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Absperrventil für gasförmige oder flüssige Medien Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Absperrventil für gasförmige oder flüssige Medien, das insbesondere
für Kernenergieanlagen verwendet werden soll.
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Den an derartige Absperrventile gestellten hohen Dichtigkeitsanforderungen
wird bei vorbekannten Ausführungen dadurch genügt, daß die Ventile zwischen Ventilsitz
und Teller verschweißt sind oder durch die Abdichtung der Ventilspindel mittels
Faltenbalges.
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Aus der USA.-Patentschrift 2192 339 ist ein Flüssigkeitsabsperrventil
bekannt, bei dem zwischen dem Ventilsitz und der Ventilplatte eine elastische Ringhülse
vorgesehen ist, die beim Aufeinanderpressen der beiden Ventilteile verformt wird.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Ventil undicht wird, wenn
sich zwischen den dichtenden Flächen Schmutz festsetzt, und daß nur ein geringer
Strömungswiderstand beim Diffundieren von Gasmolekülen vorhanden ist, da die Einrichtung
nur über eine Dichtfläche verfügt.
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Ein in der französischen Patentschrift 1282 630 beschriebenes
Ventil besitzt zwar mehrere hintereinandergeschaltete Dichtungen, so daß die Diffusion
von Gasmolekülen bedeutend verringert wird, aber die Dichtungen werden lediglich
mit ihren Kanten auf die Ventilplatte gepreßt. Dies hat zur Folge, daß nach längerer
Betriebsdauer diese Dichtkanten nicht mehr gleichmäßig anliegen und - da sie sich
nicht elastisch anschmiegen können - ihre Dichtwirkung erheblich nachläßt.
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Aus der USA.-Patentschrift 1638 162 ist ein Ventil bekannt,
bei dem an der Ventilplatte ein ringförmiges Auflageelement mit abgeschrägten äußeren
und inneren Dichtungsflächen vorgesehen ist, das in einen am Ventilsitz befindlichen
starren Ringraum eingreift. Das Auflageelemeent weist über seine gesamte Länge einen
Schlitz auf, der dem Element eine gewisse Elastizität verleiht. Jedoch ist das Verhältnis
vom Querschnitt des Auflageelements zu dem Schlitz so ungünstig, daß kleine Unebenheiten
auf den dichtenden Flächen (z. B. Staub) nicht durch elastische Verformung ausgeglichen
werden können. Die Dichtung erfolgt nur durch mechanische Anpressung.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Absperrventil
für gasförmige oder flüssige Medien anzugeben, das eine erheblich verbesserte Sitzdichtigkeit
gegenüber den bekannten Ventilen aufweist.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
ringförmige Auflageelement in einen aufweitbaren Ringraum eines elastisch verformbaren
Dichtungselements eingreift, das einen inneren und einen äußeren, jeweils frei aufragenden
Hülsenteil aufweist, und daß der innere Hülsenteil in Verbindung mit dem äußeren
Hülsenteil im Bereich ihres freien Rands eine ringtrichterförmige Ausnehmung bestimmen,
in die das angepaßte ringförmige Auflageelement des einen Ventilteils bei der Verschiebebewegung
eingreift.
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Das Auflageelement weist eine etwas größere Breite als der Ringspalt
zwischen den beiden Hülsenteilen auf, wodurch beim Anpressen des Auflageelements
eine elastische Verformung des Dichtungselements bewirkt wird. Durch die elastische
Verformung wird eine große Dichtigkeit zwischen Ventilsitz und Ventilplatte erreicht.
Hinzu kommt, daß im Ventilsitz zwei Dichtflächen vorhanden sind, zwischen denen
sich ein Verzögerungsraum befindet, was die Dichtigkeit des Ventilsitzes noch vergrößert.
Eine weitere Verbesserung der Dichtigkeit beruht darauf, daß der Druck des abzusperrenden
Mediums jeweils die eine der dichtenden trichterförmigen Flächen an dem Dichtungselement
gegen die mit dieser zusammenwirkenden Fläche am Auflageelement drückt, wodurch
bei großen in ihrer Richtung wechselnden Differenzdrücken hohe Dichtigkeiten erreicht
werden. Bei dem Ventil gemäß der USA.-Patentschrift 1638 162 liegt die abgeschrägte
Fläche des Auflageelements nur mit dem Anpreßdruck von der Spindel her auf der Kante
des starren Ringraums auf, d. h., das Ventil wirkt nicht selbstdichtend.
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Das elastische Dichtungselement kann entweder an der Ventilplatte
oder am Ventilsitz angebracht sein.
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Die Dichtigkeit des Ventilsitzes kann vorteilhaft noch dadurch gesteigert
werden, daß die Dichtungsflächen sowohl an dem ringförmigen Auflageelement
als
auch an dem elastischen Dichtungselement kegelmantelförmig ausgebildet sind. Dadurch
wird eine flächenhafte Dichtung erreicht, die der Diffusion von gasförmigen Medien
einen großen Widerstand entgegengesetzt.
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Die Ventilplatte ist zweckmäßig beweglich an der Ventilspindel aufgehängt,
wobei die Ventilspindel an ihrem unteren Ende in an sich bekannter Weise ballig
ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung bewirkt, daß Fertigungstoleranzen in gewissen
Grenzen auf die Dichtigkeit des Ventils keinen Einfluß haben.
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Das elastische Dichtungselement kann aus zwei koaxialen Teilen zusammengesetzt
sein, wobei jeder Teil ein Hülsenteil trägt. Beide Teile sich durch eine Schweißnaht
mit dem Ventilsitz verbunden.
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Vorteilhaft ist jedoch das elastische Dichtungselement mit seinem
inneren und seinem äußeren Hülsenteil als einstückiger Formteil ausgebildet, so
daß eine Schweißnaht ausreichend ist, um nicht nur die beiden Ventilräume gasdicht
voneinander zu trennen, sondern auch den aufweitbaren Ringraum völlig abzudichten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Absperrventils schematisch dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
der Sitz- und Kegelanordnung gemäß' der vorliegenden Erfindung, F i g. 2 ein zweites
Ausführungsbeispiel, F i g. 3 eine Einzelheit der erfindungsgemäßen Sitz- und Kegelanordnung.
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F i g.1 zeigt ein Absperrventil, an dessen Sitz 1 ein zwei elastische
Hülsenteile 2 und 3 aufweisendes Dichtungselement angebracht ist, und zwar ist es
durch eine Schweißnaht 4 mit dem Ventilsitz 1 verbunden, um das Ventilgehäuse völlig
abzudichten. Zwischen den elastischen Hülsenteilen 2 und 3 befindet sich ein ringförmiger
Spalt 5. Eine Ventilplatte 6 ist beweglich an ihrer Spindel 7 aufgehängt, die an
ihrem unteren Ende eine ballige Ausbildung 8 aufweist und mit dieser in einer in
der Ventilplatte 6 vorgesehenen Pfanne 9 ruht. Der untere Teil der Ventilplatte
6 trägt ein ringförmiges Auflageelement 10, das weniger elastisch ist als
die Hülsenteile 2
und 3 und eine etwas größere Breite besitzt als der Ringspalt
5. Wird das Absperrventil geschlossen, so wird das Auflageelement 10 durch
den Anpreßdruck in den ringförmigen Spalt 5 hineingedrückt, wobei der obere Bereich
der Hülsenteile 2 und 3 elastisch verformt und nach außen bzw. innen gebogen wird.
Es entstehen zwei Dichtflächen 11 und 12, zwischen denen sich der Ringspalt 5 befindet,
der als Verzögerungsraum wirkt. Durch die elastische Verformung der Hülsenteile
2 und 3 sowie durch die beiden Dichtflächen 11 und 12 mit dazwischenliegendem
Verzögerungsraum wird eine große Dichtigkeit im Ventilsitz erreicht. Außerdem wirkt
das Ventil in beiden Richtungen selbstdichtend, da durch den Differenzdruck je nach
Beaufschlagung eine der beiden elastischen Hülsenenden auf die Gegenfläche gedrückt
wird. Mit steigendem Druck erfolgt eine stärkere Anpressung, wodurch gerade bei
großen Differenzdrücken hohe Dichtigkeiten erreicht werden. Die F i g. 2 zeigt eine
Kegel- und Sitzanordnung, bei der die bewegbare Ventilplatte 6 unterhalb des Ventilsitzes
1 angebracht ist. Die elastischen Hülsenteile 2 und 3 sind am Ventilsitz
1 (nicht dargestellt) aufgehängt. Die Ventilplatte 6 ist gegenüber der Spindel
7 bewegbar angelenkt, die durch den Ventilsitz hindurchgeführt ist und eine ringförmige,
ballige Ausbildung 13 aufweist. Die Ventilplatte 6 trägt das weniger elastische
Auflageelement 10, das bei geschlossenem Ventil in den ringförmigen Spalt 5 gepreßt
wird und die Hülsenteile 2 und 3 elastisch verformt. Durch die bewegliche Lagerung
der Ventilplatte 6 an der Spindel 7 wird erreicht, daß Fertigungstoleranzen sich
in gewissen Grenzen nicht auf die Dichtigkeit des Ventils auswirken können.
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Das Ende des Auflageelements 10, das in den Ringspalt 5 gepreßt
wird, kann sehr verschiedene Formen aufweisen, die jedoch mit den verformten Hülsenenden
gute Dichtflächen bilden müssen.
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In der F i g. 3 ist ein günstiges Beispiel des Auflageelements
10 dargestellt, dessen Ende kegelmantelförmig ausgebildet ist und das sich
daher besonders gut den ebenfalls kegelmantelförmig ausgebildeten Enden der Hülsenteile
2 und 3- anpaßt.