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Die
Erfindung betrifft ein geschmiedetes Ventilgehäuse der im Oberbegriff des
Hauptanspruchs spezifizierten Art.
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Bekannt
sind geschmiedete Ventilgehäuse (DE
PS 31 07 015, DE PS 30 30 747) deren Innenräume durch Schmieden erzeugt
werden. Die beiden miteinander fluchtenden Anschlusskanäle werden durch
spanende Bearbeitung hergestellt. Um die beiden Innenräume schmieden
zu können,
weisen die Ventilgehäuse
beidseitig große
Seitenöffnungen
auf. Sie werden durch entsprechend großformatige Deckel verschlossen.
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Die
großen
Deckel haben sich allerdings dort als nachteilig erwiesen, wo ein
schlagartiges Öffnen und
Schließen
des Ventils gefordert wird. Beim schlagartigen Schließen treten
Druckstöße im Ventilgehäuse auf.
Dabei ist es zu Leckagen zwischen den großformatigen Deckeln und dem
Ventilgehäuse
gekommen. Ein solches schlagartiges Öffnen und Schließen des
Ventils ist beispielsweise beim Abschlammen von Dampfkesseln erforderlich.
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Ein
anderes geschmiedetes Ventilgehäuse (DE
OS 27 20 570) weist eine wesentlich kleinere Seitenöffnung auf.
Neben den Anschlusskanälen werden
auch die Innenräume
des Ventilgehäuses komplett
durch spanende Bearbeitung erzeugt. Die Verbindung zwischen den
Anschlusskanälen
und den beiden Innnenräumen
erfolgt jeweils über
drei nebeneinander angeordnete Verbindungsbohrungen, die einander
teilweise überlappen.
Um drei überlappende
Verbindungsbohrungen mit einem ausreichenden Durchflussquerschnitt
realisieren zu können,
sind die Anschlusskanäle
innen zu den Verbindungsbohrungen hin konisch erweitert.
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Durch
die konische Erweiterung der Anschlusskanäle und die relativ hohe Anzahl
von sechs Verbindungsbohrungen hat sich die Bearbeitung dieser Ventilgehäuse als
sehr aufwändig
erwiesen. Einen gravierenden Nachteil stellt auch die Überlappung
der Verbindungsbohrungen dar. An den Kanten der Überlappung bildet sich sehr
leicht störender Grat.
Seine Entfernung bereitet erhebliche Probleme.
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An
einem weiteren geschmiedeten Ventilgehäuse (US PS 2 998 919) sind
die Innenräume
mit seitlichem Achsversatz zu den Anschlusskanälen angeordnet. Die Anschlusskanäle, die
Innenräume
und auch die zwischen dem einen Anschlusskanal und dem tiefer gelegenen
Innenraum schräg
verlaufende Verbindungsbohrung sind sämtlich durch spanende Bearbeitung
erzeugt. Die Verbindungsbohrung wird von dem Anschlusskanal aus
gebohrt. Ihr Durchmesser ist gegenüber dem des Anschlusskanales
deutlich reduziert. Dementsprechend ist auch die Durchflussleistung
des Ventilgehäuses
gering.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilgehäuse der
eingangs genannten Art zu schaffen, das wahlweise als Ausführung für geringere
Durchflussleistung oder als Ausführung
für größere Durchflussleistung
gefertigt werden kann. Ein kleiner Durchmesser der Seitenöffnung soll
dabei möglich
sein.
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Diese
Aufgabe wird sowohl durch die im Anspruch 1 als auch durch die im
Nebenanspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst.
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Der
Anspruch 1 sieht eine Verbindungsbohrung zwischen dem ersten Anschusskanal
und dem ersten Innenraum vor. Das Werkzeug zum Bohren der Verbindungsbohrung
wird schräg
durch die Seitenöffnung
in den ersten Innenraum geführt.
Die Verbindungsbohrung wird von dort bis in den ersten Anschlusskanal
gebohrt. Die Seitenöffnung
des Ventilgehäuses
kann in ihrem Querschnitt klein gehalten werden. Der für den Einbau
der Ventilinnenteile – z. B.
Ventilsitz, Verschlussteil – benötigte Durchlassquerschnitt
bestimmt die Größe der Seitenöffnung, nicht
der Durchmesser des Innenraums. Diese Lösung ist insbesondere für Einsatzfälle mit
geringerer Durchflussleistung gedacht.
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Die
Merkmale des Nebenanspruchs 3 ermöglichen ein Ventilgehäuse größerer Durchflussleistung,
da der erste Anschlusskanal und der erste Innenraum durch zwei schräg angeordnete
Verbindungsbohrungen miteinander verbunden sind. Die Fertigung der
beiden Bohrungen von unterschiedlichen Seiten aus sowie ihre unterschiedliche
Positionierung vermeidet eine Überlappung
beider Verbindungsbohrungen. Durch die Gestaltung der beiden Verbindungsbohrungen
entsprechend Anspruch 4 erfährt
der Durchflussquerschnitt durch die Verbindungsbohrungen keine Einengung.
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Eine
besonders fertigungsgünstige
Anordnung der durch die Seitenöffnung
gebohrten Verbindungsöffnung
geben die Ansprüche
2 und 5 an. Im Bereich der Seitenöffnung steht der größtmögliche Freiraum
für das
Bohrwerkzeug zur Verfügung.
Im Anschlusskanal kommt es, sofern zwei Verbindungsbohrungen vorgesehen
sind, zu keiner Überlappung.
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Eine
besonders fertigungsgünstige
Anordnung der durch den Anschlusskanal gebohrten Verbindungsöffnung gibt
der Anspruch 6 an. Die Merkmale des Anspruchs 7 ergeben eine besonders
großflächige Verbindung
zwischen der Verbindungsbohrung und dem Innenraum.
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Die
außermittige
Anordnung der Innenräume nach
Anspruch 8 führt
zu einem im Verhältnis
zur Baulänge
des Ventilgehäuses
(Baulänge
= Länge vom äußeren Ende
des ersten Anschlusskanals zum äußeren Ende
des zweiten Anschlusskanals) besonders großen Anteil an Baulänge im Bereich
der Verbindungsbohrungen. Dies ermöglicht einen flachen Winkel
und dadurch einen großen
Durchmesser der ersten Verbindungsbohrung ohne Überschneidung mit der Seitenöffnung oder
der Durchgangsbohrung in der Trennwand. Hierfür sind auch die Merkmale des
Anspruchs 9 von Vorteil.
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Anspruch
10 betrifft eine Ausführung
des Ventilgehäuses
mit angeschweissten Anschlussflanschen. Es ist ein Lagerflansch
für eine
Betätigungseinrichtung
vorgesehen. Trotz der asymmetrischen Bauform des Ventilgehäuses ist
im Bereich des Lagerflansches ausreichend Freiraum für die Flanschschraube
des Anschlussflansches vorhanden.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen geschmiedeten
Ventilgehäuses
in fertig bearbeitetem Zustand dargestellt. Es zeigt
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1 das
Ventilgehäuse
in Vorderansicht, die Anschlusskanäle und Verbindungsbohrungen
in Strichlinie und gedachte Verlängerungen
der Verbindungsbohrungen nach außen in Strich-Punkt-Linie,
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2 das
Ventilgehäuse
in Seitenansicht, die Verbindungsbohrungen in Strichlinie,
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3 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 3–3,
die Anschlusskanäle
und Verbindungsbohrungen in Strichlinie,
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4 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 4–4,
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5 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 5–5,
die Verbindungsbohrungen in Strichlinie,
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6 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 6–6,
die Verbindungsbohrungen in Strichlinie,
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7 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 7–7,
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8 das
Ventilgehäuse
im Schnitt 8–8
in anderem Maßstab,
mit Einbauteilen und Anschlussflanschen, und
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9 das
Ventilgehäuse
aus 8 in Draufsicht.
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Das
Ventilgehäuse
weist zwei miteinander fluchtende Anschlusskanäle 1, 2 (1, 3, 4, 6)
sowie zwei Innenräume 3, 4 (3, 5, 8)
auf. Die lotrechte Längsachse 5 der
Innenräume 3, 4 verläuft quer
zur Längsachse 6 der Anschlusskanäle 1, 2.
Zwischen beiden Innenräumen 3, 4 befindet
sich eine Trennwand 7 mit einer gegenüber den Innenräumen 3, 4 verengten
Durchgangsbohrung 8 für
einen Ventilsitz (8). Das Ventilgehäuse weist
am trennwandfernen Ende des unteren, ersten Innenraums 3 eine
erste Seitenöffnung 9 mit
einem Einschraubgewinde 10 auf (3, 5, 7, 8).
Eine zweite Seitenöffnung 11 ist
am trennwandfernen Ende des oberen, zweiten Innenraums 4 im
Ventilgehäuse
vorgesehen (3, 5, 8).
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Die
Innenräume 3, 4,
die Seitenöffnungen 9, 11 und
die Durchgangsbohrung 8 fluchten miteinander. Sie haben
also gemeinsam die Längsachse 5. Dabei
sind sie mit seitlichem Achsversatz zu den Anschlusskanälen 1, 2 angeordnet
(2, 5, 6, 7).
Die Längsachsen 6 und 5 verlaufen also
mit seitlichem Abstand zueinander. Die Längsachse 5 ist außerdem auch
in Richtung der Längsachse 6,
also in Längsrichtung
des Ventilgehäuses außermittig
im Ventilgehäuse
angeordnet (1, 3, 4, 6).
Die Längsachse 5 hat
zum äußeren Ende
des ersten Anschlusskanals 1 einen größeren Abstand als zum äußeren Ende
des zweiten Anschlusskanals 2. Die Innenräume 3, 4 weisen
also gegenüber
der Gehäusemitte
einen Versatz zum äußeren Ende
des zweiten Anschlusskanals 2 hin auf.
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Der
obere Innenraum 4 ist im wesentlichen höhengleich mit dem zweiten Anschlusskanal 2 angeordnet.
Aufgrund des Achsversatzes mündet
der zweite Anschlusskanal 2 tangential in den oberen Innenraum 4 ein
(3–5).
Der Achsversatz der Längsachsen 5, 6 ist
so, dass die zwischen dem oberen Innenraum 4 und dem zweiten
Anschlusskanal 2 bestehende Tangentialöffnung 12 (3, 4)
im wesentlichen dem Durchflussquerschnitt des zweiten Anschlusskanals 2 entspricht.
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Der
untere Innenraum 3 ist mit Abstand unterhalb der Längsachse 6 der
Anschlusskanäle 1, 2 angeordnet.
Der erste Anschlusskanal 1 und der untere Innenraum 3 sind über zwei
zu den Längsachsen 5, 6 schräg im Ventilgehäuse angeordnete
Verbindungsbohrungen 13, 14 miteinander verbunden (1–3, 5, 6).
Die zweite, längere Verbindungsbohrung 14 verläuft in einem
flacheren Winkel zur Längsachse 6 als
die erste, kürzere
Verbindungsbohrung 13.
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Die
erste Verbindungsbohrung 13 wird vom ersten Innenraum 3 aus
gefertigt. Dazu wird das Bohrwerkzeug von außen schräg durch die erste Seitenöffnung 9 geführt. Die
zweite Verbindungsbohrung 14 wird vom ersten Anschlusskanal 1 aus
gefertigt, in den das Bohrwerkzeug schräg von außen eingeführt wird. In 1 veranschaulichen
durch Strich-Punkt-Linien
symbolisierte gedachte Verlängerungen
der Verbindungsbohrungen 13, 14 die Fertigungsrichtungen.
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Die
zweite Verbindungsbohrung 14 erstreckt sich vom Anschlusskanal 1 aus
in Richtung der Längsachse 6 (2, 5, 6)
schräg
nach unten zum ersten Innenraum 3. Sie endet mit radialem Abstand
neben der ersten Seitenöffnung 9 (5, 7).
Der erste Innenraum 3 weist im Einmündungsbereich der zweiten Verbindungsbohrung 14 eine
seitliche, gegenüber
der ersten Seitenöffnung 9 radial
nach außen
vorspringende Erweiterung 15 auf, in die die zweite Verbindungsbohrung 14 tangential einmündet (3, 5–7).
Die zwischen dem ersten Innenraum 3 und der zweiten Verbindungsbohrung 14 bestehende
Tangentialöffnung 16 (3, 4)
entspricht im wesentlichen dem Durchflussquerschnitt der zweiten
Verbindungsbohrung 14.
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Die
erste Verbindungsbohrung 13 verläuft nicht nur schräg nach unten.
Sie ist zugleich zur Längsachse 6 der
Anschlusskanäle 1, 2 in
Richtung des Achsversatzes der Längsachsen 6, 5 geschwenkt
und auf die Längsachse 5 in
der Seitenöffnung 9 gerichtet
(2, 5, 6). An ihrem
anschlusskanalseitigen Ende ist die erste Verbindungsbohrung gegenüber dem
ersten Anschlusskanal 1 so seitlich versetzt, dass sie
im wesentlichen tangential in den Anschlusskanal 1 einmündet (6).
Die zwischen dem ersten Anschlusskanal 1 und der ersten Verbindungsbohrung 13 bestehende
Tangentialöffnung 17 (4)
entspricht im wesentlichen dem Durchflussquerschnitt der ersten
Verbindungsbohrung 13. Dabei kommt es zu keiner Überschneidung der
beiden Verbindungsbohrungen 13, 14 (6). An
ihrem anderen Ende mündet
die erste Verbindungsbohrung 13 in den oberen, trennwandnahen Bereich
des ersten Innenraums 3 ein (3, 5).
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Durch
die außermittige
Anordnung der Längsachse 5 und
mit ihr der Durchgangsbohrung 8 sowie Seitenöffnung 9 kann
die erste Verbindungsbohrung 13 bei kurzer Baulänge des
Ventilgehäuses (Baulänge = Länge zwischen
den äußeren Enden beider
Anschlusskanäle)
einen besonders großen Durchmesser
erhalten, ohne dass es zu Überschneidungen
mit der Durchgangsbohrung 8 in der Trennwand 7 oder
mit dem Einschraubgewinde 10 der Seitenöffnung 9 kommt. Auch
die zweite Verbindungsbohrung 14 kann einen besonders großen Durchmesser
haben, ohne die Wandung des ersten Anschlusskanals 1 an
dessen äußerem Ende
zu schneiden. Beide Verbindungsbohrungen 13, 14 haben etwa
den gleichen Durchmesser. Sie weisen zusammen einen Durchflussquerschnitt
auf, der im wesentlichem dem des ersten Anschlusskanals 1 entspricht.
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Die
Innenkontur des Ventilgehäuses
wird durch spanende Bearbeitung erzeugt. Der obere, zweite Innenraum 4 steht
unmittelbar mit dem zweiten Anschlusskanal 2 in Verbindung,
wobei der volle Durchflussquerschnitt des Anschlusskanals 2 bis
in den Innenraum 4 gegeben ist. Der erste Innenraum 3 steht über die
beiden schräg
im Ventilgehäuse
angeordneten Verbindungsbohrungen 13, 14 mit dem
Anschlusskanal 1 in Verbindung. Auch dort ist der volle Durchflussquerschnitt
des Anschlusskanal 1 bis in den ersten Innenraum 3 vorhanden.
Das Ventilgehäuse
bietet damit eine hohe Durchflussleistung.
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In
den 8 und 9 ist das Ventilgehäuse zu einem
Ventil komplettiert. Hierzu ist durch die erste Seitenöffnung 9 hindurch
eine Sitzbuchse 18 mit einem Ventilsitz 19 fest
und dicht in die Durchgangsbohrung 8 der Trennwand 7 eingesetzt.
Durch die erste Seitenöffnung 9 wurde
außerdem
ein hubbewegliches Verschlussteil 20 in den unteren, ersten Innenraum 3 eingebaut.
Die erste Seitenöffnung 9 ist durch
einen in das Einschraubgewinde 10 eingeschraubten Verschluss-Stopfen 21 druck-
und mediumdicht verschlossen. Die Unterkante des Verschluss-Stopfens 21 ragt
dabei nicht nach unten über die
Anschlussflansche 22, 23 hinaus: Dies wird durch die
außermittige
Anordnung der Längsachse 5 begünstigt.
Das Ventil kann so unmittelbar über
dem Fußboden
montiert werden, was in manchen Einsatzfällen, z. B. dem Abschlammen
von Dampfkesseln, von großem
Vorteil ist.
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Das
Verschlussteil 20 weist einen Betätigungsschaft 24 auf,
der durch die zweite Seitenöffnung 11 aus
dem Ventilgehäuse
herausragt. In der zweiten Seitenöffnung 11 umgibt eine
Dichtungspackung 25 den Betätigungsschaft 24 druck-
und mediumdichtend. Die dafür
notwendige Vorspannung der Dichtungspackung 25 wird durch
eine auf das Ventilgehäuse
aufgeschraubten Kappe 26 ausgeübt. Die Dichtungspackung 25 bestimmt
den Durchmesser der zweiten Seitenöffnung 11. Er ist
dementsprechend klein. Der für
den Einbau der Sitzbuchse 18 und des Verschlussteils 20 benötigten Durchlassquerschnitt
bestimmt im wesentlichen den Durchmesser der ersten Seitenöffnung 9 und
damit auch des Verschluss-Stopfens 21, sodass auch die
erste Seitenöffnung 9 im
Durchmesser klein sein kann.
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Im
Bereich der zweiten Seitenöffnung 11,
unterhalb der Kappe 26 ist das Ventilgehäuse außen mit einem
Lagerflansch 27 (1, 9)
zur Anbringung einer Betätigungseinrichtung
(nicht dargestellt) versehen. An die Enden des Ventilgehäuses sind zwei
mit den Anschlusskanälen 1, 2 fluchtende
Anschlussflansche 22, 23 angeschweisst. Der sich
in Richtung der Längsachse 6 der
Anschlusskanäle 1, 2 erstreckende
Lagerflansch 27 weist auf seiner dem nähergelegenen Anschlussflansch 23 zugewandten Seite
eine seitliche Aussparung 28 im Bereich der dortigen Flanschschraube 29 des
Anschlussflansches 23 auf (9). Trotz
der asymmetrischen Gestaltung des Ventilgehäuses ist daher ausreichend Freiraum
für die
Flanschschraube 29 vorhanden.
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Das
Ventilgehäuse
muss nicht zwingend mit Anschlussflanschen versehen sein. Es kann
beispielsweise auch an den stutzenförmigen Enden der beiden Anschlusskanäle 1, 2 mit
einer Rohrleitung verschweißt
werden. Anstelle eines ersten Innenraums 3 mit sichelförmiger Erweiterung 15 (7) könnte der
Innenraum 3 in einem größeren Durchmesser
ausgeführt
werden. Der Durchmesser wäre so
groß,
dass er die radiale Tiefe der Erweiterung 15 mit einschließt. Der
erste Innenraum 3 ließe
sich dabei gegenüber
der ersten, unteren Seitenöffnung 9 exzentrisch
versetzt anordnen, und zwar zur zweiten Verbindungsbohrung 14 hin.
Im Ausführungsbeispiel ist
das Ventilgehäuse
mit den beiden Verbindungsbohrungen 13, 14 gezeigt.
Für Einsatzfälle mit
einer beschränkten Durchflussleistung
ist es durchaus möglich,
das Ventilgehäuse
mit nur einer der beiden Verbindungsbohrungen 13 oder 14 zu
fertigen.
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Wenngleich
die Beschreibung auf einer Betrachtung bei lotrechter Längsachse 5 und
untenliegendem ersten Innenraum 3 basiert, ist der Einbau des
Ventilgehäuses
keineswegs auf diese Lage beschränkt.
Das Ventilgehäuse
kann für
den Einbau in jede den jeweiligen Erfordernissen entsprechende Lage
gedreht werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
befinden sich das Verschlussteil 20 und die Dichtungspackung 25 auf unterschiedlichen
Seiten vom Ventilsitz 19. Besteht diese Forderung nicht,
kann der Betätigungsschaft 24 vom
Verschlussteil 20 aus durch den ersten Innenraum 3 und
die erste Seitenöffnung 9 nach
außen geführt werden.
Der Verschluss-Stopfen 21 wäre durch ein Aufnahme für die Dichtungspackung 25 oder
eine andere geeignete Schaftdichtung zu ersetzen. Bei einer solchen
Ausführung
erübrigt
sich die zweite Seitenöffnung 11.
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- 1
- Anschlusskanal
- 2
- Anschlusskanal
- 3
- Innenraum
- 4
- Innenraum
- 5
- Längsachse
- 6
- Längsachse
- 7
- Trennwand
- 8
- Durchgangsbohrung
- 9
- Seitenöffnung
- 10
- Einschraubgewinde
- 11
- Seitenöffnung
- 12
- Tangentialöffnung
- 13
- Verbindungsbohrung
- 14
- Verbindungsbohrung
- 15
- Erweiterung
- 16
- Tangentialöffnung
- 17
- Tangentialöffnung
- 18
- Sitzbuchse
- 19
- Ventilsitz
- 20
- Verschlussteil
- 21
- Verschluss-Stopfen
- 22
- Anschlussflansch
- 23
- Anschlussflansch
- 24
- Betätigungsschaft
- 25
- Dichtungspackung
- 26
- Kappe
- 27
- Lagerflansch
- 28
- Aussparung
- 29
- Flanschschraube