Regelventil für ein unter hohem Druck und/oder hoher Temperatur stehendes Mittel Bekanntlich bereitet die Abdichtung der Spindeln von Ventilen zur Regelung von Dampf oder Gasen, die unter hohem Druck und/oder hoher Temperatur ste hen, erhebliche Schwierigkeiten. Besonders ist die Ge fahr gegeben, dass bei Formänderungen der Spindel z. B. durch Verziehen, Klemmungen eintreten. Bei Anwendung von aus festen, übereinander geschichteten Stahl- oder Metallringen bestehenden Dichtungen be steht vor allem die Gefahr, dass ein Fressen an den Gleitflächen zwischen der Spindeloberfläche und den Dichtringen eintritt.
Zwar kann die Gefahr eines Ver- klemmens der Ventilspindel bei Anwendung von Dichtpackungen aus Kohle mit eingelagerten Asbestfa sern wesentlich herabgesetzt werden, jedoch befriedi gen auch derartige Spindeldichtungen für sehr hohen Temperaturen ausgesetzte Regelventile nicht vollkom men, weil im Laufe längerer Betriebszeit, infolge Ver- zunderns die Rauhigkeit der Ventilspindel, die mit einem Gleitmaterial gepanzert sein kann, erhöht wird.
Wird infolge Abrieb dann das Spiel zwischen Spindel und den Gleitpackungen erhöht, so kann leicht in grös- serem Masse die Abdichtung undicht werden und ein Ausblasen des Dampfes an den Ventilen in untragba rem Masse eintreten. Ausserdem treten des öfteren Verbrennungen des Asbestfasergewebes in den Höchst temperaturgebieten ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich verbesserte Abdichtung für hoch bean spruchte Regelventile zu schaffen, bei welcher einer seits die Gefahr des Kiemmens vermieden, andererseits über lange Zeiträume eine gute Abdichtung bei klein sten Leckmengen vorhanden ist. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abdich tung aus einer Anzahl von dünnwandigen, mit Abstand voneinander gehaltenen Dichtringen gebildet wird, wel che die Spindel mit geringem, ein Gleiten ermögli chendem Spiel umschliessen und mit ihren dem Ven tilinnenraum abgewandten Seitenflächen unter dem Einfluss des Druckes des abzusperrenden Mittels an in die Spindelbohrung des Ventilgehäuses eingesetzte Kammerringe dichtend angepasst werden.
Für die Erfindung ist somit charakteristisch, dass sie das Labyrinthdichtungsprinzipi auf die Abdichtung von Ventilspindeln überträgt, die zum Zwecke der Regelung mit möglichst geringem Reibungsaufwand schnell verstellt werden müssen. Hierbei kann durch eine elastische Verformbarkeit der dünnwandigen Dichtringe sichergestellt werden, dass auch für den Fall einer etwaigen Formänderung oder Krümmung der Spindel beim Anliegen der z. B. aus Blech bestehenden Dichtringe durch diese nur sehr kleine Kräfte auf die Spindel ausgeübt werden können. Ein Festklemmen der Spindel ist daher unter dem Einfluss der möglichen Formänderungen der Dichtringe so gut wie ausge schlossen.
Besonders günstige Verhältnisse bezüglich der Ver meidung von Widerständen in der Spindelbewegung lassen sich erzielen, wenn die einzelnen Dichtringe, bezogen auf die Spindelachse, allseitig radial verschieb bar sind, was sich bei einer entsprechenden Ausbildung der die Abstützung der Dichtringe ermöglichenden Kammerringe in einfachster Weise erzielen lässt.
Bezüglich der Dichtwirkung kann bei der vorge schlagenen Ventilspindelabdichtung eine weitere Ver besserung noch dadurch erreicht werden. dass die Spindel mit geringem, eine Gleitbewegung zulassendem Spiel umgebende Blechringe in der Nähe der Gleit- zone, insbesondere entgegen der Richtung einer mögli chen Leckdampfströmung, kegel- oder bogenförmig, aufgebördelt sind.
Eine solche Ausbildung gibt die Möglichkeit, infolge der Durchbiegung der abgeboge nen Blechringteile, die sich unter Umständen dichtend an die Spindel anlegen können, die Leckspalte zu ver kleinern oder zu vermeiden.
Im folgenden soll die Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert werden, die als Ausführungsbei spiel in einem Ausschnitt eine erfindungsgemäss ausge bildete Ventilspindelabdichtung für ein mit hohen Temperaturen und/oder hohen Drücken betriebenes Regelventil wiedergibt.
Fig.1 zeigt im Prinzip einen Teilquerschnitt durch ein Ventil mit einer erfindungsgemässen Spindelabdich- tung.
Fig.2 gibt vergrössert einen Ausschnitt durch die Abdichtung wieder.
Mit 1 ist in der Fig. 1 die Ventilspindel bezeichnet, die an ihrem, innerhalb des Ventilgehäuses 2 liegenden Teil den Verschlusskörper des Ventils (nicht darge stellt) trägt und durch einen, ausserhalb des Ventils angeordneten, in der Zeichnung ebenfalls nicht wieder gegebenen Stellmotor in Richtung seiner Längsachse in verschiedener Richtung bewegt werden kann, je nach dem der Durchflussquerschnitt des Ventils geändert wird. Die Spindel aus legiertem Stahl, die beispiels weise bei höheren Temperaturen von 500-700 C auf der Oberfläche mit einem Gleitmetall gepanzert ist, ist zunächst innerhalb der Gehäusewand 2, die einen Dichtungsstutzen 2a aufweist, in einer Grundbüchse 3 geführt.
Diese Grundbüchse besteht aus einem wärme beständigen Material, insbesondere Stahl, der gegen über der gepanzerten Oberfläche der Spindel 1 gute Gleiteigenschaften aufweist. Die Dichtung 4 ist ober halb der Grundbüchse 3 in dem Spalt zwischen dem Dichtungsstutzen 2a und der Spindel 1 angeordnet. Die Dichtung 4 wird dabei aus den die Spindel 1 mit gerin gem, ein Gleiten zulassendem Spalt umgebenden Dicht ringen 5 und Kammerringen 6 gebildet. Jedem Kam merring 4 ist auf einer Seite ein Dichtring 5 zugeord net. Die Kammerringe sind in die Bohrung der Dich tungsbüchse 2 eingeschoben und innerhalb der Dich tungsbüchse auf die Grundbüchse 3 abgestützt und durch eine Verschraubung gehalten.
Oberhalb der Spindelabdichtung wird vorteilhafterweise eine Leck dampfabsaugung (nicht dargestellt) vorgesehen.
Wie der Teilausschnitt der Fig.2 näher erkennen lässt, sind die Kammerringe 4 bei 7 auf ihrer unteren Seite abgesetzt, wodurch zwischen den übereinanderlie- genden Ringen 4 Spalte 3 gebildet werden. Die über die Spindel 1 geschobenen Dichtringe werden im Be triebe unter dem Einfluss des Innendruckes in Rich tung des Druckgefälles mit ihrer oberen Seitenfläche, abgesehen von dem an die Spindel angrenzenden Teil, dichtend an den bei 7 abgesetzten Stirnteil der Kam merringe 4 angepresst. Die Dichtringe bestehen . aus einem warmfesten dünnwandigen Blech, beispielsweise von 0,15-0,3 mm Wandstärke. Sie sind daher sehr ela stisch, dass sie beim Streifen der Spindel nie grössere Kräfte ausüben und nachgeben können.
Infolgedessen wird ein Festklemmen der Spindel unmöglich gemacht. Die Ringe 5 können sich infolge der Bemessung der Absätze bei 7 beliebig radial verschieben. An ihrem, an die Spindel angrenzenden Innenteil können die Dichtringe bogenförmig oder kegelig aufgebördelt sein, wodurch eine druckabhängige Verringerung des Leck spaltes und damit der Leckdampfmenge möglich ist. Eine derartige Ausbildung zeigt Fig. 2.
Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ermöglicht die Anordnung einer grösseren Anzahl von Dichtringen eine wirksame Abdichtung der Spindel nach dem Prin zip der Labyrinthdichtung. Hierbei ist jedoch die Ge währ gegeben, dass durch die hochelastischen dünn wandigen Dichtungsringe auch bei etwaigen Formände rungen der Spindel keine nennenswerten, die Bewe gung der Spindel zum Zwecke der Regelung hemmen den Widerstände hervorgerufen werden können.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbei spiel beschränkt. Vielmehr können Einzelheiten der beschriebenen Anordnung sinngemäss abgeändert wer den. Dies gilt sowohl von den Blechringen wie der Anordnung derselben innerhalb des Dichtungsspaltes zwischen Ventilgehäuse und Spindel, sowie ferner auch bezüglich der Kammerringe.
Hervorzuheben ist noch der Vorteil der erfindungs- gemässen Ventilspindelabdichtung, dass diese aus ein fachen, leicht herzustellenden Teilen aufgebaut und dass diese Teile erforderlichenfalls auch bei Überholungen leicht ausgewechselt werden können.
Control valve for a means under high pressure and / or high temperature It is known that the sealing of the spindles of valves for controlling steam or gases which are under high pressure and / or high temperature causes considerable difficulties. In particular, there is a risk that when the spindle changes shape, for. B. by warping, clamping occur. When using seals consisting of solid, stacked steel or metal rings, the main risk is that the sliding surfaces between the spindle surface and the sealing rings will seize.
Although the risk of jamming of the valve spindle when using sealing packings made of carbon with embedded asbestos fibers can be significantly reduced, even such spindle seals for control valves exposed to very high temperatures are not completely satisfactory, because in the course of prolonged operating time due to scaling the roughness of the valve spindle, which can be armored with a sliding material, is increased.
If the play between the spindle and the sliding packings is increased as a result of abrasion, the seal can easily become leaky to a greater extent and the steam can be blown out of the valves to an unbearable extent. In addition, burns of the asbestos fiber fabric often occur in the highest temperature areas.
The invention has for its object to provide a significantly improved seal for high bean-claimed control valves, in which on the one hand the risk of gill avoidance, on the other hand, a good seal is available over long periods of time with the smallest amounts of leakage. According to the invention, this object is achieved in that the waterproofing device is formed from a number of thin-walled, spaced-apart sealing rings, wel che the spindle with little, a gliding enable sponding game and with their side surfaces facing away from the Ven tilinnenraum under the Influence of the pressure of the agent to be shut off can be adapted to seal chamber rings inserted into the spindle bore of the valve housing.
It is thus characteristic of the invention that it transfers the labyrinth sealing principle to the sealing of valve spindles which, for the purpose of regulation, have to be adjusted quickly with as little friction as possible. Here it can be ensured by an elastic deformability of the thin-walled sealing rings that even in the event of a possible change in shape or curvature of the spindle when the z. B. made of sheet metal sealing rings can be exerted by this only very small forces on the spindle. A jamming of the spindle is therefore as good as closed under the influence of possible changes in shape of the sealing rings.
Particularly favorable conditions in terms of avoiding resistance in the spindle movement can be achieved if the individual sealing rings, based on the spindle axis, are radially displaceable on all sides, which can be achieved in the simplest way with a corresponding design of the chamber rings that enable the support of the sealing rings .
With regard to the sealing effect, a further improvement can be achieved with the proposed valve spindle seal. that the spindle is flanged in a conical or curved shape, in a conical or arc-shaped manner, surrounding the spindle with little play that allows a sliding movement in the vicinity of the sliding zone, in particular against the direction of a possible leakage steam flow.
Such a training gives the opportunity, as a result of the deflection of the bent sheet metal ring parts, which may create a seal against the spindle, to reduce or avoid the leakage gaps.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which plays as Ausführungsbei in a section of a valve spindle seal formed according to the invention for a control valve operated at high temperatures and / or high pressures.
1 shows in principle a partial cross section through a valve with a spindle seal according to the invention.
2 shows an enlarged section through the seal.
1 with the valve spindle is designated in Fig. 1, which carries the closure body of the valve (not illustrated represents) on its part located within the valve housing 2 and is provided by a servomotor located outside the valve, also not shown in the drawing Direction of its longitudinal axis can be moved in different directions, depending on which the flow cross-section of the valve is changed. The spindle made of alloy steel, for example, is armored on the surface with a sliding metal at higher temperatures of 500-700 C, is first guided in a base sleeve 3 within the housing wall 2, which has a sealing socket 2a.
This basic sleeve consists of a heat-resistant material, in particular steel, which has good sliding properties with respect to the armored surface of the spindle 1. The seal 4 is arranged above half of the base sleeve 3 in the gap between the sealing nozzle 2a and the spindle 1. The seal 4 is formed from the sealing rings 5 and chamber rings 6 surrounding the spindle 1 with a slight gem, a gap permitting sliding. Each Kam merring 4 is a sealing ring 5 zugeord net on one side. The chamber rings are inserted into the bore of the up device bushing 2 and are supported within the device bushing on the base sleeve 3 and held by a screw connection.
A leakage vapor suction (not shown) is advantageously provided above the spindle seal.
As the partial section of FIG. 2 shows in more detail, the chamber rings 4 are offset at 7 on their lower side, whereby gaps 3 are formed between the rings 4 lying one above the other. The sealing rings pushed over the spindle 1 are in operation under the influence of the internal pressure in the direction of the pressure gradient with their upper side surface, apart from the part adjacent to the spindle, sealingly pressed against the front part of the chamber rings 4 set off at 7. The sealing rings exist. from a heat-resistant thin-walled sheet, for example 0.15-0.3 mm wall thickness. They are therefore very elastic that they can never exert greater forces and give in when the spindle stripes.
As a result, clamping of the spindle is made impossible. The rings 5 can move radially as desired due to the dimensioning of the paragraphs at 7. On their inner part adjoining the spindle, the sealing rings can be flanged in an arcuate or conical manner, whereby a pressure-dependent reduction in the leakage gap and thus the amount of leakage steam is possible. Such a design is shown in FIG. 2.
As is readily apparent, the arrangement of a larger number of sealing rings enables an effective sealing of the spindle according to the Prin zip of the labyrinth seal. In this case, however, the guarantee is given that the highly elastic, thin-walled sealing rings will not cause any significant resistance, even if the spindle changes shape, to inhibit the movement of the spindle for the purpose of regulation.
The invention is not limited to the game Ausführungsbei. Rather, details of the arrangement described can be modified accordingly. This applies both to the sheet metal rings and to the arrangement of the same within the sealing gap between the valve housing and the spindle, and also with regard to the chamber rings.
The advantage of the valve spindle seal according to the invention is also to be emphasized, that it is made up of simple, easy-to-manufacture parts and that these parts can easily be replaced if necessary, even when overhauls are carried out.