DE102020002672B4

DE102020002672B4 - Cup-shaped control valve bonnet

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Publication number: DE102020002672B4
Application number: DE102020002672.9A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2040-05-06
Also published as: EP4146968A1; WO2021223788A1; DE102020002672A1

Abstract

Becherförmiges Stellventil-Abschlussteil (7), mit mindestens einem Dichtungselement (15, 15'), wobei dieses im an einem Stellventil montierten Zustand mittels des mindestens einen Dichtungselementes (15, 15') das Stellventil gegen Leckagen abdichtet, wobei das mindestens eine Dichtungselement (15, 15') vorverdichtet ist, wobei das becherförmige Stellventil-Abschlussteil (7) mindestens ein statisches Dichtungselement (14, 16) und mindestens ein dynamisches Dichtungselement (15, 15') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a.) das mindestens eine Dichtungselement (15, 15') ein Graphit-Dichtungselement und ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement ist, oder b.) das mindestens eine Dichtungselement (15, 15') ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement ist.Cup-shaped control valve closing part (7), with at least one sealing element (15, 15'), this sealing the control valve against leaks by means of the at least one sealing element (15, 15') when it is mounted on a control valve, the at least one sealing element ( 15, 15') is precompressed, the cup-shaped control valve closing part (7) having at least one static sealing element (14, 16) and at least one dynamic sealing element (15, 15'), characterized in that a.) the at least one sealing element (15, 15') is a graphite packing element and a carbon mesh packing packing element, or b.) the at least one packing element (15, 15') is a carbon mesh packing packing element.

Description

Die Erfindung betrifft ein auch bei hohen Temperaturen für Flüssigkeiten geeignetes becherförmiges Stellventil-Abschlussteil für Stellventile, insbesondere jedoch nicht ausschließlich für solche Stellventile mit einem Ventilgehäuse mit gegeneinander axial versetzten - und somit auch für axial nicht-versetzten - Eingangs- und Ausgangsstutzen, mit einem mittels einer Spindel in dem Ventilgehäuse in axialer Richtung verstellbaren, im geschlossenen Zustand einem Ventilsitz dichtend anliegenden Ventilkörper und mit einer Einrichtung zur Entlastung der Ventilspindel von den darauf einwirkenden Drücken zur Erleichterung ihrer Verstellbarkeit.The invention relates to a cup-shaped control valve closing part for control valves, which is also suitable for liquids at high temperatures, in particular but not exclusively for such control valves with a valve housing with inlet and outlet connections that are axially offset from one another - and thus also for those that are not axially offset - with a means a spindle in the valve housing in the axial direction adjustable valve body, in the closed state sealingly abutting a valve seat and with a device for relieving the valve spindle of the pressures acting on it to facilitate its adjustability.

Bei Stellventilen im allgemeinen und insbesondere der beschriebenen Art wirkt im Allgemeinen ein erheblicher Flüssigkeitsdruck auf den Ventilkörper ein, wodurch die Verstellung des Ventilkörpers mittels der an diesem angebrachten Spindel außerordentlich erschwert wird, wenn das Ventil nicht mit Einrichtungen zur Druckentlastung versehen ist. Durch diese Druckentlastung wird der auf den Ventilkörper wirkende Druck in entgegengesetzten Richtungen verteilt, so dass nur mehr eine gewisse Restkraft verbleibt, deren Überwindung bei der Verstellung des Ventils ohne weiteres möglich ist. Ein bewährtes Mittel dazu ist eine Verlängerung des Ventilkörpers zu einem Entlastungskolben, der aus dem eigentlichen Ventilgehäuse abgeschlossen herausgeführt ist. Es ergeben sich in diesem Falle Probleme bei der Dichtung des Entlastungskolbens. Während bei niedrigen Temperaturen, d.h. im Temperaturbereich bis zu > 200° C die Dichtung durch ein elastisch verformbares Material vorgenommen werden kann, ist dieses Material bei höheren Temperaturen nicht mehr verwendbar. Üblicherweise verwendet man bei den höheren Temperaturen dagegen eine Packung zu Dichtungszwecken, das sind in Stopfbuchsen angeordnete Packungsschnüre. Solche Packungen haben jedoch den schwerwiegenden Nachteil, dass sich ihre Dimensionen im Laufe der Zeit unter dem Einfluss von Temperatur und Druck in der weise verändern, dass keine Abdichtung mehr erzielt wird.In control valves in general, and of the type described in particular, there is generally significant fluid pressure acting on the valve body, making adjustment of the valve body by means of the spindle attached thereto extremely difficult unless the valve is provided with pressure relief means. As a result of this pressure relief, the pressure acting on the valve body is distributed in opposite directions, so that only a certain residual force remains, which can easily be overcome when the valve is adjusted. A tried-and-tested means of doing this is extending the valve body to form a relief piston, which is led out of the actual valve housing in a closed manner. In this case, there are problems with the sealing of the balancing piston. While at low temperatures, i.e. in the temperature range up to > 200° C, the seal can be made of an elastically deformable material, this material can no longer be used at higher temperatures. At higher temperatures, on the other hand, packing is usually used for sealing purposes, i.e. packing cords arranged in stuffing boxes. However, such packings have the serious disadvantage that their dimensions change over time under the influence of temperature and pressure in such a way that a seal is no longer achieved.

DE 38 16 117 C1 offenbart insbesondere ein Regelventil für flüssige und gasförmige Medien mit einem einen Einlaß- und Auslaßstutzen aufweisenden Ventilgehäuse und einer darin abgedichtet und axial verstellbar geführten Ventilspindel, die einen mit einem Ventilsitz zwischen Einlaß- und Auslaßstutzen zusammenwirkenden, einlaß- und auslaßseitig druckentlasteten Ventilkörper hat, der an seinem der Ventilspindel abgewandten Ende mit einem Entlastungskolben versehen ist, der in einem Ansatz des Ventilgehäuses unter Zwischenlage einer ersten Stopfbuchspackung abgedichtet geführt ist, die durch ein axial einstellbares, das Außenende des Entlastungskolbens unter Ausbildung eines Entlastungsraumes übergreifendes, becherförmiges Abschlußteil gehalten ist, wobei der Entlastungsraum durch eine zweite, gegenüber der ersten Stopfbuchspackung getrennte Stopfbuchspackung nach außen abgedichtet ist. DE 38 16 117 C1 discloses in particular a control valve for liquid and gaseous media with a valve housing having an inlet and outlet socket and a valve spindle guided therein in a sealed and axially adjustable manner, which has a valve body which cooperates with a valve seat between the inlet and outlet socket and is pressure-relieved on the inlet and outlet side, which is provided with a balancing piston at its end remote from the valve spindle, which is guided in a sealed manner in a projection of the valve housing with the interposition of a first stuffing box packing, which is held by an axially adjustable, cup-shaped closing part which overlaps the outer end of the balancing piston to form a balancing chamber, the balancing chamber is sealed to the outside by a second gland packing, which is separate from the first gland packing.

DE 28 16 930 A1 offenbart insbesondere eine wartungsarme Stopfbuchsdichtung für Wellen und bewegte Stangen zur Abdichtung gegen unter hohen Drücken und/oder Temperaturen stehende Flüssigkeiten und Gase, wobei der die Dichtpackung aufnehmende Packungsraum mit unterschiedlich großen Stirnflächen ausgeführt ist. DE 28 16 930 A1 discloses in particular a low-maintenance stuffing box seal for shafts and moving rods for sealing against liquids and gases at high pressures and/or temperatures, the packing space accommodating the sealing packing being designed with end faces of different sizes.

DE 39 32 599 A1 offenbart insbesondere ein Abdichtungssystem mit modifizierter Stopfbuchse bei Regel- und Absperrarmaturen, bestehend aus einem feststehenden Teil eines Gehäuses mit Stopfbuchsraum, dem Dichtmaterial als Packung in Form einer geteilten Packung, einer mit dem Gehäuse verschraubten Brille, einer Schmierbuchse, die bei geteilter Packungslänge im Stopfbuchsraum angeordnet ist sowie der axial oder auch rotierend beweglichen Spindel oder Welle. DE 39 32 599 A1 discloses in particular a sealing system with a modified stuffing box for control and shut-off valves, consisting of a fixed part of a housing with a stuffing box space, the sealing material as a packing in the form of a split packing, a pair of glasses screwed to the housing, a lubricating bush which is arranged in the stuffing box space with a split packing length and the spindle or shaft that can be moved axially or rotating.

DE 23 47 578 A1 offenbart ein Regelventil für Flüssigkeiten, das auch bei hohen Temperaturen verwendbar ist, mit einem Ventilgehäuse mit beispielsweise gegenseitig versetzten Eingangs- und Ausgangsstutzen, mit einem mittels einer Spindel in dem Ventilgehäuse in axialer Richtung verstellbaren, im geschlossenen Zustand an einem Ventilsitz dichtend anliegenden Ventilkörper mit einer Einrichtung zur Entlastung der Ventilspindel bei den darauf einwirkenden Drücken zur Erleichterung ihrer Verstellbarkeit, wobei die Entlastungseinrichtung einen ein in die Verlängerung des Ventilkörpers in axialer Richtung bildenden, in einen koaxial dazu verlaufenden Ansatz des Ventilgehäuses abgedichtet geführten Entlastungskolben aufweist. Doch auch bei diesem Regelventil kommt es über einen längeren Zeitraum zu Undichtigkeiten. Darüber hinaus stellt der Austausch der Dichtungen einen arbeits- und zeitintensiven Arbeitsschritt dar, der somit auch kostenintensiv ist. Dabei ist es wichtig, dass der Einbau bei Reparaturen ein hohes Maß an Fingerfertigkeit erfordert. DE 23 47 578 A1 discloses a control valve for liquids, which can also be used at high temperatures, with a valve housing with, for example, mutually offset inlet and outlet connections, with a valve body that can be adjusted in the axial direction by means of a spindle in the valve housing and, in the closed state, rests sealingly on a valve seat with a Device for relieving the valve spindle under the pressures acting on it in order to facilitate its adjustability, the relieving device having a relieving piston which forms an extension of the valve body in the axial direction and is sealed in a shoulder of the valve housing which runs coaxially thereto. But even with this control valve, leaks occur over a longer period of time. In addition, replacing the seals is a labor-intensive and time-consuming step, which is therefore also cost-intensive. It is important that the installation of repairs requires a high degree of manual dexterity.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zu schaffen, Dichtungen in diesem Bereich schnell, kostengünstig und sicher auszutauschen, die über weite Temperatur- und Druckbereiche eingesetzt werden können, ohne dass dabei die Entstehung von Undichtigkeiten bei längeren Betriebsdauern besteht.The object of the present invention is to provide a way of quickly, inexpensively and safely replacing seals in this area, which can be used over wide temperature and pressure ranges without the development of leaks over longer periods of operation.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein becherförmiges Stellventil-Abschlussteil nach Anspruch 1, durch ein Verfahren zum Abdichten eines Stellventils nach Anspruch 6, durch die Verwendung nach Anspruch 7 sowie ein Stellventil nach Anspruch 8.According to the invention, these objects are achieved by a cup-shaped control valve sealing part according to claim 1, by a method for sealing a control valve according to claim 6, through the use according to claim 7 and a control valve according to claim 8.

Das erfindungsgemäße becherförmige Regelventil-Abschlussteil weist mindestens ein Dichtungselement, nämlich a.) ein Graphit-Dichtungselement und ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement, oder b.) ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement, auf, wobei dieses in an einem Regelventil montierten Zustand mittels des mindestens einen Dichtungselementes das Regelventil gegen Leckagen abdichtet, wobei das mindestens eine Dichtungselement vorverdichtet ist, um beim Einsatz bei den entsprechenden Dichtungs- und Temperaturbedingungen eine optimale Dichtungswirkung zu erzielen.The cup-shaped control valve closing part according to the invention has at least one sealing element, namely a.) a graphite sealing element and a carbon mesh packing sealing element, or b.) a carbon mesh packing sealing element, with this being mounted on a control valve by means of the at least one sealing element Control valve seals against leaks, wherein the at least one sealing element is precompressed in order to achieve an optimal sealing effect when used with the appropriate sealing and temperature conditions.

In diesem Kontext ist es vorteilhaft, dass die Vorverdichtung des mindestens einen Dichtungselementes durchgeführt wird bis zum doppelten Druck in Bezug auf die Druckbedingungen im Einsatz und/oder die Vorverdichtung des mindestens einen Dichtungselementes durchgeführt wird bei Raumtemperatur, um auf diese Weise eine hohe und gleichzeitig materialschonende Vorverdichtung zu realisieren.In this context, it is advantageous that the pre-compression of the at least one sealing element is carried out up to double the pressure in relation to the pressure conditions in use and/or the pre-compression of the at least one sealing element is carried out at room temperature, in order in this way to achieve a high and at the same time material-friendly to realize pre-compaction.

In diesem Kontext kann es jedoch auch vorteilhaft sein, dass die Vorverdichtung des mindestens einen Dichtungselementes durchgeführt wird in einem Bereich von + / - 10 % in Bezug auf die Druck- und/oder Temperaturbedingungen im Einsatz, wobei es im Einsatz besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorverdichtung des mindestens einen Dichtungselementes unter den Druck- und/oder Temperaturbedingungen durchgeführt worden ist, die den Druck- und/oder Temperaturbedingungen im Einsatz entsprechen, um eine diesbezügliche optimale Abdichtung zu gewährleisten, wenngleich diese Variante der Vorverdichtung das Material des mindestens einen Dichtungselementes stärker beansprucht.In this context, however, it can also be advantageous for the pre-compression of the at least one sealing element to be carried out in a range of +/- 10% in relation to the pressure and/or temperature conditions in use, it being particularly advantageous in use if the pre-compression of the at least one sealing element has been carried out under the pressure and/or temperature conditions that correspond to the pressure and/or temperature conditions in use in order to ensure optimum sealing in this regard, even though this variant of pre-compression makes the material of the at least one sealing element stronger claimed.

In diesem Kontext hat es sich in der Praxis vorteilhaft, da bewährt, herausgestellt, wenn der Druckbereich bei 1 bis 400 bar und höher -teilweise auch weitaus höher - liegt, während der Temperaturbereich von 0 Grad Celsius bis +350 °C liegt.In this context, it has proven to be advantageous in practice if the pressure range is 1 to 400 bar and higher - sometimes much higher - while the temperature range is from 0 degrees Celsius to +350 °C.

In diesem Kontext ist es auch erfindungsgemäß, dass das erfindungsgemäße Abschlussteil mindestens ein statisches Dichtungselement, beispielsweise und insbesondere Metallringe, und mindestens ein dynamisches Dichtungselement, nämlich a.) ein Graphit-Dichtungselement und ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement, oder b.) ein Kohlegeflechtpackung-Dichtungselement, aufweist, da sich diese Ausführungsformen in der Praxis sehr bewährt haben.In this context, it is also according to the invention that the closing part according to the invention has at least one static sealing element, for example and in particular metal rings, and at least one dynamic sealing element, namely a.) a graphite sealing element and a carbon mesh packing sealing element, or b.) a carbon mesh packing sealing element , Has, since these embodiments have proven very effective in practice.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn sämtliche Dichtungselemente, d. h. sowohl die statischen wie auch dynamischen Dichtungselemente, unter den Druck- und/oder Temperaturbedingungen eines Einsatzes vorverdichtet sind, um eine optimale Abdichtungswirkung unter den Einsatzbedingungen zu erzielen, wenngleich dies die Materialien der Dichtungselemente relativ stark beansprucht.Furthermore, it is particularly advantageous if all sealing elements, i. H. both the static and dynamic sealing elements are pre-compacted under the pressure and/or temperature conditions of use in order to achieve an optimal sealing effect under the conditions of use, although this puts relatively high demands on the materials of the sealing elements.

Schließlich ist es von Vorteil, da bewährt, dass das erfindungsgemäße Abschlussteil ausgestaltet ist zur Abdichtung eines Entlastungskolbens eines Stellventils, beispielsweise und insbesondere eines nachfolgend beschriebenen Stellventils.Finally, it is advantageous, since it has been proven, that the closure part according to the invention is designed to seal a relief piston of a control valve, for example and in particular a control valve described below.

Das erfindungsgemäße Stellventil weist das erfindungsgemäße Stellventil-Abschlussteil auf.The control valve according to the invention has the control valve closure part according to the invention.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Abdichten eines Stellventils wird ein erfindungsgemäßes Abschlussteil verwendet.A sealing part according to the invention is used in the method according to the invention for sealing a control valve.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung wird die Verwendung eines erfindungsgemäßen Abschlussteils zum Abdichten eines Stellventils und/oder als fertiges Austauschteil eines Stellventils beansprucht.In the use according to the invention, the use of a closing part according to the invention for sealing a control valve and/or as a finished replacement part of a control valve is claimed.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Abschlussteils ist es eben möglich, durch den vollständigen Austausch der im Stellventil-Abschlussteil vorhandenen Dichtungen mitsamt dem Stellventil-Abschlussteil selbst in einem Arbeitsgang somit zeit- und kostengünstig das erfindungsgemäße Stellventil zu reparieren bzw. zu warten und im Rahmen des Erfindungsgegenstandes auch komplett sicher auszutauschen. Dabei kommt auch der Vorverdichtung mindestens eines Dichtungselementes eine wichtige Rolle zu. Dadurch wird der ansonsten nur durch hochspezialisierte Fachkräfte mögliche Austausch der Dichtungen auch durch weniger hochspezialisiertes Personal ermöglicht, bei gleichzeitiger Zeit- und Kotenersparnis. Dies gilt auch in sicherheitsrelevanten Bereichen wie Kraftwerken, wobei insbesondere in solchen Bereichen bei nicht sorgfältigem Einbau leicht Leckagen entstehen können, die dann oft zu einer Selbstzerstörung führen.With the help of the closure part according to the invention, it is possible to repair or maintain the control valve according to the invention quickly and inexpensively by completely replacing the seals present in the control valve closure part together with the control valve closure part itself in one operation and also within the scope of the subject matter of the invention completely safe to exchange. The pre-compression of at least one sealing element also plays an important role. As a result, the replacement of the seals, which would otherwise only be possible by highly specialized specialists, is also made possible by less highly specialized personnel, while saving time and money at the same time. This also applies in safety-relevant areas such as power stations, where leakages can easily occur in such areas in particular if they are not installed carefully, which then often lead to self-destruction.

Eine mögliche - und im nachfolgenden näher erläuterte - Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellventils, insbesondere für Flüssigkeiten, weist ein Ventilgehäuse auf mit gegeneinander axial versetzten Eingangs- und Ausgangsstutzen, mit einem mittels einer Spindel in dem Ventilgehäuse in axialer Richtung verstellbaren, im geschlossenen Zustand an einem Ventilsitz dichtend anliegenden Ventilkörper und mit einer Einrichtung zur Entlastung der Ventilspindel von den darauf einwirkenden Drücken zur Erleichterung ihrer Verstellbarkeit, wobei die Entlastungseinrichtung einen eine Verlängerung des Ventilkörpers in axialer Richtung bildenden, in einem koaxial dazu verlaufenden Ansatz des Ventilgehäuses abgedichtet geführten Entlastungskolben aufweist, wobei das erfindungsgemäße Stellventil das oben beschriebene erfindungsgemäße Abschlussteil aufweist.A possible - and explained in more detail below - embodiment of the control valve according to the invention, in particular for liquids, has a valve housing with inlet and outlet sockets which are axially offset relative to one another, with a valve seat which can be adjusted in the axial direction by means of a spindle in the valve housing and which can be adjusted in the closed state on a valve seat sealingly abutting the valve body and having means for relieving the valve stem from pressures acting thereon to facilitate its adjustability, the relieving means comprising an extension of the valve body in the axial direction, sealingly guided in a shoulder of the valve housing running coaxially thereto, the control valve according to the invention having the closing part according to the invention described above.

In diesem Kontext ist es vorteilhaft, da bewährt, dass die Abdichtung des Entlastungskolbens von außen mittels mindestens einer statischen Dichtung und mittels mindestens einer dynamischen Dichtung realisiert ist, vorteilhafterweise, wenn die statische und dynamische Dichtung in radialer Richtung des Entlastungskolbens unmittelbar aufeinander liegen, wobei es sich vorteilhafterweise bei der statischen Dichtung um eine Graphit-Dichtung handelt und es sich weiterhin vorteilhafterweise bei der dynamischen Dichtung um eine Kohlegeflechtpackung-Dichtung handelt.In this context, it is advantageous, since it has been proven, that the sealing of the balancing piston is implemented from the outside by means of at least one static seal and by means of at least one dynamic seal, advantageously if the static and dynamic seals lie directly on top of each other in the radial direction of the balancing piston, it being advantageously the static seal is a graphite seal and further advantageously the dynamic seal is a carbon braided packing seal.

Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „statische Dichtung“ eine solche verstanden, bei der keine Relativbewegung zu dem abzudichtenden Element, nämlich in diesem Fall dem Entlastungskolben, stattfindet, während erfindungsgemäß unter dem Begriff „dynamische Dichtung“ eine solche Dichtung verstanden wird, die sich relativ zum abzudichtenden Element, also in diesem Fall in Bezug auf den Entlastungskolben, bewegt.According to the invention, the term "static seal" is understood to mean a seal in which there is no relative movement to the element to be sealed, namely the balancing piston in this case, while according to the invention the term "dynamic seal" is understood to mean a seal that moves relative to the element to be sealed, so in this case in relation to the relief piston moves.

Dadurch, dass es besonders vorteilhaft ist, da in der Praxis sich herausgestellt hat, dass hierbei sehr hohe Dichtwirkungen erzielt werden können, wenn statische Dichtung, beispielsweise und insbesondere in Form eines Dichtrings, beispielsweise und insbesondere aus Graphit bestehend, nicht unmittelbar mit dem Entlastungskolben in Berührung kommt, sondern dazwischen eine dynamische Dichtung, beispielsweise und insbesondere in Form einer Kohlegeflechtpackung-Dichtung, die dann unmittelbar an dem Entlastungskolben anliegt, sodass sie sich dann im Einsatz dann aufgrund der Drehung oder Hubbewegung der Drehspindel respektive des Entlastungskolbens eine Relativbewegung einstellt zwischen Entlastungskolben und der dynamischen Dichtung.The fact that it is particularly advantageous, since it has been found in practice that very high sealing effects can be achieved here if static sealing, for example and in particular in the form of a sealing ring, for example and in particular consisting of graphite, is not directly connected to the balancing piston in comes into contact, but in between there is a dynamic seal, for example and in particular in the form of a carbon mesh packing seal, which then rests directly on the balancing piston, so that during use a relative movement occurs between the balancing piston and the balancing piston due to the rotation or lifting movement of the rotary spindle or the balancing piston of dynamic poetry.

Damit eine nicht zu starke Haftreibung an der Spindel im Betrieb, also beim Drehen
oder Hub der Spindel bzw. des Entlastungskolbens, auftritt, ist die unmittelbar anliegende Dichtung als dynamische Dichtung vorteilhafterweise in Form einer Kohlegeflechtpackung-Dichtung ausgebildet, da die Kohlegeflechtpackung-Dichtung relativ niedrige Reibwerte aufweist und, auch bei erhöhten Temperaturen, wie beispielsweise und insbesondere bei +200 bis 400 Grad Celsius, relativ formstabil ist, während die statische Dichtung, häufig in Form eines Graphitrings, auch bei noch höheren Temperaturen stabil ist (bis ca. +1500 Grad Celsius) und somit ein gutes Relaxationsverhalten aufweist. Aufgrund dieses komplexen Wechselspiels zwischen statischer und dynamischer Dichtung, beispielsweise und insbesondere wenn diese beiden Dichtungen in radialer Richtung des Entlastungskolbens bzw. der Spindel in radialer Richtung unmittelbar aufeinander liegen, können im Betrieb recht hohe und zuverlässige Abdichtungen realisiert werden, sodass insbesondere keine Betriebsflüssigkeiten austreten.So that there is not too much static friction on the spindle during operation, i.e. when turning
or stroke of the spindle or the balancing piston, the immediately adjacent seal as a dynamic seal is advantageously designed in the form of a carbon mesh packing seal, since the carbon mesh packing seal has relatively low coefficients of friction and, even at elevated temperatures, such as and in particular at + 200 to 400 degrees Celsius, is relatively dimensionally stable, while the static seal, often in the form of a graphite ring, is also stable at even higher temperatures (up to approx. +1500 degrees Celsius) and therefore exhibits good relaxation behavior. Due to this complex interplay between static and dynamic seals, for example and in particular when these two seals lie directly on top of one another in the radial direction of the balancing piston or the spindle in the radial direction, very high and reliable seals can be implemented during operation, so that in particular no operating fluids escape.

Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „Kohlegeflechtpackung-Dichtung“ eine Dichtung verstanden, die Packungen aus Kohlegeflecht aufweist, beispielsweise solche von der Firma Burgmann.According to the invention, the term “carbon mesh packing seal” means a seal that has carbon mesh packings, for example those from Burgmann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Entlastungseinrichtung als ein eine Verlängerung des Ventilkörpers in axialer Richtung bildender, in einem koaxial dazu verlaufenden Ansatz des Ventilgehäuses abgedichtet geführter Entlastungskolben ausgebildet ist. Dabei besitzt der koaxial verlaufende Ansatz eine Abstufung und ist mit einem becherförmigen Abschlussteil, dessen offenes Ende das untere Ende des Entlastungskolbens übergreift, nach außen abgeschlossen. Das becherförmige Abschlussteil ist außen abgestuft und wird von einem komplementär abgestuften Ring mit durch Muttern abgesicherten, in die Stirnfläche des Ansatzes eingreifenden Schrauben gehaltert.Furthermore, it is advantageous if the relief device is designed as a relief piston which forms an extension of the valve body in the axial direction and is guided in a sealed manner in a projection of the valve housing running coaxially thereto. The coaxial extension has a gradation and is closed off to the outside with a cup-shaped closing part, the open end of which overlaps the lower end of the balancing piston. The cup end portion is stepped externally and is retained by a complementary stepped ring with nut secured screws engaging the face of the lug.

Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil das becherförmige Abschlussteil, das den Entlastungskolben an seinem unteren Ende übergreift, in dem koaxial verlaufenden Ansatz des Ventilgehäuses entsprechend der Einstellung der Halterung in seiner axialen Lage einstellbar.Advantageously, in the valve according to the invention, the cup-shaped closing part, which engages over the relief piston at its lower end, can be adjusted in its axial position in the coaxial extension of the valve housing according to the adjustment of the holder.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist der Außendurchmesser des Entlastungskolbens dem Durchmesser des Ventilkörpers angepasst und geringer als der Innendurchmesser des koaxial verlaufenden Ansatzes und des becherförmigen Abschlussteils. Zwischen dem Entlastungskolben und dem Ansatz, sowie dem Abschlussteil bildet sich so ein Ringraum aus, in den eine Dichtung eingesetzt ist.In the valve according to the invention, the outer diameter of the relief piston is adapted to the diameter of the valve body and is smaller than the inner diameter of the coaxial extension and the cup-shaped closing part. An annular space, in which a seal is inserted, is thus formed between the relief piston and the shoulder, as well as the closing part.

Zweckmäßigerweise besteht bei dem erfindungsgemäßen Ventil die Dichtung aus einer in dem Ringraum gehaltenen Packung üblicher Bauart, wobei die Packung nach
innen durch eine Druckbuchse und nach außen durch eine Abschlussbuchse gesichert ist. Dabei weist die Druckbuchse eine Abstufung auf, mit welcher sie sich an einer entsprechend ausgebildeten inneren Abstufung an der Innenwand des Ansatzes abstützt. Die Abschlussbuchse liegt mit ihrem unteren Rand einer inneren Abstufung an dem Abschlussteil auf.Appropriately, in the valve according to the invention, the seal consists of a packing of the usual type held in the annular space
is secured on the inside by a pressure bushing and on the outside by a closure bushing. The pressure bushing has a gradation with which it is supported on a correspondingly designed inner gradation on the inner wall of the attachment. The terminating socket rests with its lower edge on an inner step on the terminating part.

Vorteilhafterweise ist bei dem Ventil nach der Erfindung eine Dichtung aus zwei Packungen üblicher Bauart vorgesehen, die in dem Ringraum mittels einer Distanzhülse in axialem Abstand zueinander gehalten sind.Advantageously, in the valve according to the invention, a seal of two packs of conventional design is provided, which are held in the annular space by means of a spacer sleeve at an axial distance from one another.

Nach der Erfindung ist bei dem Ventil vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Außenende des Entlastungskolbens im Abstand von dem Innenboden des Abschlussteils und der Innenrand des Abschlussteils im Abstand von der Abstufung des Ansatzes angeordnet ist, und, dass der axiale Stellweg des Abschlussteils maximal so groß ist wie jeder dieser Abstände.According to the invention, it is advantageously provided in the valve that the outer end of the relief piston is arranged at a distance from the inner bottom of the closing part and the inner edge of the closing part is arranged at a distance from the step of the shoulder, and that the axial adjustment path of the closing part is at most as large as each of these distances.

Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung aufgeführten Ausführungen des Stellventils lediglich beispielhaft, jedoch als zur Erfindung gehörend anzusehen sind.It should be pointed out once again that the configurations of the control valve listed in this description are merely examples, but are to be regarded as belonging to the invention.

Unter anderem ist es erfindungswesentlich, dass durch die Vorverdichtung der des mindestens einen Dichtungselementes oder der mehreren Dichtungselemente in Bezug auf die im Einsatz auftretenden Druck- und/oder Temperaturbedingungen das erfindungsgemäße becherförmige Stellventil-Abschlussteil diese Dichtung vollständig und schnell gegen ein verbrauchtes und nicht mehr dichtes Abschlussteil respektive Dichtungen ausgetauscht werden kann, sodass auf diese Art und Weise ein kostengünstiger und schneller Austausch dieser Teile für Stellventile, insbesondere die erfindungsgemäßen, bereitgestellt wird, sodass der normalerweise Zeit- und damit auch Kostenaufwand niedrig gehalten werden kann, was sich in wirtschaftlicher Hinsicht sehr positiv auswirkt, und oft bei der Montage auftretende Undichtigkeiten quasi vermieden werden können.Among other things, it is essential to the invention that by pre-compacting the at least one sealing element or the several sealing elements in relation to the pressure and/or temperature conditions occurring in use, the cup-shaped control valve closure part according to the invention completely and quickly replaces this seal against a used and no longer tight Closing part or seals can be replaced, so that in this way a cheap and quick replacement of these parts for control valves, in particular those according to the invention, is provided, so that the time and cost can usually be kept low, which is very economical has a positive effect, and leaks that often occur during assembly can be virtually avoided.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Regelventils und des erfindungsgemäßen Abschlussteils sind in der 2 dargestellt und werden im Folgenden - nicht beschränkend - im Einzelnen erläutert und beschrieben, während in 1 den Stand der Technik aufzeigt.Embodiments of the control valve according to the invention and the closing part according to the invention are in FIG 2 shown and are explained and described in detail below - not restrictively - while in 1 shows the state of the art.

Entsprechend der Figuren besteht das Ventil aus einem allgemein mit 50 bezeichneten Ventilgehäuse, das mit einem Ansatz 1, einem Eingangsstutzen 2 und einem Ausgangsstutzen 2' versehen ist. Der Ansatz 1 verläuft koaxial zum Ventilgehäuse und im Allgemeinen in senkrechter Richtung zu den Eingangs- und Ausgangsstutzen, die axial gegeneinander versetzt und durch den Ventilsitz 5 voneinander getrennt sind. Der eigentliche Ventilkörper 3, der in der Abbildung in seiner geschlossenen Stellung gezeigt ist, in welcher er dicht an dem Ventilsitz 5 anliegt, besteht aus mehreren in axialen Abstand zueinander angeordneten Ventilkörpern. Der Ventilkörper 5 ist an seinem oberen Ende mit einer Spindel 4 verbunden, mittels derer der Ventilkörper in axialer Richtung im Ventilgehäuse verstellbar ist, so dass das Ventil geöffnet und geschlossen werden kann (Bei Auf-Stellungen ganz geöffnet, bei Zu-Stellungen ganz geschlossen; Zwischenstellungen bei Regelventilen möglich). Der Ventilkörper besitzt an seinem unteren Ende einen Entlastungskolben 6, der aus einem Stück mit dem Ventilkörper gebildet ist. Dieser Entlastungskolben erstreckt sich durch den Ansatz 1 an dem Ventilgehäuse 50 hindurch nach außen. Sein Innendurchmesser entspricht dem größten Durchmesser der Ventilkörper 3 und ist kleiner als der Innendurchmesser des Ansatzes 1. Das untere Ende des Entlastungskolbens ist von einem allgemein becherförmig gestalteten Abschlussteil 7 umgeben, und zwar in der Weise, dass die nach außen vorstehende Stirnfläche des Entlastungskolbens in einem Abstand d von dem Boden des becherförmigen Abschlussteils angeordnet ist.According to the figures, the valve consists of a valve housing, generally designated 50, which is provided with a lug 1, an inlet connection 2 and an outlet connection 2'. The boss 1 is coaxial with the valve body and generally perpendicular to the inlet and outlet ports, which are axially offset and separated by the valve seat 5 . The actual valve body 3, which is shown in the figure in its closed position, in which it lies tightly against the valve seat 5, consists of a plurality of valve bodies arranged at an axial distance from one another. The valve body 5 is connected at its upper end to a spindle 4, by means of which the valve body can be adjusted in the valve housing in the axial direction, so that the valve can be opened and closed (fully open in open positions, completely closed in closed positions; Intermediate positions possible with control valves). The valve body has at its lower end a relief piston 6 formed in one piece with the valve body. This relief piston extends through the shoulder 1 on the valve housing 50 to the outside. Its inner diameter corresponds to the largest diameter of the valve body 3 and is smaller than the inner diameter of the extension 1. The lower end of the balancing piston is surrounded by a generally cup-shaped closing part 7, in such a way that the outwardly projecting end face of the balancing piston is in one Distance d is arranged from the bottom of the cup-shaped end part.

Das becherförmige Abschlussteil 7 greift derart weit über den Entlastungskolben 6, dass der Innenrand des Abschlussteils in einem bestimmten Abstand d' zu einer Abstufung 8 im Inneren des Ansatzes 1 angeordnet ist. Weiterhin weist das becherförmige Abschlussteil 7 an seiner Außenfläche eine Abstufung 9 und an seiner Innenfläche eine Abstufung 10 auf. Ein mit einer komplementär zu der Abstufung 9 an dem Abschlussteil ausgebildeten inneren Abstufung 11 versehener Ring 12 liegt dem becherförmigen Abschlussteil 7 von außen her an und wird durch Schrauben 20, die mit Muttern 21 gesichert sind, an der Stirnfläche des Ansatzes 1 gehaltert.The cup-shaped closing part 7 reaches so far over the relief piston 6 that the inner edge of the closing part is arranged at a specific distance d' from a step 8 inside the attachment 1. Furthermore, the cup-shaped closing part 7 has a step 9 on its outer surface and a step 10 on its inner surface. A ring 12 provided with an inner step 11 complementary to the step 9 formed on the end part abuts the cup-shaped end part 7 from the outside and is held by screws 20 which are secured with nuts 21 on the end face of the extension 1 .

Aus der 1 ist erkennbar, dass bei der gegebenen Ausbildung des Entlastungskolbens 6, des Ansatzes 1 und des Abschlussteils 7 ein offener Ringraum 17 zwischen diesen Teilen verbleibt, der mit einer Dichtung ausgefüllt ist. Diese Dichtung besteht aus mehreren Teilen, vorzugsweise von außen her zunächst aus einer Abschlussbuchse 14, die um den Entlastungskolben 6 herumgeführt ist und mit ihrem unteren Rand der inneren Abstufung 10 des becherförmigen Abschlussteils 7 aufliegt. An diese Abschlussbuchse schließt sich eine äußere Packung 15 an, der nach innen eine Distanzhülse 15 folgt. Daran anschließend ist eine innere Packung 15' vorgesehen, an welche sich eine Druckbuchse 16 anschließt, die mit einer äußeren Abstufung einer Innenstufe 18 in dem Ansatz 1 anliegt.From the 1 it can be seen that with the given design of the relief piston 6, the extension 1 and the final part 7, an open annular space 17 remains between these parts, which is filled with a seal. This seal consists of several parts, preferably from the outside first of a closure sleeve 14 which is guided around the relief piston 6 and rests with its lower edge on the inner gradation 10 of the cup-shaped closure part 7 . An outer packing 15 connects to this final socket, which is followed by a spacer sleeve 15 inwards. An inner packing 15′ is then provided, which is followed by a pressure bushing 16 which bears against an inner step 18 in the extension 1 with an outer step.

Diese Ausbildung des Entlastungskolbens und der zwischen diesem und dem Ventilgehäuse befindlichen Dichtung ermöglicht es, zu Dichtungszwecken allein Packungen zu verwenden, die ohne Einschränkung über einen großen Temperaturbereich eingesetzt werden können. Der Nachteil der Packungen, nämlich ihre über lange Betriebsdauern auftretenden Dimensionsveränderungen, ist bei der ErfindungsgemäßenThis design of the relief piston and the seal located between this and the valve housing makes it possible to use packing alone for sealing purposes, which can be used over a large temperature range without restriction. The disadvantage of the packs is their long service lives dimensional changes occurring, is in the case of the invention

Konstruktion dadurch ausgeglichen, dass das becherförmige Abschlussteil 7 mittels seines Halterungeringes 12 und der darin geführten Halterungsglieder 20 und 21 in axialer Richtung verschiebbar ist, also gegen die äußere Stirnfläche des Entlastungskolbens 6 hin. Dabei sind die Abstände d und d', sowie die Halterungsglieder 20 und 21 bzw. deren Verbindung mit dem Ansatz 1 so gewählt, dass der Stellweg des Abschlussteils 7 nicht größer als die genannten Abstände werden kann. Weiterhin werden, bedingt durch die Druckverteilung, zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilgehäuse Entlastungsräume gebildet, zu denen auch der zwischen dem Abschlussteil 7 und der Stirnfläche des Entlastungskolbens 6 bestehende Raum gehört, so dass das Ventil leichter von seiner Spindel 4 her verstellbar ist.Construction compensated in that the cup-shaped end part 7 can be displaced in the axial direction by means of its retaining ring 12 and the retaining members 20 and 21 guided therein, ie against the outer end face of the relief piston 6 . The distances d and d′, as well as the mounting members 20 and 21 or their connection to the attachment 1 are selected in such a way that the travel of the closing part 7 cannot become greater than the distances mentioned. Furthermore, due to the pressure distribution, relief spaces are formed between the valve body and the valve housing, which also includes the space existing between the closing part 7 and the end face of the relief piston 6, so that the valve can be adjusted more easily from its spindle 4.

Die Abdichtung des Entlastungskolbens ist nach außen mittels mehrerer statischer Abdichtungen 17 und mehrerer dynamischer Dichtungen 23 realisiert, wobei die statischen und dynamischen Dichtungen in radialer Richtung des Entlastungskolbens unmittelbar, in diesem Fall paarweise, aufeinander liegen und in dieser speziellen Ausführungsform mehrerer solcher Paare in axialer Richtung des Entlastungskolben angeordnet sind, wobei es sich bei den statischen Dichtung um Graphit-Dichtungen in Form von Graphitringen handelt und es sich bei den dynamischen Dichtung um Kohlegeflechtpackung-Dichtungen, die ringförmig ausgestaltet sind, handelt. Mit dieser sehr spezifischen Ausgestaltung ist es zum einen möglich, relativ geringe Reibwerte zwischen den dynamischen Dichtungen 23 und dem Entlastungskolben 6 auf der einen Seite zu realisieren und andererseits bei diesbezüglicher Verschraubung des Topfes 7 mittels der Elemente 20 und 21 und einem bestimmten Anzugsmoment dann quasi auf eine synergetische Art und Weise trotz der relativ geringen Reibwerte zwischen Entlastungskolben 6 und dynamischer Dichtung durch die statische Stabilisierung der statischen Dichtungen 17 eine entsprechend hohe und zuverlässige Dichtung zu erreichen.The balancing piston is sealed to the outside by means of a plurality of static seals 17 and a plurality of dynamic seals 23, the static and dynamic seals lying directly on top of one another in the radial direction of the balancing piston, in this case in pairs, and in this special embodiment, a plurality of such pairs in the axial direction of the unloading piston, the static seals being graphite seals in the form of graphite rings and the dynamic seals being carbon mesh packing seals which are annular in shape. With this very specific configuration, it is possible on the one hand to achieve relatively low coefficients of friction between the dynamic seals 23 and the balancing piston 6 on the one hand and on the other hand with the pot 7 being screwed on in this respect by means of the elements 20 and 21 and a specific tightening torque a synergetic way to achieve a correspondingly high and reliable seal through the static stabilization of the static seals 17 despite the relatively low coefficients of friction between the relief piston 6 and the dynamic seal.

Die Bauteile 18 stellen metallische Führungsringe dar, Bauteil 13 ist ein metallischer Spacer, Bauteil 19 eine statische Graphitdichtung. Diese Bauteile tragen mit zu einer weiteren Abdichtungsleistung bei.The components 18 represent metal guide rings, component 13 is a metal spacer, component 19 is a static graphite seal. These components contribute to further sealing performance.

Die Dichtungen werden üblicherweise bei Drücken bis zu ca. 700 bar bei Temperaturen im Bereich von + 10 Grad Celsius bis + 60 Grad Celsius (Raumtemperaturen) vorverdichtet für Betriebsdrücke (also Einsatzdrücke) bis ca. + 350 bar und für Betriebstemperaturen von + 10 Grad Celsius bis zu ca. + 350 Grad Celsius (beispielsweise bei Kraftwerken), insbesondere bis zu + 60 Grad Celsius.The seals are usually pre-compressed at pressures of up to approx. 700 bar at temperatures in the range of +10 degrees Celsius to +60 degrees Celsius (room temperatures) for operating pressures (i.e. application pressures) of up to approx. +350 bar and for operating temperatures of +10 degrees Celsius up to approx. + 350 degrees Celsius (e.g. in power plants), in particular up to + 60 degrees Celsius.

Die Armaturen mitsamt ihren Dichtungen werden aus sicherheitsbedingten Gründen bei Raumtemperaturen im Bereich von + 10 Grad Celsius bis + 60 Grad Celsius bis ca. 700 bar geprüft.For safety reasons, the fittings and their seals are tested at room temperatures ranging from +10 degrees Celsius to +60 degrees Celsius up to approx. 700 bar.

Bei auftretenden Undichtigkeiten wird das Abschlussteil 7 vom Stellventil durch Lösen der Elemente 20 und 21 vom Stellventil abgenommen und durch ein neues und unverbrauchtes Abschlussteil 7 ersetzt, um durch Festziehen der Elemente 20 und 21 wieder einen sicheren Sitz am Stellventil zu realisieren.If leaks occur, the closing part 7 is removed from the control valve by loosening the elements 20 and 21 from the control valve and replaced by a new and unused closing part 7 in order to achieve a secure fit on the control valve again by tightening the elements 20 and 21.

Auf diese relativ einfache Art und Weise - nämlich durch den Austausch der kompletten Baueinheit, also dem erfindungsgemäßen becherförmigen Stellventil-Abschlussteil - gelingt ein schneller und somit kostengünstiger Austausch der betroffenen und undicht gewordenen Dichtungselemente ohne die Hinzuziehung von hochspezialisierten Fachkräften.In this relatively simple way - namely by replacing the entire assembly, i.e. the cup-shaped control valve closing part according to the invention - a faster and thus more cost-effective replacement of the affected and leaking sealing elements is possible without the involvement of highly specialized specialists.

Claims

Cup-shaped control valve closing part (7), with at least one sealing element (15, 15'), this sealing the control valve against leaks by means of the at least one sealing element (15, 15') when it is mounted on a control valve, the at least one sealing element ( 15, 15') is precompressed, the cup-shaped control valve closing part (7) having at least one static sealing element (14, 16) and at least one dynamic sealing element (15, 15'), characterized in that a.) the at least one sealing element (15, 15') is a graphite packing element and a carbon mesh packing packing element, or b.) the at least one packing element (15, 15') is a carbon mesh packing packing element.

final part after claim 1 , characterized in that the pre-compression of the at least one sealing element (15, 15') is carried out up to twice the pressure in relation to the pressure conditions in use and/or the pre-compression of the at least one sealing element (15, 15') is carried out at room temperature.

Final part after one of Claims 1 until 2 , characterized in that the pressure conditions in use are pressures of 1 bar to 400 bar and/or the temperature conditions in use are temperatures of 0 °C to +350 °C.

Final part after one of Claims 1 until 3 , characterized in that all sealing elements (14, 15, 15 ', 16) under the pressure and/or temperature conditions of a mission are precompacted.

Final part after one of Claims 1 until 4 , characterized in that this is designed to seal, in particular a relief piston (6), a control valve, in particular a control valve claim 8 .

Method for sealing a control valve, characterized in that a closing part according to one of Claims 1 until 5 is used.

Use of a final part according to one of Claims 1 until 5 for sealing a control valve and/or as a complete replacement part of a control valve.

Control valve, characterized in that this is a closing part according to one of Claims 1 until 5 having.