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Ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, dessen Verschlußkörper
einen elastisch biegsamen, sich in Schließrichtung und nach außen erstreckenden
Umfangsrandteil hat.
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Es ist bereits ein Ventil bekannt, dessen Verschlußkörper einen elastisch
biegsamen, sich in Schließrichtung und nach außen erstreckenden Umfangsrandteil
hat. Dieses Ventil hat jedoch den Nachteil, daß sich infolge der Biegsamkeit des
Umfangsrandteiles bei Einwirkung des Schließdruckes die Außenkante der stirnseitigen
Dichtflächen von der Dichtfläche des Ventilsitzringes abhebt, so daß eine Abdichtung
durch Anliegen beider Dichtflächen aneinander nicht gewährleistet ist. Zudem gelangen
die beiden Dichtflächen, die gleich groß bemessen und einander gegenüber angeordnet
sind, unter Schließdruck infolge einer radialen Ausdehnung des Umfangsrandteiles
aus ihrer sich deckenden Stellung, wodurch der Grad der Abdichtung weiterhin vermindert
ist.
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Es ist zwar bekannt, an elastisch biegsamen und sich in Schließrichtung
und nach außen erstreckenden Umfangsrandteilen einen sich in axialer Richtung erstreckenden
Kragen anzuordnen, doch dient dabei dessen etwa zylindrische Innenfläche in radialer
Richtung als Dichtfläche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen,
mit dem in der Schließstellung eine einwandfreie Dichtung durch tatsächliches Anliegen
beider Dichtflächen aneinander erreicht wird, selbst wenn unregelmäßige Verformungen
in dem Ventilsitzring, dem Verschlußkörper oder beiden Teilen zugleich vorhanden
sein sollten, und zwar derart, daß ein Teil der senkrecht wirkenden, das Verschlußstück
auf den Sitz drückenden Kraft, die den Durchmesser der ringförmigen Dichtfläche
des Verschlußstückes zu vergrößern bestrebt ist, in eine hohe Reibungskraft umgeformt
wird, welche im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Fläche des Ventilsiztes wirkt,
damit unter allen Bedingungen ein völlig gleichmäßiger Kontaktdruck zwischen den
Dichtflächen des Verschlußkörpers und des Ventilsitzringes gewährleistet ist.
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Dies wird bei einem Ventil, dessen Verschlußkörper einen elastisch
biegsamen, sich in Schließrichtung und nach außen erstreckenden Umfangsrandteil
hat, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß a) in an sich bekannter Weise an dem
Umfang des Umfangsrandteiles ein axialer Kragen angeformt ist, dessen mittlere axiale
Höhe zumindest etwa gleich der Wandstärke des Umfangsrandteiles ist, b) die radiale
Breite der Ventilsitzfläche wesent lieh größer ist als die radiale Breite der Dichtungsfläche
an der Stirnseite des Kragens.
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Durch den Kragen wird erreicht, daß auch bei Dehnung des Umfangsrandteiles
die Dichtfläche des Verschlußkörpers und des Ventilsitzringes im Flächeneingriff
verbleiben und daß die kreisringförmige Eingriffsfläche beider Dichtflächen bei
der Gleitbewegung in radialer Richtung vollauf erhalten bleibt.
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Weiter wird nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung vorgeschlagen,
daß in an sich bekannter Weise der radial breite Ventilsitzring radial nachgiebig
an dem Gehäuse abgestützt ist, wodurch sich auch bei unregelmäßiger Verformung des
Ventilsitzes, des Verschlußstückes oder beider Teile eine einwandfreie Abdichtung
ergibt.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht schließlich
darin, daß der Kragen relativ zu seiner Mittelachse zur Dichtfläche hin nach innen
gebogen ist, wodurch das Gleiten bei Flächeneingriff noch dadurch unterstützt wird,
daß die Dichtfläche des Verschlußkörpers gegenüber der Dichtfläche des Ventilsitzringes
weniger gedrückt, sondern mehr geschleppt bzw. gezogen wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht. Es zeigt F i g.
1 ein Ventil mit Verschlußkörper in der Seitenansicht und im Schnitt, F i g. 2 einen
Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 eine der F i g. 2 ähnliche
Darstellung einer anderen Ausführungsform.
Nach F i g. 1 ist an
einem Gehäuse 1 mit Einlaßöffnung 2 und Auslaßöffnung 3 eine auf die Einlaßöffnung
2 gerichtete kreisringförmige Ringschulter 4
vorgesehen, an die sich
eine zylindrische Innenwand 5 in Richtung auf die Einlaßöffnung 2 und eine
zylindrische Innenwand 6 in Richtung auf die Auslaßöffnung 3 anschließen.
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In dem Gehäuse ist ein Ventilsitzring 7 mit etwa radialer Ventilsitzfläche
8 angeordnet. Etwa parallel zu der Ventilsitzfläche 8 weist der Ventilsitzring
7
eine Ringschulter 9 auf, mit der er an der Ringschulter 4 des Gehäuses
1 abgestützt ist. Ein sich der Innenkante der Ringschulter 9 anschließender
zylindrischer Abschnitt 10 greift mit Spiel in die durch die zylindrische
Annenwand 6 umschlossene Bohrung des Gehäuses 1. Zwischen der Ventilsitzfläche
8 und der Ringschulter 9 zeigt der Ventilsitzring 7 einen kurzen radialen Flansch
11, an dessen Außenkante sich ein hülsen- bzw. rohrförmiger Abschnitt
12 anschließt, zwischen dessen Außenfläche und der zylindrischen Innenwand
5 ebenfalls ein merkliches Spiel besteht. Erst an seinem freien Ende ist der hülsen-bzw.
rohrförmige Abschnitt 12 mit einem Bund 13
größeren Durchmessers versehen,
der an der Innenwand 5 anliegt und dort mit einer Schweißnaht 14 befestigt ist.
In seinem Inneren weist der Ventilsitzring 7 eine Durchströmöffnung 15 auf.
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Durch die Durchströmöffnung 15 greift ein Ventilschaft
16, an dem mittels Gewinde 17 und einer Kontermutter 18 ein Ventilverschlußkörper
19 befestigt ist. Der Ventilverschlußkörper 19 läuft in Richtung auf die
Einlaßöffnung 2 über einen zunächst konvexen und anschließend konkaven Wandabschnitt
20
in eine Spitze 21 aus. Dem konvexen Teil des Wandabschnitts
20 folgen in Richtung auf die Ventilsitzfläche 8 zunächst eine ringförmige
Einschnürung 22 und daran anschließend ein flanschartiger, elastisch biegsamer,
sich in Schließrichtung und nach außen erstreckender Umfangsrandteil 23,
an dessen Umfang ein axialer Kragen 24 angeformt ist, dessen mittlere axiale
Höhe zumindest etwa gleich der Wandstärke des Umfangsrandteiles 23 ist. Die
freie Stirnseite des Kragens 24 stellt die Dichtungsfläche 25 gegenüber
der Ventilsitzfläche 8 des Ventilsitzringes 7 dar.
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Die vergrößerten Ausschnitte nach F i g. 2 und 3 entsprechen der Ausbildung
nach F i g. 1. An den Vertilverschlußkörper 19 bzw. 19' ist einstückig der Umfangsrandteil
23 bzw. 23' angeformt, wobei sich durch dessen Anordnung eine Krümmung
26 bzw. 26' ergibt. An dem Umfang des Umfangsrandteiles 23
bzw.
23' befindet sich der Kragen 24 bzw. 24', dessen mittlere axiale
Höhe zumindest gleich der Wandstärke des Umfangsrandteiles 23 bzw.
23' ist. Diese Übergangsstelle ergibt eine innere 27 bzw.
27' und eine äußere Krümmung 28 bzw. 28'. Im Bereich der Krümmung
26 bzw. 26' einerseits und der Krümmungen 27 und
28 bzw. 27' und 28' andererseits befinden sich die Querschnitte
A-A und B-B, in denen bei Belastung durch die Schließkrafft des Pfeiles C - gegensinnig
- die höchsten Biegespannungen auftreten.
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Wie in der Zeichnung angedeutet, kann der die gehärtete Ventilsitzfläche
8 aufweisende Abschnitt des Ventilsitzringes 7 aus Stellit oder einem ähnlichen
Werkstoff bestehen.
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Die Formgebung der Durchströmöffnung 15 des Ventilsitzringes
7, der Kontermutter 18 sowie des Ventilverschlußkörpers 19 mit konvex-konkaver
Wandfläche 20 und Spitze 21 ermöglichen eine besonders günstige, nahezu
laminare Strömung des durchfließenden Mediums, wie Dampf, eine Flüssigkeit od. dgl.
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Das Spiel bzw. der Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt
10, dem radialen Flansch 11
sowie dem hülsen- bzw. rohrförmigen Abschnitt
12 des VentiIsitzringes 7 und der Innenwand 6, der Ringschulter
4 sowie der Innenwand 5 des Gehäuses 1 gestatten nicht nur eine besonders
gute Anpassung der Sitzflächen 4 und 9, sie verhindern vielmehr zugleich einen Wärmetausch
zwischen diesen Teilen, der zu deren und der Sitzflächen 4 und
9
Verformung infolge Wärmedehnung führen könnte.
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Bei Schließen des Ventils durch Zugwirkung des Ventilschachtes
16 wird der Ventilverschlußkörper 19 gegen den Ventilsitzring 7 gedrückt,
so daß die Dichtungsfläche 25 an die Ventilsitzfläche 8 angepreßt
wird. Damit wird, wenn die Dichtungsfläche 25 bzw. 25' sich auf die
Ventilsitzfläche 8 unter Druck aufsetzt, der etwa tellerfederartig gestaltete,
sich nach außen erstreckende Umfangsrandteil 23
bzw. 23' durchgebogen bzw.
verformt, so daß die Dichtungsfläche 25 bzw. 25' des Verschlußkörpers
19 bzw. 19' in einer im wesentlichen senkrecht zur Ventilebene verlaufenden
Ebene bzw. im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Dichtungsfläche 25
bzw.
25' des Verschlußkörpers 19 bzw. 19' und der Ventilsitzfläche 8 des Ventilsitzringes
7 radial verschoben wird. Während dieser Preßdruckberührung der Ventilsitzfläche
8 und der Dichtfläche 25 bzw. 25'
werden die Querschnitte der
Profile dieses Flansches in zwei Ebenen verformt, die durch die strichpunktierten
Linien A-A und B-B dargestellt sind. Bei diesem dichten Aufpressen wird ein Teil
der senkrechten Kraft C in eine hohe radial nach außen wirkende »Reibungskraft«
umgeformt, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Ventilsitzfläche
8 wirkt und demgemäß den Durchmesser des Umfangsrandteiles 23 bzw.
23' unter Druck zu vergrößern versucht. Dies bewirkt eine völlig einwandfreie
Abdichtung zwischen der Dichtungsfläche 25
bzw. 25' des Ventilverschlußkörpers
19 bzw. 19' und der Ventilsitzfläche 8, sogar dann, wenn sich kleine Partikeln
zwischen diesen Flächen befinden. Die Art und Weise, in der sich der Umfangsrandteil
23 bzw. 23' unter dem Einfluß der Kräfte in seiner Form verändert,
ist mit - die Verformung übertreibenden - strichpunktierten Linien in F i g. 2 dargestellt.
Es ist somit eine einwandfreie Abdichtung der Dichtfläche 25 bzw.
25' des Ventilverschlußstückes 19
bzw. 19' mit der Ventilsitzfläche
8 gewährleistet, ungeachtet der ungleichmäßigen Verformungen des Ventilsitzes,
des Verschlußstückes oder beider Teile.