DE1500277A1 - Drosselventile und entsprechende erosionsfeste Sitze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drosselventile zur Steuerung bzw. Drosselung der Flüssigkeitsströmung durch diese Ventile und betrifft insbesondere Drosselventile zur Verwendung in G-assteueranordnungen oder anderen Einrichtungen, bei denen die Gefahr der Abnutzung durch Abrieb aufgrund hoher Gasdrücke und vom Gasstrom mitgenommener Schleifteilchen besonders groß ist.

Bei derartigen Ventilen ist der in Strömungsrichtung hintere Drosselsitz für den im Ventil verwendeten drehbaren Strömungssteuerzapfen starker Abnutzung durch Abrieb

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ausgesetzt, und deshalb ist es ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Konstruktion zu schaffen, bei der dieser Nachteil im wesentlichen ausgeschaltet ist.

Die Erfindung besteht infolgedessen aus einem Drosselventil mit einem Ventilkörper, in dem ein der Strömungssteuerung dienender Ventilzapfen drehbar angeordnet ist, wobei der Ventilkörper eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung und einen im Ventilkörper unmittelbar neben der Auslaßöffnung angebrachten Drosselsitz aufweist, der mit einem axialen Durchgang versehen ist, welcher einen gekrümmten, am Zapfen passend anliegenden Sattelteil des Sitzes schneidet, und ferner einen aus einem erosionsfesten Stoff bestehenden Hing umfaßt, der mit einer Ringfläche versehen ist, die gekrümmt mit dem Sattelteil fluchtet und denjenigen Teil der Durchlaßöffnung bildet, der an den Sattelteil angrenzt.

Bei der bevorzugten Anordnung besteht der Drosselsitz aus einem zweiteiligen, festen Kern, der ein Paar entsprechend ineinander passende, hohle, innere und äußere Kernabschnitte umfaßt. Der äußere Kernteil ist vorzugsweise ein durch Wärme härtbarer Kunstharzkörper, z. B. aus

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Phenolformaldehyd und weist/ringförmiges elastomeres Abdichtelement auf, das in seinem Umfangsbereich angeordnet ist. Der innere Kernteil ist vorzugsweise ein Me-

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tallkörper, der einen verjüngten axialen Durchlaß mit einem Ringeinsatz aus erosionsfestern Stoff, wie Wolframkarabid an der in Strömungsrichtung vorn liegenden Verengung aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeiohnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt duKh ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drosselventils:

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den in Strömungsrichtung hinten angeordneten, in Fig. 1 gezeigten Ventilsitz ;

Fig. 3 ist ein Schnitt, der in der Schnittebene 3-3 der Fig. 2 liegt.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Ventil einen Körper 10 auf, der eine mit Gewinde versehene Einlaßöffnung 11, eine mit Gewinde versehene, koaxial mit der Einlaßöffnung ausgerichtete Auslaßöffnung 12 sowie eine zwirnen der Einlaß- und Auslaßöffnung liegende StrömungsSteuer- bzw. Ventilkammer

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13 umfaßt. Der Körper 10 besteht vorzugsweise aus geschmiedigem Eisen, obwohl auch jeder andere geeignete Stoff verwendet werden kann.

Ein ringförmiger Führungssitz 14 ißt innerhalb der Kammer 13 in einer zylindrischen Bohrung 15 angebracht, die mit den Öffnungen 11 und 12 koaxial verläuft. Der Führungssitz 14 liegt an der ringförmigen Schulter 16 am hinteren bzw. Ausgangsende der Einlaßöffnung 11 an. Der Führungssitz 14 ist mit einem zylindria&en, axialen Kanal 17 versehen, welcher koaxial mit einer am Ausgangs- bzw. hinteren Ende der Einlaßöffnung liegenden zylindrischen Wand 18 verläuft und denselben Durchmesser wie diese hat.

Das in Strömungsrichtung hintere Ende des Sitzes 14 bildet einen kreisförmig gekrümmten Sitz bzw. Sattel 19 zur Aufnahme der entsprechend gekrümmten zylindrischen Wand 20 des drehbaren Ventilzapfens 21. Der Ventilzapfen 21 hat einen zylindrischen Ventilkörper, dessen Drehachse süi senkrecht zu den Achsen der Sitze und Öffnungen erstraättt. Der Zapfen besteht vorzugsweise aus einem erosions- und korrosionsfesten Metall oder einem anderen derartigen Stoff.

Der Zapfen 21 ist derartig gestaltet, daß er in Strömungsrichtung vor dem Drosseleitz 26 und der Austritts-

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.öffnung 12 die Bildung einer DrOsselöffnung und andererseits freie ^strömung durch den Führungssitz 14 und die Einlaßöffnung 11 ermöglicht. Ein quer zur Achse ausgeschnittener Teil erstreckt sich über mehr als 180 um den Umfang des Zapfens 21 und weist parallele Seitenwände 22 auf, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der etwa dem Durchmesser des Kanals 17 entspricht, und die mit einander diametral gegenüberliegenden Punkten sowohl an der Durchgangsöffnung 17 wie auch an der Durchgangsöffnung 30 des Drosselsitzes 26 ausgerichtet sind. Eine in Querrichtung gekrümmte, geneigte Wand bzw. Fläche 23 an einem Hals- oder Brückenteil, der ein Strömungssteuerglied 24 begrenzt, verbindet die Innenkanten der Seitenwände 22 miteinander. Die Randfläche 25 ist etwas abgeflacht, um eine in senkrechter Hichtung gekrümmte Wand zu schaffen, die mit dem Drosselsitz 26 zusammenwirkt und eine einengende öffnung bildet. Dadurch daß die Flahe 25 etwas abgeflacht ist, wird die Turbulenz jenseits der Öffnung auf ein Minimum herabgesetzt. Das Augrmaß des Strömungssteuergliedes 24 ist so gewählt, daß zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung eine im wesentlichen uneingeschränkte Durchgangeöffnung besteht, wenn der Zapfen so gedreht wird, daß das Ventil völlig offen ist. Das Strömungseteuerglied 24 kann so eingestellt werden, daß es die'¹ Durchlaßöffnung 30 im Sitz 26 vollkommen

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bedeckt und damit eine Absperrfunktion ausübt. Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Ventilzapfens 21 und seiner Anbringung im Ventilkörper 10 sind der parallel laufenden Anmeldung mit der US Serial Number 392 129 (Aktenzeichen 1A-29 829) zu entnehmen.

Der Sitz 26 ist in einer am hinteren Ende der Klammer 13 liegenden zylindrischen Bohrung 27 angebracht, welche mit den Öffnungen 11 und 12 sowie mit der Bohrung 15 koaxial verläuft. Der Sitz 26 weist ein Paar in gegenseitigem Eingriff stehende, hohle, innere und"äußere Kernteile 28 und 29 auf. Der innere Kernte!! 28 ist ein Metallelement und weist einen axialen flüssigkeitskanal 30 auf, der sich in Strömungsrichtung nach außen erweitert. Der nach außen erweiterte Kanal 30 dient zum Schutz dieses Ventilbereichs und der Leitung vor der fressenden Wirkung des mit hoher Geschwindigkeit ankommenden Strahls, indem die Strahlgeschwindigkeit innerhalb eines auswechselbaren Teiles verringert wird. Die Erweiterung verhindert eine abrupte Änderung der Geschwindigkeit in die Leitungsöffnung hinein, was sonst zu einem weiteren Bereich mit Wirbeln und Turbulenz führen würde. Die in Strömungsrichtung vorn liegende Verengung des Kanals 30 ist mit einem Ring 31 versehen, der in einer an dieser Ein-

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engung vorgesehenen Ausnehmung 32 sitzt. Der Ring 31 besteht aus einem erosionsfesten Stoff, wie einem Kohlenstoffmetall, z. B. Wolframkarbid. Der Ring 31 nimmt den Anprall der Erosionswirkung auf, die von Flüssigkeiten ausgeübt wird, in denen Schleifteilchen, wie Sand,enthalten sind. Die im Hing 31 vorgesehene öffnung ist wesentlich kleiner als die Durchlaßöffnung im Sitz 14, wodurch ein Mindestmaß an Turbulenz in Strömungerichtung vor dem Drosselteil dee Ventils eingehalten wird.

Der innere Kernteil 28 ist an seiner Außenwand mit einer ringförmigen Rippe bzw. einem Ring versehen, der im äußeren Kernteil 29 eingebettet ist, weUdtier vorzugsweise aus einem harten, verschleißfesten, hitzebeständigen Kunstharz, vorzugsweise einem durch Wärme härtbaren Kunstharz, wie Ehenolformaldehydharz um den inneren Kernteil herum geformt ist. Der äußere Kernteil sitzt eng genug in der Bohrung 27 und der Zwischenraum zwischen diesen Elementen ist durch den Dichtring 33 gegen Flüssigkeitsverlust abgedichtet.

Der Drosselsitz 26 weist einen in Strömungsrichtung vorn liegenden kreisförmig gekrümmten Sitz oder Sattel auf, in dem der zylindrische Zapfen 21 passend sitzt. Die

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Außenkanten des äußeren Kernteiles 29 sind in Umfangsrichtung mit einer Ausnehmung versehen, in der ein ringähnliches Dichtungselement 35 fest angebracht ist.

Die in Strömungsrichtung vorn liegende Fläflhe des Abdichtelementes 35 weist Seitenlippen 36 und Endlippen auf, die etwas über gebogene Fortsetzungen der Krümmung des festen Mittelteiles des Sattels 34 hinausragen, welcher von den in Strömungsrichtung vorderen Flächen des inneren Kernteiles 28, des äußeren Kernteiles 29 und des Ringes 31 gebildet wird. Die Lippen 36 stellen in Längsrichtung gerade und in Querrichtung gekrümmte Lippen dar, während die Lippen 37 in Längsrichtung gekrümmte und in Querrichtung gerade Lippen darstellen. Diese Lippen werden zusammengepreßt oder nachgiebig verformt, wenn die zylindrische Wand des Zapfens 21 enfe am Sattel 34 anliegt. Dadurch entsteht an diesen Lippen eine Abdichtung gegen Flüssigkeitsverlust zwischen den miteinander in ^eriHnrang stehenden Bereichen des Zapfens 21 und der Lippen 36 und/ oder 37, so daß die Steuerung der Drosselung dadurch verbessert wird, daß die Flüssigkeitsströmung ausschließlich auf den im Zapfen 21 vorgesehenen Kanal und die Durchlaßöffnung 30 beschränkt wird.

Die hier im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungs-909840/0505

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■ beispielen von Drosselventilen mit zylindrischen Ventilzapfen und passenden Sitzen für dieselben beschriebene Erfindung kann in der gleichen vorteilhaften Weise bei Drosselventilen mit kugelförmigen AbSchlußOrganen und entsprechenden Sitzen verwendet werden. Auch können andersartige Durchgangsöffnungen durch die Ab sühlußorgane verwendet werden, obwohl das weniger vorteilhaft ist.

PATENTANSPHÜÖHE t

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Claims (4)

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1. Drosselventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper, in dem ein der Strömungssteuerung dienender Ventilzapfen zwischen einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung in dem Ventilkörper drehbar angebracht ist, durch einen in dem Ventilkörper unmittelbar neben der Auslaßöffnung angebrachten Drosselsitz, der mit einer axialen öffnung versehen ist, welche einen gekrümmten Sattelteil des Sitzes, der am Zapfen paesend anliegt, schneidet, und durch einen Ring aus einem erosionsfesten Stoff, der eine:. ringförmigei Fläche aufweist, welche gebogen mit dem Sattelteil fluchtet und denjenigen Teil der Durchgangsöffnung bildet, die an den Sattelteil angrenzt.

2. Drosselventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ring aus erosionsfestem Stoff aus einem Metallkarbid besteht.

3. Drosselventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Drosselsitz einen hohlen, inneren Metallkern, durch den sich eine axiale Plüeaigkeitsöffnung erstreckt,und einen äußeren, hohlen Kern aufweist, der den Metallkern umgibt und aus einem durch

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Wärme härtbaren Harz besteht, wobei die in Strömungsrichtung vorn liegenden Flächen des inneren und äußeren Kerns gekrümmt sind, um den gekrümmten Sattelteil des Sitzes zu bilden, und wobei der Ring aus erosionsfestem Stoff in einer in dem inneren Kern am vorderen Ende der Durchgangsöffnung vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung sitzt, und wobei die vordere Fläche des Ringes gebogen mit dem Sattelteil fluchtet und das vordere Ende der Durchgangsöffnung bildet.

4. Drosselventil gemäß Anspruch 3» daduKh. gekennzeichnet , daß es einen elastomeren Umfangsring aufweist, der auf dem Sattelteil angeordnet ist und elastomere, gegen den zur Flüssigkeitssteuerung dienenden Zapfen gepreßte Lippen umfaßt.

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