 6 slides successively over the entire surface of the seat 3 to finally Lich on the outer edge 8 of the seat 3 as shown in Fig. 3 - to stand stay.
The size of the movement can be any depending on the choice of deflection of the membrane 4. The arrangement can for example also be made in this way. that the valve body seat 6 bends the resilient seat 3 in such a way that it already remains in the closed position before reaching the outer edge 8 of the seat 3, so that a ring strip is created as a closing surface.
-One can - as FIG. 4 shows - the surface of both surfaces forming the seat, or only one arched, respectively. one concave and the other convex. Furthermore, it is within the scope of the invention to completely refrain from conical seat surfaces and to use flat surfaces or other shapes for this.
In order to avoid cutting effects, the outer edge y of the mem brane 4 - as FIG. 5 shows - form a bead or a dovetail cross-section wäh len for this edge. The -Vulstausbildung is particularly advantageous in that it has no sharp edges.
As shown in FIG. 6, the membrane 4 can be embedded in an elastic body 10 according to the information given at the beginning, which is fastened in a rigid support BE.
The membrane 4 can be fastened by a clamp in the two-part or with a cut equipped feed 5 without using special fasteners. Here, the arrangement is expediently made so that the membrane can be bent unhindered. For this purpose, the lining can - as FIG. 1 shows - be provided with appropriate rounds.
Another useful embodiment of the valve is that the valve body 1 in the form of a ball, an ellipsoid, a ball or. Ellipsoids- section, or a spherical or. Ellipsoid cutout forms. Such a shaped, in particular spherical valve body 1 can be full or hollow. The execution of the valve body 1 as a hollow body is recommended here, for example, for large valves, since otherwise a heavy valve body would result.
The valve body and the resilient seat 3 be available here made of metallic, non-corro ding materials, appropriately of different hardness ver.
In the embodiment according to FIGS. 7 and 8, no guide means for the valve body 1 are provided. The valve body 1 arrives under the action of the flowing medium fed to the valve in the direction of arrow 20, for example in one of the positions shown in dashed lines in Fig. 7, but then seeks itself, in particular due to its shape and its own weight with a suitable part its surface on the seat to close the valve tightly.
The seat 3 of the resilient. For example, the wave-shaped metal membrane 4 is designed so that it adapts to the spherical surface, the metal membrane 4 itself being clamped in a, for example, multi-part chuck 5.
The valve body 1 is surrounded by a guide body 13 while maintaining an inter mediate space, so that it is not necessary that the guide body 13 passes with its longitudinal axis exactly through the center of the valve seat. The space between the inner wall of the body and the kugelför shaped valve body 1 must not be overly large; In any case, the distance denoted by 14 in FIG. 7 must not reach the radius of the spherical Ventilkör pers 1 or. exceed.
As FIGS. 7 and 8 show, special With tel, in particular a spring 15 can be used, which is provided between the valve and the seat to make it easier for the valve body to fall into its final position. It can bezw here such a spring. Arrangement of the same to the valve body can be chosen that thereby the contact pressure of the flowing medium supports or is weakened.
To avoid excessive stress on the resilient membrane due to the pressure of the flowing medium, it is advisable to have the spring or the like engage the valve body in such a way that the pressure of the medium is counteracted.
In the arrangement of a spring 15, as can be seen from FIG. 8, an intermediate plate 16 can also be used, which adapts to the shape of the ball valve body and rests loosely thereon, for example, so that the mobility is benv. the pressure of the ball for itself and in relation to the intermediate plate and the seat is not affected.
As FIG. 9 also shows, with an embodiment of the valve body 1 and the resilient diaphragm 3 otherwise corresponding to the design according to FIGS. 7 and 8, especially when the space between the inner wall of the guide 2 and the ball is large a special version 17 should be used. This Fas solution 17 can stand under the action of a Fe of 15 and be hollow, where it engages around the ball, as shown in FIG. 9 Darge, to a large extent.
The spherical valve body 1 can rotate with in the socket 17, the Fas solution itself can assume different positions with respect to its longitudinal axis. For this purpose, the socket 17 may have a curved surface that in particular forms part of a sphere.
In Fig.10, the application of the inventive concept to a by an actuator 19, z. B. a threaded spindle, eccentric or the like. To be completed valve body shown, with the air respectively. Liquid flow for opening the valve is indicated by the arrows 20. To an excessive deflection of the springs the membrane 4 respectively. of the seat 3 to prevent ver or to limit the movement of the Ventilkör pers, abutments 22, 23 are provided. Conveniently, the abutment 22 in the vicinity of the Ven tilsitzes 3 are arranged here.
In the embodiments according to FIGS. 11 and 12, too, the guide 2 accommodating the spherical valve body 1 under the action of a spring 15 is dimensioned such that a sufficient gap is created between the same and the valve body 1. The valve body is mechanically, for example, by means of an actuator 19 acting directly on the valve body 1, e.g.
B. an actuating plug, lifted and lets through the in the drawing from below, in the direction of arrow 20 .strömende compressed gas.
The axis 31 of the actuating plug is offset with respect to the axis 30 of the valve body guide 2, so that when the valve body 1 is lifted, a torque is exerted on it, whereby the valve body after it has been rotated into one of the original position end position, has arrived. The training can be made
that the points on the surface of the valve body perform approximately a helical movement when the valve is opened.
As FIG. 12 shows, the arrangement to cause the spherical valve body 1 to rotate when it is raised can also be made such that the axis 33 of the actuating plug 19 extends at an angle α to the axis of the valve body guide 2.
Here, the axis of the plug, as indicated by line 33 in FIG. 12, can pass through the center of gravity (center) of the spherical valve body 1 or - at a certain distance parallel to this axis, as line 32 shows , run.
In the embodiments according to Fig.ll and 12, the deviations of the axis of the actuating plug 19 from the axis 30 of the valve body guide 2 are drawn somewhat exaggerated. In practice, the desired rotation of the spherical valve body can, depending on the prevailing conditions, be achieved even if one chooses these deviations to be smaller than shown.
The actuating plug 19 can, as indicated in FIG. 11, be made liugelfiirmig in its end part (see dashed lines). I m the desired torque of the spherical valve body be especially zrveclzrnässig cause, the head, d. H. the end face of the actuating plug facing your valve body in a pan-like manner, d.
1r. be equipped with a recess adapted to the shape and size of the valve body (see Fig. 12).
In order to achieve the required relative movement of the diaphragms of the resilient valve seat 3 and the valve body 1, a special type of manufacture of the valve seats is necessary. It is particularly useful here to manufacture the valve seats by stamping.
As FIG. 13 shows, during embossing, pressing bez4v. Press a tool 41 (male mold) is used (read the same or approximately the same shape as the later use, for example spherical valve body 1. The embossing tool 41 acts on the resilient membrane 4.
Disc or the like, depending on the \ Vahl of the machine facilities. the shape of the die 42 (cf. 1 ″ ig. 14) etc. the embossing of the corrugated surface of the 'membrane 4 and the actual seat 3 takes place in one or more operations, with special hold-down tools that can be used to hold the membrane hold on to the embossing. If the embossing of the membrane 4 and the seat 3 is not carried out in one operation at the same time, it is advisable to first emboss the corrugated cross-section of the membrane 4 by pressing and then to emboss the valve seat 3.
This can be used as an embossing tool, as shown in the drawing. a ball can be used. But it is also possible to use a Kugelau- BEZW instead. Spherical section, an ellipsoid or its parts BEZW. a cone or cone blesses with straight or arched he begetting to avoid.
It is particularly favorable for the practice of the method that the embossing tool 41, as is also indicated in FIG. 13, has a larger surface than the uniform valve body 1 which will later be used. The distance between the center point of the spherical embossing tool 41 and the center of the valve body 1 is indicated by in FIG.
The size ratio of the tool and the valve body is expediently selected so that the diameter of the ball serving as tool 41 exceeds the diameter of the ball serving as valve body by 0.1 to 5. The embossing tool must be dimensioned in such a way that the tangents which are placed in the contact zone of the, for example, spherical embossing tool 41 with the valve seat, enclose an angle y of approximately 80 to 110.
The valve seat 3 can, as indicated in FIG. 14, be produced in this way. that the die 42 is given a counterbore 43 adapted to the spherical shape, so that during manufacture the valve seat 3 is pressed between the tool 41 and the outer recess 43 of the die 42 that its entire outer surface is pressed against it the recess 48 places.
The manufacture of the valve seat can be made as indicated in FIG. 15 who the. In this case, when a spherical tool 41 is used, the die 42 has a recess 44 corresponding to the shape of a cone.
When embossing with the spherical tool 41 this presses only part of the material of the seat 3 against the recess 44, while the smaller diameter zone of the seat 3 BEZW only due to the internal material stresses. the material stretching, as well as the resilient property of the material of the membrane 4 is adapted to the shape of the embossing tool.