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Ventil für Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Ventil für Flüssigkeiten
mit einem hohen Gehalt an relativ groben Feststoffteilchen, bestehend aus einem
beweglichen Ventilkörper und einem unbeweglichen Ventilsitz, wobei derjenige Teil
des Ventilkörpers und des Ventilsitzes, der denjenigen Teil der Dichtungflächen
trägt, der der Symmetrieachse des Ventilkörpers am nächsten gelegen ist, aus einem
nichtelastischen Werkstoff, wie Metall, hergestellt ist, während derjenige Teil
des Ventilkörpers und wahlweise auch des Ventilsitzes, der den angrenzenden Umfangsteil
der Dichtungsflächen trägt, aus einem elastischen Werkstoff, wie Gummi, hergestellt
ist und die zusammenwirkenden Dichtungflächen des Ventilkörpers und des Ventilsitzes
doppelkegelförmig ausgebildet sind, wobei die der Symmetrieachse des Ventils am
nächsten gelegene Kegelfläche einen großen Spitzenwinkel hat, während die danebengelegene
Kegelfläche einen kleineren Spitzenwinkel hat. Solche Ventile unterliegen keinem
großen Verschleiß.
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Beim Pumpen oder sonstigen Befördern von Flüssigkeiten, in denen relativ
grobe Feststoffteilchen vorhanden sind, besteht aber auch das Problem, ein Ventil
zu schaffen, das trotz der Neigung der Fe.ststoffteilchen, bei geschlossenem Ventil
zwischen den Dichtungsflächen steckenzubleiben, zufriedenstellend abdichtet.
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Mit welchen Mitteln die Erfindung diese Aufgabe löst, ist im Hauptanspruch
angegeben. Wenn beim erfindungsgemäßen Ventil Feststoffteilchen zwischen den Dichtungsflächen
eingeklemmt sind, so daß sich der Ventilkörper beim Schließen schräg stellt, kommt
dieser mit seiner Kante zwischen den zwei Kegelflächen des aus elastischem Werkstoff
bestehenden Teiles teilweise oberhalb und teilweise unterhalb des Schnittes zwischen
den zwei Kegelflächen im Ventilsitz zur Anlage.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 die erste Ausführungsform im Schnitt, F i g. 2 die Ansicht von
unten zu F i g. 1, F i g. 3 einen Ausschnitt des geöffneten Ventils im Schnitt und
in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 das Ventil mit verkantetem Ventilkörper, teilweise
geschnitten, F i g. 5 eine zweite Ausführungsform im Schnitt und in geschlossenem
Zustand und F i g. 6 die zweite Ausführungsform im Schnitt und in geöffnetem
Zustand.
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Die erste Ausführungsform des'Ventils gemäß der Erfindung besteht
aus einem unbeweglichen Ventilsitz 1 und einem beweglichen Ventilkörper 2. Der Ventilkörper
2 besteht einerseits aus einem Teil 2a, der aus einem nichtelastischen, starren
Werkstoff, vorzugsweise Metall, hergestellt ist und der den der Symmetrieachse des
Ventilkörpers am nächsten gelegenen Teil der Dichtungsfläche trägt, und andererseits
aus einem Teil 2b, der den danebenliegenden Umfangsteil derselben Dichtungsfläche
trägt und aus einem elastischen Werkstoff, wie z. B. Gummi, hergestellt ist. Beide
Ventilkörperteile 2a und 2b sind starr miteinander verbunden, bei
der Paarung: Metall! Gummi z. B. mittels Vulkanisation. Der Ventilsitz 1. ist ganz
aus einem starren Werkstoff, vorzugsweise Metall, gefertigt.
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Die wechselweise zusammenwirkenden Dichtungsflächen des Ventilkörpers
2 und des Ventilsitzes 1 sind doppelkegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die der
Symmetrieachse des Ventils am nächsten gelegene Kegelfläche einen großen Spitzenwinkel
hat, während die danebenliegende, radial nach außen verlaufende Kegelfläche einen
kleineren Spitzenwinkel hat. Die Trennlinie zwischen diesen beiden Kegelflächen
liegt auf dem Teil 2a aus elastischem Material. Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich
ist, hat die Trennlinie zwischen den Kegelflächen auf dem Ventilkörper 2 und auf
dem Ventilsitz 1 den gleichen Radius, und die Kegelfläche mit dem kleineren Spitzenwinkel
des Ventilkörpers 2 hat einen etwas größeren Spitzenwinkel als die entsprechende
Kegelfläche des Ventilsitzes 1. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der äußerste
radiale Rand des Ventilkörpers 2, der beim Schließen des Ventils den Sitz zuerst
erreichende Teil ist, so daß ein ausreichender
Schließdruck zwischen
Ventilkörper und Ventilsitz vorhanden ist. Vorzugsweise ist :der aus einem elastischen
Material hergestellte Teil 2 b des Ventilkörpers auch schalenförmig, mit der offenen
Schalenseite von dem angrenzenden Teil 2a aus aus nichtelastischem, steifem Material
abgewendet, ausgebildet.
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Obgleich der Ventilkörper 2 bei seinen Schließ-und Öffnungsbewegungen
genau geführt sein kann, hat das Ventil den Vorteil, daß eine ausreichende Dichtung
auch dann vorhanden ist, wenn der Ventilkörper 2 in bestimmtem Ausmaß relativ zum
Ventilsitz 1 gekippt wird (vgl. F i g. 4). Die einzige dann notwendige Führung wird
mittels einer kegelförmigen Druckfeder 3 erreicht, die vom Sitz 1 aus auf einen
Rand 2c des Ventilkörpers 2 wirkt. Dieser Rand ist an den freien Enden von 4 an
dem Ventilkörperteil 2 befindlichen starren Beinen vorgesehen.. Die Kegelfeder 3
weist mit ihrer Spitze in die gleiche Richtung wie die Spitzen der kegeligen Dichtungsflächen
des Ventilkörpers 2 und des Ventilsitzes 1.
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Bei dem in den F i g. 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
besteht der Ventilsitz 1 in übereinstimmu-ng mit dem Ventilkörper 2 aus einem
Teil la aus starrem Werkstoff, vorzugsweise Metall, und aus einem Teil 1 b, der
mit dem Teil 1 a starr verbunden ist und aus einem elastischen Werkstoff, wie z.
B. Gummi, hergestellt ist. Der Teil 1a trägt den der Symmetrieachse des Ventils
am nächsten gelegenen Teil der Dichtungsfläche des Ventilsitzes und der Teil 1 b
den danebenliegenden Teil der gleichen, radial nach außen verlaufenden Dichtungsfläche.
Die Trennlinie zwischen den beiden Kegelflächen ist auch hier in dem elastischen
Werkstoff angeordnet. Der an der Feder 3 anliegende Rand 2c des Ventilkörpers 2
ist als ein napfförmiger Federträger aus steifem Material ausgebildet, der mittels
einer Schraube 4 mit dem Ventilkörperteil 2a verbunden ist.
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Da beide kegelförmigen Dichtungsflächen des Ventilkörpers 2 und des
Ventilsitzes 1 aus den Teilen 2 b und 1 b aus elastischem Werkstoff bestehen, sind
die äußersten radialen Teile der kegeligen Dichtungsflächen bei geöffnetem Ventil
manchmal vorzugsweise etwas radial nach außen bzw. nach innen gekrümmt, so daß ein
wirklich wirksamer und gegenseitig kräftiger Eingriff dieser zwei Flächen bei geschlossenem
Ventil besteht.
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Das erfindungsgemäße Ventil ist besonders geeignet für Schlammpumpen
beim Gesteinsbohren, Zementpumpen usw. sowie auch überall dort, wo große Mengen
an Feststoffteilchen in der zu pumpenden Flüssigkeit vorhanden sind. Durch das Merkmal,
daß der radiale äußere Teil mindestens einer der zwei zusammenwirkenden Dichtungsflächen
des Ventilkörpers 2 und des Ventilsitzes 1 teilweise aus elastischem Werkstoff hergestellt
ist, wird erreicht, daß Feststoffteilchen, die in diesem Teil bei geschlossenem
Ventil eingeklemmt werden, in den elastischen Werkstoff eingebettet werden, so daß
trotzdem eine gute Dichtung entsteht. Gleichzeitig bilden die zwei zusammenwirkenden,
aus dem starren Werkstoff bestehenden und der Symmetrieachse des Ventils am nächsten
gelegenen Teile der Dichtungsflächen einen abschließenden, unnachgiebigen Eingriff.
Das Zusammenwirken der elastischen und nichtelastischen Teile des Ventilkörpers
und des Ventilsitzes sorgt auch dann für eine einwandfreie Dichtung, wenn sich eins
oder mehrere Feststoffteilchen zwischen denjenigen Teilen der Dichtungsflächen des
Ventilkörpers 2 und des Ventilsitzes 1 fangen, die aus starrem Material bestehen,
so daß der Ventilkörper 2 durch sie gegenüber .dem Ventilsitz 1; gekippt wird.
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Bei einer praktischen Ausführung des Ventils nach den F i g. 1 bis
4 ist der Ventilsitz 1 ganz aus gehärtetem Chromstahl SIS 2303 (13,5 % Cr)
gefertigt. Der Teil 2a des Ventilkörpers 2 besteht auch aus diesem Stahl, während
der Teil 2b aus einem ölbeständigen Gummiwerkstoff von 35° Shore-Härte hergestellt
ist. Bei einer Ventilöffnung von 4.0 mm Durchmesser zeigt dieses Ventil eine zufriedenstellende
Dichtung, wenn .die hindurchfließende Flüssigkeit einen hohen Gehalt an Feststoffteilchen
mit einem maximalen Durchmesser von 3 mm hat. Bei größeren Ventilabmessungen wird
die gleiche zufriedenstellende Dichtung auch beim Durchgang von Feststoffteilchen
mit entsprechend größerem Durchmesser erreicht. Dieses Ventil ist in einer Pumpe
mit 235 Hüben pro Minute ununterbrochen während 10 Tagen geprüft worden, das sind
3,3 Millionen Hübe, ohne irgendeinen feststellbaren Verschleiß der Dichtungsflächen
oder ein Nachlassen in der Dichtungsleistung.