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Absperrventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Absperrventil mit
einem in axialer Richtung durchflossenen zylindrischen Gehäuse, einem mit einer
hülsenförmigen Betätigungsvorrichtung axial gegen die Strömungsrichtung und gegen
einen an der Stirnseite des Gehäuses vorgesehenen Ventilsitz bewegbaren Ventilverschlußstück,
mit einem in der Gehäusebohrung mit Spiel frei verschiebbaren kolbenartigen Stopfen
mit polygonalem Querschnitt, der sich bei Ausbau des Verschlußstückes unter dem
Druck des Mediums abdichtend auf einen Gehäusesitz setzt und der an jeder Stirnseite
einen zylindrischen Fortsatz trägt, wovon einer mit dem Ventilverschlußstück in
loser Berührung steht.
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Es sind bereits Absperrventile oder Hähne bekannt, bei denen Stöße
oder Schläge beim Schließen des Ventils vermieden werden sollen. So ist beispielsweise
ein Ventil bekannt, welches einen Ventilteller aufweist, an dem ein Rohransatz angeordnet
ist. Dieser Rohransatz befindet sich, in Strömungsrichtung des Mediums gesehen,
vor dem Ventilsitz. Dieser Rohransatz ist in seinem unteren Teil mit schraubenförmig
angeordneten Löchern versehen. Der Rohransatz weist einen Durchmesser auf, der etwas
geringer ist als der Durchmesser des Ventilsitzes, so daß ein radiales Spiel entsteht.
Dadurch kann das Medium bei einer Stellung des Ventils, bei welcher der Ventilteller
sich schon vom Ventilsitz abgehoben hat, der durchlöcherte Teil des Ansatzes jedoch
den Ventilsitz noch nicht erreicht hat, zwischen dem Ansatz und dem'Ventilsitz in
geringen Mengen hindurchströmen. Der nicht mit Löchern oder öffnungen versehene
Teil des zylindrischen Ansatzes soll hierbei als Luftpuffer dienen, um entstehende
Schläge oder Stöße des strömenden MLediums bei einem plötzlichen Ab-
schließen
des Ventils auffangen zu können.
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Die Anwendung dieses bekannten Absperrventils ist durch die Verwendung
eines mit Öffnungen oder Löchern versehenen Ansatzes praktisch auf Wasserhähne od.
dgl. begrenzt. Ein derartiges Absperrventil ist nicht für Leitungen geeignet, in
denen das Medium mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck strömt, da die
Löcher oder Öffnungen in dem zylindrischen Ansatz einen außerordentlich großen und
in jedem Falle unzulässig großen Strömungswiderstand darstellen. Weiterhin kann
bei dem bekannten Ab-
sperrventil nur die Hälfte der Ventilbewegung für eine
effektive Regelung der Durchflußmenge des Mediums ausgenutzt werden. Die andere
Hälfte der Ventilbewegung kann nicht für ein stetiges Verändem des Durchsatzes verwendet
werden. Während dieses Teiles der Bewegung soll nur eine konstante, geringe Wassermenge
zwischen der Außenfläche des zylinderförmigen Ansatzes und dem Ventilsitz hindurchströmen.
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Es ist weiterhin ein Absperrventil bekannt, in dessen Ventilgehäuse
ein Raum ausgebildet ist, an dessen, Einlaß sich ein Rohrstück anschließt. In diesem
Rohrstück ist ein Ventilsitz angeordnet. Dieser Ventilsitz besteht aus einem zylindrischen
Ring mit radialen Außenvorsprüngen. Der Innenteil des Ringes kann durch eine Kugel
abgesperrt werden. Wenn diese Kugel fest auf dem Ventilsitz aufliegt, besteht trotzdem
noch eine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Innenraum und zwar über öffnungen
zwischen den radialen Vorsprüngen an der Außenfläche des Ventilringes. Das volle
Schließen des Ventils wird an einer Stelle stromabwärts in an sich bekannter Weise
durchgeführt.
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Bei diesem bekannten Absperrventil soll die Ventilkugel durch den
Druck des strömenden Mediums auf den Ventilsitz gedrückt werden. Dies ist aber nur
dann möglich, wenn der Druck im Einlaßkanal wesentlich größer ist als der Druck
im Raum des Ventilgehäuses. Dazu ist es aber erforderlich, die Öffnungen zwischen
den radialen Vorsprüngen an der Außenfläche des Ventüringes sehr eng auszuführen.
Dies hat zur Folge, daß die überströmende Menge nach dem Schließen der Kugel nur
noch so gering ist, daß praktisch die gesamte Strömung in der Druckleitung
zur
Ruhe kommt und eine weiche Dämpfung nicht erzielt werden kann. Wird bei diesem Absperrventil
die überströmöffnung durch eine Vergrößerung der Öffnungen zwischen den radialen
Vorsprüngen an der AußenflächedesVentilringesverbreitert, so wäre eine Dämpfungswirkung
für das in der Druckleitung vorhandene Medium möglich. Dann entsteht aber keine
derartige Druckdifferenz, daß die Kugel von selbst eine SchheßsteRung im Ventilsitz
einnimmt. Würde man dieses bekannte Absperrventil derart ausbilden, daß eine Druckdifferenz
vorhanden ist, die zum Schließen des Ventils durch die Kugel ausreicht, wobei gleichzeitig
noch eine genügende Menge durch die Öffnungen zwischen den radialen Vorsprüngen
an der Außenfläche des Ventilringes strömen könnte, so tritt ein Flattern der Kugel
am Ventilsitz während des Schließvorganges auf, so daß die Teile einem außerordentlich
hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Wenn also die Funktionssicherheit dieses Absperrventils
gesichert sein soll, so können mit diesem Ab-
sperrventil etwa auftretende
Stöße oder Schläge auf der Druckseite nicht gedämpft werden. Wenn dieses bekannte
Absperrventil zur Steuerung von chemisch aggressiven Medien verwendet wird, so kann
durch ein Anschlagen und durch Reiben der Sitz derart beschädigt werden, daß dieses
Absperrventil nach kurzer Zeit ausfällt.
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Erfindungsgemäß verschließt zur Vermeidung von Druckstößen beim schnellen
Schließen des Ventils der der Eintrittsseite des Ventils zugewandte Fortsatz des
Stopfens vor dem Aufsetzen des Ventilverschlußstückes auf seinen Sitz den Eintrittsquerschnitt
und der Stopfen hat einen Strömungsdurchlaß von verringertem Querschnitt.
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Mit Vorteil kann das erfindungsgemäße Absperrventil in Leitungen eingebaut
werden, in denen Medien mit hohen Geschwindigkeiten strömen und unter einem hohen
Druck stehen. Beim erfindungsgemäßen Absperrventil wird der Strömungswiderstand
auf ein Minimum reduziert. Alle beweglichen Teile können auf einfachste Weise ausgewechselt
werden. Wegen des außerordentlich einfachen Aufbaues ist das Ab-
sperrventil
in gleicher Weise gut zum Einbau in Hochdruckleitungen wie auch in Haushalts- oder
Industriewasserleitungen geeignet. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Absperrventils
ist darin zu sehen, daß bei Verwendung von chemisch aggressiven Medien keine Nachteile
für den Betrieb des Absperrventils auftreten, wenn der Strömungsdurchlaß von verringertem
Querschnitt im Stopfen angegriffen wird.
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In vorteilhafter Weise kann der Stopfen eine kleine Axialbohrung durch
einen Teil seiner Länge und eine kommunizierende Anschlußquerbohrung aufweisen,
welche letztere zu einem Auslaß führt, der sich auf mindestens einer Seitenwand
des Stopfens befindet. Der den Eintrittsquerschnitt des Ventilgehäuses verschließende
zylindrische Fortsatz des Stopfens kann zum leichten Eintritt und zur gleitenden
Einpassung in den Eintrittsquerschnitt abgeschrägte Kanten haben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Diese zeigt einen axialen Schnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgeführtes Absperrventil.
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Das Absperrventil weist ein Ventilverschlußstück 1
auf, das
gegen einen Sitz 2 an der Stirnseite eines rohrförmigen Gehäuses bewegbar ist, dessen
entgegengesetztes Ende mit einem Rohr verbunden ist, dessen in das Gehäuse mündende
öffnung als Eintrittsquerschnitt 6 bezeichnet wird.
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In diesem Gehäuse ist ein mit Spiel frei verschiebbarer kolbenartiger
Stopfen 4 mit polygonalein Querschnitt vorgesehen, der an seinem einen Ende einen
in den Eintrittsquerschnitt 6 passenden, zylindrischen Fortsatz
5 mit abgesehrägter Kante trägt.
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Der Stopfen 4 weist eine in die Stirnseite des Fortsatzes
5 mündende, Axialbohrung 7 auf, die durch einen Teil seiner Länge
verläuft und die mit einer radialen Bohrung in Verbindung steht, die an einer Seite
des Stopfens 4 einen Auslaß 8 aufweist. Das dem Ventilsitz 2 zugewandte Ende
des Stopfens 4 geht vorzugsweise in einen glatten kegelförmigen Ansatz
10 und dieser in einen stiftförmigen, den Sitzquerschnitt mit Spiel durchragenden
Fortsatz 9 über, der mit dem Ventilverschlußstück 1 in loser Berührung
steht. Die Abmessungen sind so gewählt, daß beim Anheben des Ventilverschlußstückes
1 zum Schließen des Absperrventils der Fortsatz 5 den Eintrittsquerschnitt
6 des Ventils verschließt. ehe das Ventilverschlußstück 1 auf seinem
Sitz aufsitzt. Die Flüssigkeit kann jedoch weiterhin mit geringerer Menge und vermindertem
Druck durch die Axialbohrung 7 und den Auslaß 8 hindurchströmen und
von da durch das Ventil bis das Ventilverschlußstück 1 fest gegen seinen
Sitz 2 sitzt.
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Wie dargestellt, kann der Stopfen 4 einen quadratischen oder polygonalen
Querschnitt haben. Beim Abnehmen des Gehäuses, welches das Ventilverschlußstück
1 trägt, beispielsweise, um dieses Verschlußstück auszuwechseln, verschließt
der Kegel 10
den Auslaß dadurch, daß dieser sich unter dem Druck des Mediums
auf die kegeNörmige Fläche 11 des Ventilsitzes 2 aufsetzt und in dieser Verschlußstellung
bleibt, bis das Ventilverschlußstück 1 ausgewechselt ist.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise
für ein Kugelventil, kann der Fortsatz 9 aus einem Stück mit dem Träger des
Ventilverschlußstückes 1 geformt oder an diesem befestigt sein und an der
flachen Stirnseite des kegelförmigen Ansatzes 10 des Stopfens 4, oder an
einer dort befestigten nachgiebigen Auflage arfliegen.
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Es ist zu erkennen, daß durch die Erfindung ein Absperrventil geschaffen
wird, bei welchem der Druck fortschreitend herabgesetzt werden kann, so daß beim
Schließen des Ventils Druckstöße oder Schläge verhindert werden.