DE102012016428A1 - High-pressure valve for installation for high-pressure treatment of products in high-pressure chamber, has valve spindle tip whose end is sealed against conical surface of countersunk hole of valve seat - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckventil, das eine Ventilspindel (
Bei der Hochdruckbehandlung werden die Produkte in einer Hochdruckkammer, von einem Hochdruckmedium beaufschlagt, mit einem Druck bis zu 10000 bar behandelt. Das Hochdruckmedium verlässt die Hochdruckkammer meistens gesteuert durch ein oder mehrere Hochdruckventile zu einem Auffangbehälter, wo das Hochdruckmedium gesammelt wird, während der Druck in der Hochdruckkammer reduziert wird.In the high-pressure treatment, the products are treated in a high-pressure chamber, acted upon by a high-pressure medium, with a pressure of up to 10,000 bar. The high-pressure medium leaves the high-pressure chamber usually controlled by one or more high-pressure valves to a collecting container, where the high pressure medium is collected while the pressure in the high pressure chamber is reduced.
In manchen Fällen wird zunächst der Druck schnell bis auf ca. 500 bar herabgesetzt, anschließend wird der Druck langsam bis auf Umgebungsdruck entspannt. Dies wird auch Schnell- und Softentspannung genannt. Die Druckabsenkung wird mittels verschiedener Druckventile zwischen der Hochdruckkammer und dem Auffangbehälter bewerkstelligt.In some cases, the pressure is first reduced quickly to about 500 bar, then the pressure is slowly released to ambient pressure. This is also called quick and soft relaxation. The pressure reduction is accomplished by means of various pressure valves between the high pressure chamber and the collecting container.
Bei der Schnell- und Softentspannung sind die Anforderungen an die Druckventile aufgrund der unterschiedlichen Drücke und Entspannungsgradienten verschieden.In the case of rapid and soft release, the requirements for the pressure valves are different due to the different pressures and relaxation gradients.
Der Abbau sehr hoher Druckdifferenzen bei der Schnellentspannung führt oftmals zu einer sehr hohen Strömungsdynamik verbunden mit allen möglichen Strömungserosions-Prozessen, wie z. B. Kavitation, Wandreibungs- und Nassdampferosion, die die Ventilspindel (
Die Verringerung des Drucks in einer Hochdruckkammer mittels zwei Ventilen ist in
Die Schrift
Eine getrennte Konstruktion des Hochdruckventils offenbart
Aufgrund der hohen Gesamtdrücke und auch der Druckdifferenzen können in dem hier angestrebten Arbeitsbereich bis zum 10000 bar nur Ventilspindeln und -sitze aus hochfesten Materialien verwendet werden.Due to the high total pressures and also the pressure differences only valve spindles and seats made of high-strength materials can be used in the working range up to 10000 bar aimed here.
Um das vorliegende Problem zu beheben, würde man automatisch versuchen, ein härteres Material für die Ventilspindel und Ventilsitz einzusetzen. Dies führt zwar zu einem verbesserten Ergebnis im Vergleich zu weicheren Materialien. Aber aufgrund der Erosionsbelastung bei jedem Entspannungszyklus, die das Hochdruckmedium beim Durchströmen auf die Ventilspindel und Ventilsitze bewirkt, ist ein häufiger Austausch der Komponenten weiterhin unvermeidbar.To remedy the present problem, one would automatically try to use a harder material for the valve stem and valve seat. Although this leads to an improved result compared to softer materials. But due to the erosion load on each relaxation cycle, which causes the high-pressure medium as it flows through the valve stem and valve seats, frequent replacement of the components is still unavoidable.
Ein Vermeiden der kritischen hochdynamischen Strömungszustände lässt sich durch vor- und/oder nachgeschaltete Strömungswiderstände erreichen, wobei jedoch die Entspannungsgeschwindigkeit stark reduziert wird. Dies ist aber bei zeitkritischen Anwendungen unerwünscht.Avoiding the critical high-dynamic flow states can be achieved by upstream and / or downstream flow resistance, but the relaxation rate is greatly reduced. However, this is undesirable in time-critical applications.
Bei der Konstruktion eines Hochdruckventils, müssen insbesondere die Ventilspindel und der Ventilsitz, bezüglich der verwendeten Materialpaarungen und auch der Gestalt der Komponenten aufeinander abgestimmt sein.In the construction of a high-pressure valve, in particular the valve spindle and the valve seat, with respect to the material pairings used and also the shape of the components must be coordinated.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein konstruktiv einfaches Hochdruckventil bei der Hochdruckbehandlung von Produkten bis zu 10000 bar Druck zur Verfügung zu stellen, womit eine höhere Verschleißzyklenzahl erzielt wird.The invention is therefore based on the problem to provide a structurally simple high pressure valve in the high pressure treatment of products up to 10000 bar pressure available, whereby a higher number of wear cycles is achieved.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hochdruckventil für eine Anlage zur Hochdruckbehandlung von Produkten mit einem Druck bis zu 10000 bar, aufweisend,
- • einen Ventilkörper (
1 ) mit einem Einlass (2 ) und einem Auslass (3 ), - • einen Ventilsitz (
4 ) zwischen dem Einlass (2 ) und Auslass (3 ), und - • eine Bohrung (
8 ) innerhalb des Ventilsitzes (4 ), wodurch das Hochdruckmedium bei der Offenstellung des Hochdruckventils vom Einlass (2 ) bis zum Auslass (3 ) strömt, - • eine Ventilspindel (
5 ), wobei die Ventilspindelspitze (6 ) durch einen Teil der Ventilspindel (5 ) ausgebildet ist, und - • die Ventilspindelspitze (
6 ) den Ventilsitz (4 ) im geschlossenen Zustand des Hochdruckventils abdichtet, - • wobei der Ventilspindelspitze (
6 ) ein kegelförmiges Ende (11 ) und einen zylindrischen Schaft (12 ) aufweist, - • der Ventilsitz (
4 ) der Ventilspindelspitze (6 ) zugewandten Seite eine konzentrische, zylindrische Senkbohrung (10 ) mit einer sich konzentrischen verjüngenden Form aufweist, und - • sich eine Bohrung (
8 ) an der konzentrischen verjüngenden Form innerhalb des Ventilsitzes (4 ) bis zum Einlass (2 ) des Ventilsitzes (4 ) erstreckt, und - • wobei die Ventilspindelspitze (
6 ) die konische Fläche (13 ) der zylindrischen Senkbohrung des Ventilsitzes (10 ) bis in die Bohrung (8 ) des Ventilsitzes (4 ) hinein im geschlossenen Zustand des Hochdruckventils abdichtet.
- A valve body (
1 ) with an inlet (2 ) and an outlet (3 ) - A valve seat (
4 ) between the inlet (2 ) and outlet (3 ), and - • a hole (
8th ) within the valve seat (4 ), whereby the high-pressure medium in the open position of the high-pressure valve from the inlet (2 ) to the outlet (3 ) flows, - • a valve stem (
5 ), wherein the valve stem tip (6 ) by a part of the valve spindle (5 ), and - • the valve stem tip (
6 ) the valve seat (4 ) seals in the closed state of the high pressure valve, - • whereby the valve spindle tip (
6 ) a conical end (11 ) and a cylindrical shaft (12 ) having, - • the valve seat (
4 ) of the valve stem tip (6 ) facing side a concentric, cylindrical counterbore (10 ) having a concentric tapered shape, and - • a hole (
8th ) at the concentric tapered shape within the valve seat (4 ) to the inlet (2 ) of the valve seat (4 ), and - • where the valve stem tip (
6 ) the conical surface (13 ) of the cylindrical counterbore of the valve seat (10 ) into the hole (8th ) of the valve seat (4 ) in the closed state of the high pressure valve seals.
Damit das Hochdruckventil im geschlossenen Zustand bestens abdichtet, muss die Kontaktfläche, bei der das kegelförmige Ende (
Während des Öffnens des Hochdruckventils sind verschiedene ineinander übergehende Entspannungszustände zu unterscheiden. Zunächst erfolgt der Druckabbau im Spalt zwischen der Ventilspindelspitze (
Der zylindrische Teil der Senkbohrung (
Zusätzlich können seitliche Bohrungen (
Der Kopfteil der Ventilspindel (
Hinsichtlich der hohen Anforderung an das Hochdruckventil werden der Ventilsitz (
Das Hochdruckventil kann, bestehend aus Ventilsitz (
Natürlich ist die Regeleinrichtung sowohl manuell als auch maschinell steuerbar.Of course, the control device is controllable both manually and by machine.
Der Ventilkörper (
Die erfindungsgemäßen Teile werden durch nachfolgende Zeichnungen dargestellt.The parts according to the invention are illustrated by the following drawings.
In
Damit der Ventilsitz (
Versuche haben gezeigt, dass mit dem oben erläuterten erfindungsgemäßen Hochdruckventil bei der Hochdruckbehandlung von Produkten bis zu 10000 bar über 5000 Taktzyklen/Verschleißzyklenzahl erzielt werden können.Experiments have shown that can be achieved with the above-described high-pressure valve according to the invention in the high-pressure treatment of products up to 10,000 bar over 5000 cycles / wear cycle number.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ventilkörpervalve body
- 22
- Einlassinlet
- 33
- Auslassoutlet
- 44
- Ventilsitzvalve seat
- 55
- VentilspindelValve stem
- 66
- VentilspindelspitzeValve stem tip
- 77
- Antrieb von hierDrive from here
- 88th
- Bohrungdrilling
- 99
- Seitliche BohrungLateral hole
- 1010
- Zylindrische Senkbohrung des VentilsitzesCylindrical counterbore of the valve seat
- 1111
- Kegelförmiges Ende der VentilspindelspitzeTapered end of valve stem tip
- 1212
- Zylindrische Schaft der VentilspindelspitzeCylindrical shaft of the valve stem tip
- 1313
- Konische Fläche der zylindrischen SenkbohrungConical surface of the cylindrical counterbore
- 1414
- VentilkammerschutzValve chamber protection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2006/129180 A1 [0006] WO 2006/129180 A1 [0006]
- DE 102009042088 A1 [0007] DE 102009042088 A1 [0007]
- DE 4438462 C1 [0008] DE 4438462 C1 [0008]
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