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Selbsttätiges Ventil für Pumpen Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges
Ventil für Pumpen, mit einem kegeligen Verschlußstück, einem festen Ventilsitzring
und einem diesen umgebenden und mit ihm formschlüssig verbundenen Dichtungsring,
der sowohl an seiner dem Verschlußstück zugewandten als auch an seiner entgegengesetzten
Seite je eine flanschförmige Dichtungslippe trägt und dessen Dichtungsfläche über
die Sitzfläche des festen Sitzringes hinausragt, wobei der Dichtungsring durch einen
zwischen den Dichtungslippen angeordneten, starren Haltering auf dem Sitzring festgehalten
wird.
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Bei selbsttätigen Ventilen dieser Art, die vornehmlich in Schlammpumpen,
Zementierpumpen, Wasserpumpen usw. verwendet werden, besteht die Gefahr, daß der
Dichtungsring bei Aufsitzen des Verschlußstückes am festen Ventilsitzring von diesem
rundum abgehoben wird. Der dabei entstehende Ringspalt füllt sich bald mit Schmutz,
wodurch einerseits ein einwandfreies Dichten in Frage gestellt und andererseits
der Dichtungsring in kurzer Zeit zerstört wird. Darüber hinaus wird bei solchen
Ventilen auch das Verschlußstück und der feste Sitzring stark beansprucht, da der
zurückweichende Dichtungsring die Bewegung des Verschlußstückes nicht wirksam dämpfen
kann. Es sind zwar Ventile bekannt, bei welchen der Dichtungsring durch einen zwischen
den Dichtungslippen angeordneten, starren Haltering auf dem Sitzring festgehalten
wird, doch handelt es sich dabei um einen Haltering mit rundem Querschnitt, welcher
den Dichtungsring gegen eine kegelförmige, sich in Richtung auf die Sitzfläche erweiternde
Mantelfläche des Sitzringes preßt und folglich nicht verhindern kann, daß der Dichtungsring
im Bereiche der Sitzfläche vom Sitzring abgehoben wird.
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Bei dem Ventil nach der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch vermieden,
daß als Haltering ein Band vorgesehen ist, und der Sitzring einen in den Dichtungsring
eingreifenden Ringwulst aufweist, den der Haltering nach beiden Seiten überragt.
Dadurch erstreckt sich die Wirksamkeit des Halteringes annähernd bis zu der Ebene,
in welcher die Stoßfuge zwischen der Sitzfläche des festen Sitzringes bzw. des Dichtungsringes
liegt, so daß beim Aufsitzen des Verschlußstückes lediglich der Rand der Dichtungslippe
zurückgebogen, der Dichtungsring selber jedoch vom Ventilsitzring nicht abgehoben
wird. In Gegenteil wird der den Ventilsitzring unmittelbar umgebende Teil des Dichtungsringes
beim Aufsizten des V erschlußstückes in den zwischen dem Ventilsitzring und dem
Haltering gebildeten und zufolge des Ringwulstes sich nach unten verjüngenden Kanal
gedrückt und dabei verdichtet, so daß einerseits eine stärkere Anpressung des Dichtungsringes
gegen den Ventilsitzring und andererseits eine wirksame Dämpfung der Schließbewegung
des Verschlußstückes entsteht. Dadurch wird einerseits die Betriebssicherheit und
die Lebensdauer der Ventile und folglich auch der Pumpe erhöht werden und andererseits
kann das Ventil höheren Belastungen standhalten, beispielsweise bei höheren Drücken
arbeiten, was bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei Tiefbohrungen von ausschlaggebender
Bedeutung ist. Und schließlich wirkt der Dichtungsring als Polster, das den ungedämpften
Aufschlag des Verschlußstückes am Ventilsitzring verhindert, wodurch eine merkbare
Senkung des bei Ventilen dieser Art sonst sehr hohen Geräuschpegels erzielt wird.
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In einer besonderen Ausführung ist der öffnungswinkel der Dichtfläche
des Dichtungsringes kleiner als jener der Sitzfläche des festen Sitzringes. Dadurch
entsteht ein Druckunterschied an beiden Seiten der Dichtungslippe, sobald deren
Rand das Verschlußstück berührt. Zufolge dieses Druckunterschiedes wird die Dichtungslippe
gegen das sich senkende Verschlußstück gedrückt, so daß letzten Endes das
Fördermedium
selbst zur Dämpfung der Schließbewegung des Versehlußstückes beiträgt.
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In der Zeichnung sind eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
und eine Variante dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein Pumpenventil, in den Fig.
2 bis 4 ist ein Teil des Ventils gemäß der Fig. 1 in verschiedenen Phasen der Schließbewegung
des Verschlußstückes dargestellt, und schließlich zeigt Fig. 5 eine Variante.
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Gemäß der Fig. 1 ist ein metallener Ventilsitzring 4
zwischen
einer Druckkammer 2 und einer Saugkammer 3 eines nicht näher dargestellten
Pumpengehäuses in die Bohrung einer Wandung 1 eingepreßt. Das in der Zeichnung
obere, aus der Bohrung herausragende, abgesetzte Ende des Ventilsitzringes
4 ist an der Stirnseite mit einer kegeligen Sitzfläche 10 und in der
Absetzung mit einem Ringwulst 18 versehen, welcher in eine Ausnehmung eines
in der Absetzung angeordneten und den Ventilsitzring satt umschließenden Dichtungsringes
13 aus Gummi oder einem ähnlichen Material eingreift. An beiden Stirnseiten
des Dichtungsringes 13 sind kegehge Dichtflächen 12
und 12 a
angeordnet. Die Dichtfläche 12 umgibt die Sitzfläche 10 und bildet
dabei deren stufenartig leicht erhöhte Fortsetzung. Wie in der Zeichnung angedeutet,
hat die Dichtfläche 12 einen etwas kleineren Öffnungswinkel als die Sitzfläche
10 des festen Ventilsitzringes 4. Die Dichtfläche 12 a liegt
an einer kegeligen Schulter 15 des Ventilsitzringes dicht auf. Am äußeren
Umfang des Dichtungsringes ist zwischen zwei flanschförmigen Lippen 14 und
14 a eine Ringnut 17 vorhanden, in welcher ein geschlossener, starrer,
am Dichtungsring 13 satt aufliegender Haltering 16 angeordnet ist. Der Haltering
16 überragt den Ringwulst 18 nach beiden Seiten und erstreckt sich dabei
bis in die Nähe der mit 19 und 19 a bezeichneten Rückseiten der Lippen
14 bzw. 14a.
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Ein mit einer kegelförmigen Dichtfläche 11 versehenes, tellerförmiges
Verschlußstück 8 ist unter anderem mittels eines sich axial durch den Ventilsitzring
4 erstreckenden Schaftes 7 in einer Führungshülse 6 geführt,
die am Ende eines vom Ventilsitzring 4 sich radial erstreckenden Armes 5
angeordnet und mit einem Hülseneinsatz 6 a aus einem nachgiebigen Material ausgerüstet
ist. In der Schließlage wird das Verschlußstück 8 durch eine Ventilfeder
9
auf seinen Sitz gedrückt, wobei die Fläche 11
des Verschlußstückes
auf der Sitzfläche 10 des Ventilsitzringes abgestützt ist und mit
der Dichtfläche 12 des Dichtungsringes 13 dichtend zusammen wirkt.
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Unter der Wirkung des aus der Saugkammer 3 in die Druckkammer
2 überströmenden Fördermediums wird nun das Verschlußstück 8 aus seiner
Schließstellung selbsttätig in die geöffnete Stellung gemäß der Fig. 1 gebracht.
Die durch die Feder 9 unterstützte Schließbewegung erfolgt beim Hubwechsel der Förderpumpe.
Das mit relativ hoher Geschwindigkeit sich in Richtung des Ventilsitzringes bewegende
Verschlußstück berührt zunächst mit seiner Dichtfläche 11 die Randkante der Lippe
14 des Dichtungsringes 13, wodurch die Druckkammer von der Saugkammer hydraulisch
getrennt wird. Unter der Wirkung des in der Druckkammer 2 gegenüber der Saugkammer
3 nunmehr herrschenden höheren Drukkes, welcher auf der Rückseite
19 der Lippe 14 wirksam ist, wird diese Lippe gegen das Verschlußstück
8 bzw. dessen Dichtfläche gepreßt. Dadurch wird die Schließbewegung des Verschlußstückes
bereits gedämpft. Allmählich kommt die Dichtfläche 11
des Verschlußstückes
mit der ganzen, gegenüber der Sitzfläche 10 leicht erhöhten Dichtfläche
12 des Dichtungsringes 13 in Be@iihrung. Dank dem Haltering
16
wird dabei der den Ventilsitzring umschließende Teil des Dichtungsringes
nicht nach außen gebogen und vom Ventilsitzring abgehoben, vielmehr wird
dieser Teil in die sich in der Zeichnung nach unten verjün-
gende Ringnut
zwischen dem Haltering und dem Ringwulst 18 hineingepreßt und dabei verdichtet.
Unter diesen Umständen wirkt der Dichtungsring 13
als Polster und verhindert,
daß das Verschlußstück 8
auf die Sitzfläche 10 hart aufschlägt. Unter der
Wirkung des in der Druckkammer 2 herrschenden und auf der Rückseite 19 a der Lippe
14 a wirkenden Druckes wird der Dichtungsring 13 gleichzeitig mit seiner
Dichtfläche 12 a auf die Fläche 15 des Ventilsitzringes gedrückt.
Dank dem Umstand, daß die beiden Dichtflächen 12 a und 12 des
Dichtungsringes 13 den gleichen Öffnungswinkel aufweisen, kann der Dichtungsring
nach Abnützung der Dichtfläche 12
umgekehrt und weiter verwendet werden. Einzelne
Phasen der Schließbewegung des Verschlußstückes 8 sind in der vorstehend angeführten
Reihenfolge in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt.
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Die Variante gemäß der Fig. 5, in welcher übrigens gleiche Teile mit
dem gleichen Zeichen versehen sind, unterscheidet sich vom vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel lediglich durch die Form des Ringwulstes 20, ferner dadurch,
daß die äußere Randkante der Sitzfläche 10 des Ventilsitzringes
4 bei 21 abgerundet ist. Das Querschnittsprofil des Dichtungsringes
13 ist selbstverständlich demjenigen des Ringwulstes 20 angepaßt.
Durch die Abrundung 21 wird eine Art Ringnut gebildet, welche die im Fördermedium
mitgenommenen Schmutzteile oder Sand beim Schließen des Ventils lose aufnimmt und
verhindert, daß diese Partikel in den Spalt zwischen dem Ventilsitzring und dem
Dichtungsring eingequetscht werden. Beim Öffnen des Ventils werden dann die Partikel
zunächst wieder mitgeschwemmt, bis sich die Nut beim Schließen des Ventils erneut
füllt.