Ventil mit Kantendichtung und Verfahren zur Herstellung eines solchen. Die Erfindung betrifft ein Ventil mit Kan tendichtung und ein Verfahren zur Herstel lung eines solchen.
Drücke von mehreren 100 bis über 1000 atü werden in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie, in stets wachsendem Masse angewendet. Bisher bekannte Abschluss- und Sicherheitsventile für solche Höchstdruck apparate und Rohrleitungen haben bei den hohen Drücken von mehreren 100 bis über 1000 atü den gestellten Anforderungen nicht entsprochen. Obwohl durch eine Kantendich tung ein an sich guter Abschluss zu erzielen ist, sind bekannte Ventile nach mehrmaligem, vielfach sogar nach einmaligem Öffnen un dicht geworden, weil Kante und Ventilsitz nicht mehr genau aufeinander passten. So halten z.
B. Sieherheitsventile mit Kantendich tung für hohe Drücke wohl sehr gut dicht bis zum eingestellten Abblasedruck, müssen sie aber wegen Überschreiten dieses Druckes auch nur einmal abblasen, dann werden sie undicht.. Deshalb wird bei Höchstdruckreal,:- t.ionen so sehr darauf geachtet, dass der Druck nicht überschritten wird und die Sicherheits ventile nicht zum Abblasen kommen. Der Ver lauf des Reaktionsprozesses wird durch das LTndichtwerden des Sicherheitsventils und das dauernde Abblasen unterbrochen, indem der für den Prozess erforderliche, hohe Arbeits druck nicht mehr erreicht wird.
Solche Sicher heitsventile müssen daher, nachdem sie einmal in Tätigkeit getreten sind, wieder nachgear- beitet werden, damit sie bei erneuter Inbe triebnahme der Apparatur wieder dichthalten.
Dieser Nachteil wird durch das erfindungs gemässe Ventil behoben. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, da.ss eine in das Ventilgehäuse eingesetzte Führungsbüchse vorgesehen ist, in welche nicht nur der Ventilkörper, sondern auch ein den Ventilsitz aufweisender Körper, vorteilhafterweise mit Gleitsitz eingepasst sind, und dass ferner Mittel, welche eine Dre hung des Ventilkörpers in bezug auf den Ventilsitzkörper verhindern, vorgesehen sind.
Das Verfahren zur Herstellung eines sol- ehen Ventils besteht darin, dass die Kante durch Auftragsehweissen erhalten wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel eines erfindungsgemässen Ventils sche matisch dargestellt, an welchem das erfin dungsgemässe Verfahren beispielsweise er läutert ist. Es zeigen: Fig. 1 ein Sicherheitsventil im Längs schnitt, Fig. 2 bis 4 einzelne Ventilteile in grösse rem Massstab.
Das Gehäuse 1 des Sicherheitsventils ist auf den in ein Höchstdruckgefäss oder in eine Hochdruckleitung eingeschraubten Stutzen 2 aufgeschraubt und mit der Abblaseleitung 3 durch den Stutzen 4 verbunden. Im Gehäuse 1 ist die Führungsbüchse 5 eingesetzt, in wel che der als Kolben ausgebildete Ventilkörper 6 und der den Ventilsitz 7 tragende Körper 8 genau, z. B. mit Gleitsitz, eingepasst sind.
Der Körper 8 kann auch mit Passsitz einge- passt sein, weil er sich nicht bewegen muss. Die Führungsbüchse 5 hat unten einen Flansch 9, wie auch der Körper. 8 einen Flansch 10 aufweist, so dass beide beim Auf schrauben des Gehäuses auf den Stutzen 2 fest. angepresst werden. Am Körper 8 ist ein MVulst 11, der den Körper 8 gegen den Stutzen abdichtet. Das obere Ende des Körpers 8 ist mit einer Nute 12 versehen, in die der Ventilsitz 7 eingefügt und befestigt oder ein- ,gegossen ist, und der mit der Kante 13 am Ventilkörper 6 zusammenarbeitet..
In der Höhe des Ventilsitzes 7 ist die Führungsbüehse 5 mit Öffnungen 14 versehen, durch die beim Abblasen das Medium in die Abblaseleitung 3 gelangt. Damit der Ventilkörper 6 sich beim Öffnen und Schliessen nicht in bezug auf den Ventilsitz 7 verdrehen kann, ist. sowohl der Ventilsitzkörper 8 mittels des Stiftes 15 als auch der Ventilkörper 6 mittels des Stiftes 16 gegenüber der Führungsbüchse 5 gegen Dre hung gesichert. Im Ventilkörper 6 ist ein Schlitz 17 vorgesehen, in dem der Stift. 16 gleitend eingepasst ist.
Bei einer Kantendiehtung hat der eine der zusammenarbeitenden Dichtungsteile Kanten form, und der Absehluss wird erzielt durch geringe Deformation mindestens des einen dieser Teile je nach Härte. Dabei kann es die Kante selbst. sein, welche unter der Anpress- kraft infolge der geringen Auflagefläche eine die Elastizitätsgrenze überschreitende spezi fische Pressung erfährt, oder bei harter Kante und weichem Sitz dringt erstere in letzteren ein. Die Kante muss nicht notwendigerweise scharf sein, sie kann auch abgerundet sein. Ebenso kann die Kante den ortsfesten Sitz bilden, wenn z.
B. der Ventilkörper als Kugel ausgebildet bzw. mindestens an der Dichtungs stelle Kugelform hat, wobei wiederum die Kugel die Kante etwas verformen oder die Kante in die Kugelfläche eindringen kann. Wenn nun die Kante hinsichtlich des Sitzes auch nur um einen kleinen Winkel gedreht oder seitlich versehoben wird, so passen die mikroskopischen Unebenheiten beider Teile nicht mehr ineinander, und das Ventil ist un- dicht. Deshalb ergibt sich durch eine genaue Führung erst die lIöglich heit, ein Ventil zu schaffen, das nach jedem Öffnen wieder dicht hält.
Der Ventilkörper 6 wird mittels der Ven tilstange 18 und des daran befestigten, untern Federtellers 1.9 durch die Feder 20 belastet. Der obere Federteller 21 ist zur Einstellung der Belastung der Feder 20 verstellbar, in dem die Büchse 2?, meg-en welche der Teller 21 sich unter Zwisehensehaltung des Kugel lagers 23 abstützt, auf der Aussenseite mit Gewinde versehen und in den Deckel 24 des Gehäuses 1. eingeschraubt ist. Am obern Ende der Büehse \'\' befindet sieh der Kopf 25, der auf einen Distanzring 26 aufsitzt, dessen Höhe infolgedessen die Einstellung des Feder tellers 21 bestimmt.
Der Kopf 25 ist zur Ver stellung der Büchse 22 als Seehskant oder in anderer Weise ausgebildet, so dass er mittels eines Schlüssels gedreht erden kann.
Es ist zweckmässig, dass die Dichtung des Ventils aus verschieden harten Materialien, z. B. Metallen, hergestellt wird; so kann z. B. für die Kante 13 auf den Ventilkörper 6 Hartmetall z. B. durch Auftrag,,schweissen aufgebracht werden, während der Ventilsitz 7 aus . weieherem Material, z. B. Reinsilber, besteht, welches als Ring in die Nute 12 ein gestemmt, aber auch in die Nute 12 einge gossen werden kann. Die Brinellhärte des Materials der Kante kann z. B. mindestens das Seehsfaehe der Brinellhärte des Materials des Sitzes oder umgekehrt betragen.
Durch den Ansatz 27 am Ventilkörper 6 ist. es möglich, die Bohrung 28 im Körper 6 so lang zu machen, dass die Kraftübertragung zwischen der Spitze der Ventilstange 18 und dem Körper 6 auf dem Grund der Bohrung 28 nahezu oder ganz in der Ebene der Kan tendichtung gelegen ist; dadurch wird ein Kanten des Ventilkörpers verhindert.
Der Durchmesser der Dichtkante 13 ist wesentlich grösser als der Durchmesser der Ventilbohrung 29 im Ventilsitzkörper 8, und mindestens bei ganz geöffnetem Ventil ist der ringförmige Durehflussquerschnitt zwischen der Kante<B>1.3</B> und dem Ventilsitz 7 grösser als der Querschnitt der Ventilbohrung 29. Dadurch entsteht gleich nach dem öffnen des Ventils zwischen dem Körper 6 und dem Körper 8 ein Druckabfall gegenüber dem Druck in der Ventilbohrung 29. Demzufolge ist der Ventilkörper 6 mit einer kleineren Druckkraft von den aasströmenden Gasen her belastet als bei geschlossenem Ventil. Infolge dessen schliesst das Ventil 6 sehr rasch, sobald der l'berdruek in der Ventilbohrung 29 bzw.
in der Apparatur oder der Rohrleitung ver schwunden ist, auch wenn der Druck darin nur wenige Prozente unter dem Abblasedruek liegt.
Die im Moment des Schliessens überschüs sige Federkraft ist wegen des Druckabfalles zwischen der Ventilbohrung 29 und dem Durchflussquerschnitt zwischen Kante 13 und Sitz 7 grösser, auch wenn in der Bohrung 29 der Druck nur wenig unter den Abblasedruek gesunken ist, weshalb das Ventil mehr be schleunigt werden kann und rascher schliesst, so dass ein weiteres Abblasen verhindert wird.
Wenn hingegen beim Abblasen das Ventil 6, 8 ohne den beschriebenen Druckabfall ar beiten würde, so stünde der Ventilkörper 6 unter dem gleichen Druck wie der in der Ven tilbohrung 29, und bis das Sicherheitsventil schliessen würde, wäre der Druck in der Apparatur bzw. in der Rohrleitung wesentlich unter den Abblasedruck gefallen. Durch einen solchen Druckabfall in der Apparatur selbst würde aber der Prozess stark beeinträchtigt.
Um auch bei Teilventilerhebungen einen Durchtrittsquerschnitt an der Kantendich tung 7, 13 zu erhalten, der grösser ist als der Durchtrittsquerschnitt aus der Ventilbohrung 29, kann der Ansatz 27 aussen so geformt sein, dass in jeder Stellung des Ventilkörpers 6 nach dem Anheben der Querschnitt zwi schen Ansatz 27 und Bohrung 29 kleiner ist als der Durchtrittsquerschnitt zwischen Kante 13 und Ventilsitz 7.
Das beschriebene Ventil hat den Vorteil, dass nach jeder öffnung des Ventils die Kante genau auf den Sitz passt, da eine Drehung der Kante gegenüber dem Sitz vermieden ist. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass durch die gute Führung des Ventilkörpers 6 und des Ventilsitzkörpers 8 in der Führungsbüchse 5 keine seitliche Verschiebung möglich ist, durch welche das Passen von Kante und Ven tilsitz beeinträchtigt werden könnte. Insbeson dere hat die Verwendung einer Führungs büchse den Vorteil, dass die Teile ausserhalb des Ventils ganz genau zusammengepasst wer den können. Sie können mit grosser Genauig keit in die Führungsbüchse eingeschliffen werden, und auch die Dichtungsteile können genau aufeinander eingearbeitet werden.
Ausserdem kann auch beim Auswechseln eines der Teile ein genaues Zusammenpassen des neuen mit dem verbleibenden erfolgen.