Druckregelventil mit auswechselbarem Sitz Die Erfindung betrifft ein Druckregel ventil mit losem, auswechselbarem Ventilsitz element, das sowohl durch den Ventilteller als aueh dureli den Arbeitsmitteldruck auf seine Dichtung gepresst und in seiner jewei ligen angepressten Stellung durch eine Siche- rungsvorriehtung festgehalten wird.
Es ist häufig erwünscht, die in Rohrlei tungen eingeschweissten Ventile, deren Ventil sitze einem starken Verschleiss unterworfen sind, mit leicht auswechselbarem Ventilsitz zii versehen. Bei den bekannten Ventilen die ser Art wird der Sitzring unter Zwischen- legung von Dichtungen entweder in das Ge häuse cingesehraubt oder, gegebenenfalls unter Benutzung einer Hülse, mittels einer in das Ventilgehäuse von aussen einschrauhbaren Verschraubung im Ventilgehäuse festgehalten.
Da bei diesen Ventilen die Strömungsrich tung des Arbeitsmittels in den Ventilsitzrin- gen umgelenkt wird, müssen diese und auch die Hülse mit seitlichen Durchtrittsöffnungen versehen werden. Diese öffnungen sind die Ursache für Turbulenzen in der Arbeitsmittel Strömung, die ebenso wie die Wandschwä- ehungen des Ventilsitzringes sich bei Arbeits mitteln, die mit sehr hohem Druck und sehr hoher Temperatur strömen, nachteilig bemerk bar machen können. Bei diesen Ventilen wird ein sehr häufiges Nachstellen der Befesti gungsvorrichtung erforderlich.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist das neue Druckregelventil entwickelt wor- den, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sicherungsvorrichtung in einer Bohrung in der Seitenwand des Ventilgehäuses quer zur Ventilspindel angeordnet und von aussen her nachstellbar ist. Zweckmässigerweise kann die Sicherungsvorrichtung aus einer in der Boh rung axial festgehaltenen und nach aussen durch eine gefangene Dichtung abgedichteten drehbaren Spindel bestehen, die mittels eines Gewindes mit einem Schieber verbunden ist, der sich mit seinem einen Ende in eine Füh rung in einer schrägen Gleitfläche des Sitz elementes abstützt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Schieber einen hülsenförmigen An satz besitzt, in welchen die Spindel derart einsehraubbar ist, dass sich hierbei die Spin del und der Schieber axial in entgegenge setzter Richtung bewegen, wodurch die Spin- delabdichtung durch die Spindel nach aussen und das Ventilsitzelement durch den Schieber gegen seine Dichtung gepresst wird. Es kann aber auch zur Erzielung der gleichen Wir kung die Spindel als Hülse ausgebildet sein, in die der Schieber einschraubbar ist. Es kann Vorteile bieten, wenn die zur Aufnahme der Sicherungsvorrichtung dienende Bohrung in den druckseitigen Raum des Ventilgehäuses einmündet.
Die das Ventilsitzelement gegen das Ventilgehäuse abdichtende Packung kann zweckmässig in einer mit Passung bearbeiteten zylindrischen Führung angeordnet sein.
Die Erfindung ist anschliessend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele von Druckregelventilen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäss ausge bildetes Ventil im Schnitt.
Fig. 2 gibt die Sicherungsvorrichtung dieses Ventils in einem grösseren Massstab wieder, während in Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Sieherungsvorrichtung dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt das Schnittbild einer weiteren Ventilausführung.
Fig. 5 stellt noch eine andere Ausfüh rung und Anordnung der Sicherungsvorrich tung dar.
Die in den Figuren übereinstimmenden Einzelheiten sind -mit den gleichen Bezugs ziffern versehen. Das Ventilgehäuse ist mit 1, die Ventilspindel mit 2, der Ventilteller mit 3, das Ventilsitzelement mit 4 und die Siche rungsvorrichtung mit 5 bezeichnet. Die Durch- strömrichtung des Arbeitsmittels durch das Ventil ist durch Pfeile angedeutet. In den gezeigten Ventilen ist der Antriebsmechanis- rnus für die Ventilspindel nicht dargestellt. Die Spindel kann entweder von Hand oder automatisch zum Beispiel durch ölgesteuerte Servomotoren betätigt werden.
Nach Fig. 1 stützt sich das in die zylindrische Führung des Ventilgehäuses unter genauer Passung eingebrachte Sitzelement 4 mit einem Vor sprung 6 über eine Dichtung 7 auf einen entsprechenden Absatz 8 der Innenwand des Gehäuses ab. Die Ventilspindel ist oberhalb des Ventiltellers in einer Bohrung 9 des lösbaren, zylindrischen Verschlussstückes 10 des Ventilgehäuses geführt. Dieses Verschluss- stück ist stufenförmig verjüngt und an sei nem äussern Ende mit einem Gewinde ver sehen, auf das die Mutter 11 aufschraub- ba.r ist.
Diese Mutter, die zum Vorspannen der auf eine Stufe des Verschlussstückes auf gelegten Dichtring 12 dient, stützt sich gegen die auf das Ventilgehäuse aufschraubbare und mit einer zentralen Bohrung für den Durch tritt des Verschlussstückes versehenen Über wurfmutter 13 ab. Die Dichtung 12 wird auf ihrem Sitz durch den von der Überwurfmutter angepressten Distanzring 14 festgehalten. Die Sicherungsvorrichtung 5 ist in einer seitlichen Bohrung 15 des Ventilgehäuses untergebracht. Diese Bohrung ist quer zur Ventilspindel angeordnet lind mündet in den druckseitigen Raum des Ventilgehäuses ein.
Sie braucht nicht unbedingt rechtwinklig zur Ventilspindel, wie es in den Figuren darge stellt ist, ausgeführt zu sein. Die Sicherungs vorrichtung 5 (Fig. 2) besteht aus einer Spindel 16, die mit einem Gewindeteil 17 versehen ist, der in eine Hülse 18 ein schraubbar ist. Das geschlossene Ende der Hülse 18 ist als Schieber 19 ausgebildet. Das Ventilsitzelement 4 ist mit. so viel schrägen Gleitflächen 20 versehen, als Sieherungsvor- richtungen angeordnet sind. In jeder Gleit fläche ist eine Nut 21 angebracht, in welcher der Schieber 19 mit einer Feder geführt ist.. Die Spindel 16 besitzt. ferner einen dem Durchmesser der Bohrung 15 entspreehenderr Teller 22.
Die Spindel ist durch die axiale Bohrung eines in die Bohrung 15 von aussen einschraubbaren und sich auf der Gehäuse wand abstützenden V erschlussstückes 23 hin durchgeführt. Zwischen dem Verschlussstück und dem Teller ist die Dichtung 24 zwischen zwei Unterlegscheiben 25 angeordnet.
Nach Fig. 3 ist das Verschlussstüek durch eine mittels in die Gehäusewand einschraub- baren Schraubenbolzen 26 festgehaltene Deck platte 27 ersetzt; die Deekplatte besitzt eine Öffnung 28 für den Durehtritt der Spindel nach aussen. Die Spindel ist hier als einseitig offener stufenförmiger Ilohlkörper 29 ausge bildet und mit einem Innen-ewinde versehen. In dieses Innengewinde ist der Schieber mit einem Gewindeansatz 30 einschraubbar. Die Spindel besitzt ferner an ihrer Aussenseite einen Absatz 31.
Zwischen diesem und dem von der Deekplatte festgehaltenen Distanz ring 32 sind die Dichtung 33 und die Unter legseheibe 34 angeordnet.
Bei Inbetriebnahme des Ventils wird das Ventilsitzelement 4 durch das in Pfeilrieh- tung durch die stirnseitigen Öffnungen des Ventilsitzelementes durehströmende Arbeits mittel auf seinen Sitz 8 im Gehäuse gepresst, wobei durch Zusammendrücken der Dichtung 7 eine vollkommene Abdichtung zwischen ihm und der Gehäusewand erzielt, wird. Eben falls kann beim Schliessen des Ventils durch den Aiipressdruek des Ventiltellers 3 auf den Ventilsitz diese Dichtwirkung hervorgerufen oder noch verstärkt werden.
Der so angepresste Ventilsitz wird in dieser Stellung durch die zur Sicherungsvorrichtung 5 gehörende Spin del<B>16</B> festgehalten, die bei der hierfür erfor- derliehen Drehbewegung den in der mit 21 geführten Schieber 19 gegen das Ventilsitz- ele ment vorstösst und dadurch selbst nach aussen unter Erhöhung des Anpressdruckes gegen die Dichtung 24 in der Sicherungs- vorriehtung gedrückt wird.
Bei Nachlassen des Arbeitsmitteldrtickes oder bei geöffnetem Ventil kann somit das Ventilsitzelement nicht mehr von seinem Sitz abgehoben werden. Das Nachstellen der Sicherungsvorrichtung wird nur dann nötig, wenn das Ventilsitzelement lose ist und die Abdichtung 7 zwischen Ven- tilsitzelement und Gehäuse nachgelassen hat.
Die Abdichtung der Sicherungsvorrichtung nach aussen erfolgt. beim Nachstellen der Spindel 7.6, wobei der Spindelteller 22 nach # en die Dichtung 24 und das Ver- i aussen -e-- - sehlussstüek 23 gepresst wird.
Der Druck des Arbeitsmittels, der dauernd auf die Siche- rungsvorriehtung 5 bzw. auf den Spindelteller \?\? einwirkt, trägt ebenfalls zur Abdichtung bei.
Nach Fig. 4 wird die Abdichtung des Ventilsitzelementes im Ventilgehäuse dadurch ei1reielit, dass das Ventilsitzelement 4 -unter Zwischenlegumg einer Dichtung 7 sieh auf einem in das Innere des Ventilgehäuses ein geführten Stirnende eines Rohres 40 abstützt. Dieses Rohr ist, mittels einer Überwurfmutter 41 an dem Ventilgehäuse festgehalten.
Der im Ventilgehäuse herrschende Druck des Arbeits mittels drückt das Ventilsitzelement gegen das in das Ventilgehäuse eingeführte Rohr, -wo- durch die Dielitung 7 zusammengepresst und die vollkommene Abdichtung zwischen Ventil gehäuse, Sitzelement und Rohr erzielt wird. Die vollkommen dichte Verbindung dieses Rohres mit dem Ventilgehäuse ergibt sich daraus, dass das durch die Überwurfmutter festgehaltene Rohr nicht dem Druck aus- ; reichen kann.
Diese Verbindung kann be sonders dann von Vorteil sein, wenn das Ventilgehäuse und das Rohr aus verschie denem Material bestehen, das sich nicht zu sammenschweissen- lässt. Die Dichtwirkung wird hier, ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen, durch die bei Auto klavverschlüssen bekannte Wirkung erzielt. Bei diesen wird nämlich auch die Abdichtung um so stärker, je grösser der Druck ist, der auf das Dichtungsmaterial einwirkt.
Das in Fig. 4 dargestellte Ventil, dessen Spindel antrieb nicht gezeigt ist, lässt sich mit Vorteil als Bypassv entil verwenden, da bei diesen in der Regel ein genügender Druckabfall im Ventilgehäuse vorhanden ist, um einen aus reichenden Anpressdruck des Ventilsitzele- mentes auf die Dichtung zu erhalten. Auch hier wird das Ventilsitzelement durch den Druck des in Pfeilrichtung strömenden Ar Leitsmittels auf seinen Sitz, der in diesem Fall das Stirnende des Rohres 40 ist, unter r7usammendrücken des Dichtungsmaterials 7 gepresst.
Ein Anpressdruck wird ebenfalls in der Schliessstellung des Ventils durch den Spindelteller 3 ausgeübt. Die Sieherungs- vorrichtung 5, die das Ventilsitzelement in seiner jeweiligen Stellung festhält, entspricht der in Fig. 3 dargestellten.
Um das Ventilsitzelement beim Anziehen der Spindel der Sicherungsvorrichtung nicht zu verklemmen, empfiehlt es sich, mindestens zwei Sicherungsvorrichtungen, besser aber drei, am Umfang des Ventilgehäuses vorzu sehen. Während in den gezeigten Beispielen die Sicherungsvorrichtung auf eine schräge Gleitfläche des Ventilsitzelementes angreift -und ihre Bohrung mit dem druckseitigen Raum des Ventilgehäuses in Verbindung steht, ist es auch denkbar, die Sicherungsvorrich tung, in Flussrichtung des Arbeitsmittels ge sehen, unterhalb der Dichtung des Ventilsitz elementes vorzusehen (Fig. 5).
Auch bei die ser Anordnung lässt sich erreichen, dass der Ventilsitz in seiner jeweiligen angepressten Stellung festgehalten wird. In diesem Fall würde aber auf. den Vorteil verzichtet wer den, dass auch der Arbeitsmitteldruck die Dichtung der Sicherungsvorrichtung in der Bohrung anpressen kann. In allen geschilder- den Fällen wird in der Regel der Anpress- druck des Ventilsitzelernentes auf seine Dich tung nicht von der Sicherungsvorrichtung ausgeübt, sondern nur vom Arbeitsmittel- druck bzw. vom Druck des Ventiltellers in seiner Schliessstellung.
Für das in den Regelventilen verwendete Dichtungsmaterial gilt grundsätzlich, dass ein aus einer plastischen -Weichpackung, z. B. Asbest und Graphit, bestehendes Dichtungs material besonders dann geeignet ist, wenn an drei Seiten des Dichtungseinsatzes eine wirksame Abdichtung erforderlich ist. Dies kann der Fall. sein, wenn ein<B>*</B> unter Druck stehender Raum gegen die äussere Atmo sphäre abgedichtet werden muss, wie dies z. B. bei den gefangenen Dichtungen für die Sicherungsvorrichtungen und für das Ver- schlussstück des Ventilgehäuses nach Fig. 1 oder Fig. 4 zutrifft.
In den gezeigten Ven tilen ist die zwischen Ventilsitzelement und Gehäusewand angeordnete Dichtung in mit Passung bearbeiteten zylindrischen Führun gen gefangen. Da bei dem Ventil entsprechend Fig. 1 mittels dieser Dichtung zwei unter Druck stehende Räume gegeneinander abge dichtet werden sollen, ist nur je eine Ab dichtung an den gegenüberliegenden Seiten der Dichtung erforderlich. An Stelle einer. Weichpackung, wie sie an dieser Stelle bei dem in Fig. 4 dargestellten Ventil erforder lich ist, kann also hier auch eine metallische Dichtung verwendet werden.
Die vorerwähnten Regelventile lassen sich vorteilhaft für flüssige oder gasförmige Ar beitsmittel, die unter sehr hohem Druck stehen und sehr hohe Temperaturen besitzen, verwenden. Sie sind daher besonders geeignet für die Verwendung in Dampferzeugungs- anlagen, die mit überkritischem Druck betrie ben werden.
Pressure regulating valve with exchangeable seat The invention relates to a pressure regulating valve with a loose, exchangeable valve seat element that is pressed onto its seal by the valve disk and also by the working medium pressure and held in its pressed position by a safety device.
It is often desirable that the valves welded into Rohrlei lines, the valve seats of which are subject to severe wear, are provided with an easily replaceable valve seat zii. In the known valves of this type, the seat ring is either screwed into the housing with the interposition of seals or, if necessary using a sleeve, held in the valve housing by means of a screw connection that can be screwed into the valve housing from the outside.
Since the flow direction of the working medium is deflected in the valve seat rings in these valves, these and also the sleeve must be provided with lateral passage openings. These openings are the cause of turbulence in the working fluid flow, which, like the wall weakening of the valve seat insert, can have a disadvantageous effect on working fluids that flow at very high pressure and very high temperature. In these valves, a very frequent readjustment of the fastening device is required.
In order to avoid these difficulties, the new pressure control valve has been developed, which is characterized in that the safety device is arranged in a bore in the side wall of the valve housing transversely to the valve spindle and can be readjusted from the outside. Conveniently, the safety device consists of a rotatable spindle that is axially held in the borehole and sealed to the outside by a captured seal, which is connected by means of a thread to a slide, one end of which is in a guide in an inclined sliding surface of the seat element supports.
It can be advantageous if the slide has a sleeve-shaped attachment into which the spindle can be screwed in such a way that the spindle and the slide move axially in opposite directions, whereby the spindle seal outwards through the spindle and the Valve seat element is pressed against its seal by the slide. However, to achieve the same effect, the spindle can also be designed as a sleeve into which the slide can be screwed. It can offer advantages if the bore serving to accommodate the safety device opens into the pressure-side space of the valve housing.
The packing sealing the valve seat element against the valve housing can expediently be arranged in a cylindrical guide machined with a fit.
The invention is then explained in more detail with reference to the exemplary embodiments of pressure control valves shown in the drawing.
Fig. 1 shows a valve formed according to the invention in section.
Fig. 2 shows the safety device of this valve on a larger scale, while in Fig. 3 another embodiment of the safety device is shown.
Fig. 4 shows the sectional view of a further valve design.
Fig. 5 shows yet another Ausfüh tion and arrangement of the safety device.
The details that match in the figures are provided with the same reference numbers. The valve housing is denoted by 1, the valve spindle by 2, the valve disk by 3, the valve seat element by 4 and the hedging device by 5. The direction of flow of the working medium through the valve is indicated by arrows. The drive mechanism for the valve spindle is not shown in the valves shown. The spindle can either be operated manually or automatically, for example by oil-controlled servomotors.
According to FIG. 1, the seat element 4 introduced into the cylindrical guide of the valve housing with a precise fit is supported with a protrusion 6 via a seal 7 on a corresponding shoulder 8 of the inner wall of the housing. The valve spindle is guided above the valve disk in a bore 9 of the detachable, cylindrical closure piece 10 of the valve housing. This locking piece is tapered in steps and at its outer end is provided with a thread onto which the nut 11 can be screwed.
This nut, which is used to pretension the sealing ring 12 placed on a step of the closure piece, is supported against the screw nut 13 which can be screwed onto the valve housing and has a central bore for the passage of the closure piece. The seal 12 is held on its seat by the spacer ring 14 pressed on by the union nut. The safety device 5 is housed in a lateral bore 15 of the valve housing. This bore is arranged transversely to the valve spindle and opens into the pressure-side space of the valve housing.
You do not necessarily need to be carried out at right angles to the valve spindle, as is shown in the figures Darge. The securing device 5 (Fig. 2) consists of a spindle 16 which is provided with a threaded part 17 which can be screwed into a sleeve 18. The closed end of the sleeve 18 is designed as a slide 19. The valve seat element 4 is with. as many inclined sliding surfaces 20 are provided as there are security devices. In each sliding surface a groove 21 is attached, in which the slide 19 is guided with a spring .. The spindle 16 has. Furthermore, a plate 22 corresponding to the diameter of the bore 15.
The spindle is passed through the axial bore of a closure piece 23 which can be screwed into the bore 15 from the outside and is supported on the housing wall. The seal 24 is arranged between two washers 25 between the closure piece and the plate.
According to FIG. 3, the closure piece is replaced by a cover plate 27 held in place by means of screw bolts 26 that can be screwed into the housing wall; the cover plate has an opening 28 for the spindle to pass through to the outside. The spindle is formed here as a step-shaped hollow body 29 open on one side and provided with an inner thread. The slide with a threaded attachment 30 can be screwed into this internal thread. The spindle also has a shoulder 31 on its outside.
Between this and the spacer ring 32 held by the Deekplatte, the seal 33 and the lower washer 34 are arranged.
When the valve is put into operation, the valve seat element 4 is pressed onto its seat 8 in the housing by the working medium flowing through the front openings of the valve seat element in the direction of the arrow, with a perfect seal between it and the housing wall being achieved by compressing the seal 7. Likewise, when the valve is closed, this sealing effect can be brought about or reinforced by the pressure exerted by the valve disk 3 on the valve seat.
The valve seat pressed on in this way is held in this position by the spindle 16 belonging to the safety device 5, which, during the required rotary movement, pushes the slide 19 guided in 21 against the valve seat element and as a result, it is itself pressed outwards with an increase in the contact pressure against the seal 24 in the safety device.
When the pressure of the working medium decreases or when the valve is open, the valve seat element can no longer be lifted from its seat. The readjustment of the safety device is only necessary if the valve seat element is loose and the seal 7 between the valve seat element and the housing has slackened.
The securing device is sealed to the outside. during readjustment of the spindle 7.6, the spindle plate 22 after # en, the seal 24 and the outside -e-- - sehlussstüek 23 is pressed.
The pressure of the working medium, which is constantly on the safety device 5 or on the spindle plate \? \? acts, also contributes to the seal.
According to FIG. 4, the sealing of the valve seat element in the valve housing is ei1reielit that the valve seat element 4, with a seal 7 in between, is supported on a front end of a pipe 40 that is guided into the interior of the valve housing. This tube is held on the valve housing by means of a union nut 41.
The pressure of the working medium prevailing in the valve housing presses the valve seat element against the pipe inserted into the valve housing, -which is compressed by the pipe 7 and the perfect seal between the valve housing, seat element and pipe is achieved. The completely tight connection of this pipe with the valve housing results from the fact that the pipe held by the union nut is not exposed to the pressure; can be enough.
This connection can be particularly advantageous when the valve housing and the pipe are made of different materials that cannot be welded together. The sealing effect is here, as in the examples described above, achieved by the effect known for car clasps. With these, namely, the seal becomes stronger the greater the pressure that acts on the sealing material.
The valve shown in FIG. 4, the spindle drive of which is not shown, can advantageously be used as a bypass valve, since there is usually a sufficient pressure drop in the valve housing to ensure sufficient contact pressure of the valve seat element on the seal to obtain. Here, too, the valve seat element is pressed onto its seat, which in this case is the front end of the tube 40, by the pressure of the Ar conducting medium flowing in the direction of the arrow, with the sealing material 7 being compressed.
A contact pressure is also exerted by the spindle plate 3 in the closed position of the valve. The security device 5, which holds the valve seat element in its respective position, corresponds to that shown in FIG.
In order not to jam the valve seat element when the spindle of the securing device is tightened, it is advisable to provide at least two securing devices, but better three, on the circumference of the valve housing. While in the examples shown, the safety device acts on an inclined sliding surface of the valve seat element - and its bore is in connection with the pressure-side space of the valve housing, it is also conceivable to see the safety device, in the flow direction of the working medium, below the seal of the valve seat element to be provided (Fig. 5).
With this arrangement, too, it can be achieved that the valve seat is held in its respective pressed-on position. In this case it would. The advantage of being dispensed with is that the working medium pressure can also press the seal of the safety device into the bore. In all of the cases described, the contact pressure of the valve seat element on its seal is generally not exerted by the safety device, but only by the working medium pressure or the pressure of the valve disk in its closed position.
For the sealing material used in the control valves, the principle is that a plastic-soft packing, e.g. B. asbestos and graphite, existing sealing material is particularly suitable when an effective seal is required on three sides of the seal insert. This may be the case. be when a <B> * </B> pressurized room must be sealed from the outer atmosphere, as z. This applies, for example, to the captured seals for the securing devices and for the closure piece of the valve housing according to FIG. 1 or FIG.
In the valves shown, the seal arranged between the valve seat element and the housing wall is caught in cylindrical guides that are machined with a fit. Since in the valve according to FIG. 1 two pressurized spaces are to be sealed against each other by means of this seal, only one seal is required on the opposite sides of the seal. Instead of one. Soft packing, as is required at this point in the valve shown in FIG. 4, so a metallic seal can also be used here.
The aforementioned control valves can be used advantageously for liquid or gaseous Ar processing media that are under very high pressure and have very high temperatures. They are therefore particularly suitable for use in steam generation systems that are operated with supercritical pressure.