DE1500278A1

DE1500278A1 - Drosselventile und entsprechende Ventilsitze

Info

Publication number: DE1500278A1
Application number: DE19651500278
Authority: DE
Inventors: Sachnik Norman H
Original assignee: Texsteam Inc
Current assignee: Texsteam Inc
Priority date: 1964-08-26
Filing date: 1965-07-26
Publication date: 1969-10-30
Also published as: US3361407A; GB1102143A; NL6510420A; FR1451388A

Description

DR.ING.F.WrTESTHOFF 8 MÜNCHEN 9 DIPIi. ING. G. PULS SCHWDIOKHSTRASSE 2

DR.E.v.PECHMANN 1500278 «»«.»!ίο««

PATENTANWÄLTE ΤΚΙ.ΚΟΒΑΜΜΛΙ>»«_β8Κ, PBOTKOTPATKNT UÜVCHKN

1A-29 329

Beschreibung
zu der Patentanmeldung

Texsteam Corporation,
Chicago, 111. U.S.A.

betreffend
Drosselventile und entsprechende Ventilsitze

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile für Flüssigkeitsströmung und betrifft insbesondere Ventile, die äLlgemein als Drosselventile bezeichnet werden und das Hindurchströmen einer Flüssigkeit durch diese Ventile steuern bzw» drosseln.

Bei derartigen Ventilen ist das bewegliche Strömungssteuerglied gewöhnlich als drehbares Abschlußorgan bzw. als drehbarer Zapfen ausgebildete Ein Ziel der Erfindung liegt darin, eine verbesserte Sitzanordnung zu schaffen, so daß der drehbare Zapfen abdichtend im Ventilkörper angebracht wer-loi kana aau .damit die bestmögliche Steuerung

9098 /U/0565

- 2 - 1A-29

der Drosselfunktion des Ventils ergibt.

Die Erfindung besteht dementsprechend aus einem Drosselventil mit einem Ventilgehäuse, in dem ein Ventilzapfen drehbar angeordnet ist, sowie mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung im Gehäuse, einem der Auslaßöffnung benachbarten Drosselsitz, der einen entsprechend geformten Sattelteil zum Eingriff mit dem Zapfen aufweist, wobei am Sattelteil Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff vorgesehen sind, die gegen den Zapfen gepreßt werden, um die sich berührenden Teile der zusammengepreßten lippen und des Zapfens gegen den Austritt von Flüssigkeit abzudichten.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der oben erwähnte Sattelteil einen festen mittleren Teil, der von einer axialen Bohrung durch den Drosselsitz unterbrochen ist, und einen am Umfang angeordneten Ring aus einem elastomeren Stoff auf, auf dem die Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff angebracht sindο Der elastomere Ring ist in einer Ringnut im Sattelteil angebracht.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Sattelteil mit einer Verkleidung aus einem Elastomer

909844/0565 BAD ORIGINAL

- 3 - 1A-29

versehen sein, auf der die Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff gebildet sind und wobei die elastomere Verkleidung so angebracht ist, daß sie am Ventilzapfen anliegt, und ein in dem Elastomer eingebettetes Drahtgewebe oder Teilchen aus abriebfesten Stoffen vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Fig. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt durch ein bevorzugtes Aueführungsbeispiel eines Drosselventils gemäß der Erfindung;

in / Fig. 2 ist eine -^raufsieht auf der, Strömungsrichtung hinten angeordneten, in Fig. 1 gezeigten Ventilsitz ;

Fig. 3 und 4 sind Schnitte, die ir. den Ebenen 3-3 bzw. 4-4 der Fig. 2 liege::;

Fig. 5 und 6 sind Schnitte durch ei;, anderes Au s führung ε-beispiel des in Strömungsri chtun^j hinten angeordneten Ventilsitzes, wobei die Schnittecenen denen der Fig. 2 bzw« 4 entsprechen;

Fig. 7 bis 10 zeigen jeweils Teilschnitte eines Endes von vier v/eiteren Ausführur^xbeispielen von in Strömungsrichtung hinter, angeordneten Ventilsitzen, wobei die Schnitteber.en dieser Ausfüh-909844/0565

- 4 - 1A-29 829

rungsbeispiele der Ebene gemäß Fig. 3 und 6 entsprechen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Ventil einen Körper 10 auf, der eine mit Gewinde versehene Einlaßöffnung 1t und eine mit Gewinde versehene, koaxial mit der Einlafiöffnung ausgerichtete Auslaßöffnung 12 hat und ferner eine Strömungssteuerbzw. Ventilkammer 13 zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung umfaßt· Der Körper 10 besteht vorzugsweise aus geschmeidigem Eisen, obwohl auch jeder andere geeignete Stoff verwendet werden kann.

Ein ringförmiger Führungssitz 14 ist 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 zylindrischen, axialen Kanal 17 versehen, welcher koaxial mit einer am Ausgange- bzw. am hinteren Ende der Einlaßöffnung liegenden zylindrischen Wand 18 verläuft und denselben Durchmesser wie diese hat.

Das in Strömungsrichtung hintere Ende des Sitzes 14

909844/0565

- 5 - 1A-29 829

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 zylindriShen Ventilkörper, dessen Drehachse sich senkrecht zu den Achsen der Sitze und Öffnungen erstreckt» 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 Drosselsitz 26 und der Austritt söffnung 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 Querrihtung gekrümmte, geneigte Wand bzw. Fläche 23 an einem Hals- oder Brückenteil, der ein Strömungssteuerglied 24 begrenzt, verbindet die Innenkanten der Seitenwände 22 miteinander. Die Handfläche 25

909844/0565

- 6 - 1A-29 829

ist etwas abgeflacht, um eine in senkrechter Bichtung gekrümmte Wand zu schaffen, die mit dem Drosselsitz 26 zusammenwirkt und eine einengende öffnung bildet. Dadurch daß die Fläche 25 etwas abgeflacht ist, wird die Turbulenz jenseits der Öffnung auf ein Minimum herabgesetzt. Das Ausmaß des Strömungssteuergliedes 24 ist so gewählt, daß zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung eine im wesentlichen uneingeschränkte Durchgangsöffnung besteht, wenn der Zapfen so gedreht wird, daß das Ventil völlig offen ist. Das Strömungssteuerglied 24 kann so eingestellt werden, daß es die Durchlaßöffnung 30 im Sitz 26 vollkommen bedeckt und damit eine Absperrfunktion ausübt.

Der Drosselsitz 26 ist ein ringähnlicher Kern aus festem Stoff, beispielsweise Metall, Phenolformaldehydharz usw., und weist einen kreisförmig gekrümmten, in Strömungsrichtung vorn liegenden Sitz bzw. Sattel 29 auf, in dem der zylindrische Zapfen 21 passenden Sitz hat. Die Außenkanten des Sattels 29 sind im Verhältnis zum mittleren Teil des festen Kerns zurückversetzt, um eine Umfangsnut 27 zu bilden, in der ein ringähnliches Abdichtungselement 28 aus einem geeigneten Elastomer oder einem anderen zusammenpreßbaren bzw. elastischen Stoff fest angebracht ist. Der Sallel 29 ist in der Mitte

909844/0585

- 7 - 1A-29 829

durch den Durchlaß 30 unterbrochen, der sich in axialer Eichtung durch den Drosseleitz erstreckt.

Der Sitz .26 ist in einer zylindrischen Sitzfläche 32 in dem Ventilkörper 10 angeordnet. Ein Entweichen von Flüssigkeit durch den Sitz 32 wird durch die Abdichtung verhindert, die der elastomere Dichtring 31, der zwischen der Seiten- und Bodenwand des Sitzes 32 und der in Strömungsrichtung hinteren, äußeren Kante des Drosselsitzes 26 zusammengepreßt wird, schafft.

Das ringähnliche Abdichtelement 28 nimmt nur die Außenbereiche des Sitzes 29 ein, wodurch der feste mittlere Teil des Sitzes als die hauptsächliche Belastung aufnehmende und verschleißfeste Fläche des Sitzes 29 herangezogen wird. Die daran angrenzenden Bereiche der in Strömungsrichtung vorn liegenden Fläche des Dichtungselementes 23 können gegebenenfalls fluchtende, gekrümmte Verlängerungen der gekrümmten Fläche des Mittelteiles des Sitzes bilden. Die in Strömungsrichtung vorn liegende Fläche der Dichtung 23 weist Lippen 33 und 34 auf, die sich über die gekrümmten Verlängerungen des Mittelteiles des Sattels 29 erstrecken, so daß diese Lippen zusammengepreßt oder elastisch verformt werden, wenn die zylindrische Wand des Zapfens 21 eng am Mittelteil

909844/0565

^BA ORIGINAL

-B- 1A-29 329

des Sattels 29 anliegt. Hierdurch wird an den Lippen eine Abdichtung gege;:. Flüssigkeitsverlust zwischen den sich berührenden Teilen des Zapfens 21 und der Lippen 33 und/oder 34 geschaffen, um dis Steuerung der Drosselung dadurch au verbessern, daß die Flüssigkeitsströmung so eingeschränkt wird, daß nur.noch durch die Durchlaßöffnung im Zapfen 21 und durch die DurchlaßÖffnung 30 Flüssigkeit fließt.

Das in den Figuren 5 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel des Drosselsitzes ähnelt in vieler Hinsicht dem oben beschriebenen Drosselsita. Es umfaßt einen ringähnlichen, festen Körperteil 351 bei dem eine in der Mitte vor ge sehe-ie Flüssigkeitsdurchlaßöffnung 36 den gekrümmten Sattel bzw. Situ 37 für den Zapfen 21 unterbricht. Die Dur chlaßöff .-rung 36 ist mit einer zylindrischen Hülse oder Verkleidung Z° aus einem elastomere^ oder einem sonstigen geeigneter. Stoff ausgekleidet. Die Hülse 33 ist aus einem Stück mit einem gebogenen Belag bzw. einer gebogenen Verkleidung 40 aus ei-iem elastomere:! oder einem sonstigen geeigneten: Zt ο iff hergestellt und bildet die ganze Oberfläche das Sattels 37. Der Belag weist elastische Lippen 39 und 41 ähnlich den oben beschriebenen Lippen auf. Die in StrömungsrUItUIg hintere Außenkante des Drosselsitzes ist entlang ihrem Umfang mit dem oben beschriebenen Dichtri.:_o- 31 versehen.

BAD ORIGINAL

90984 Λ/0565 . _ _

- 9 - 1A-29 829

Das in Pig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in jeder Hinsicht dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausfüäirungsbeispiel gleich und weist das zusätzliche Merkmal auf, daß in der Unterseite der den Sattel 37 bildenden elastomeren Verkleidung 40 ein Drahtgewebe 43 mit harter Verkleidung, z. Bo aus der legierung Colmony Nr. 6 Study Alloy, oder aus rostfreiem Stahl vorgesehen ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 8 entspricht in ähnlicher Weise dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel und weist zusätzlich noch Drahtgewebe 43 und 44 mit harter Verkleidung in der Ober- und Unterseite des elastomeren Belages 40 auf₀ Diese Drahtgewebe erhöhen die Festigkeit des Belages 40«

Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel ähnelt dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 und 6 und unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß auf dem festen Kern 35 die Hülse 45, der Belag 46 sowie die Lippen 41 aus einem Elastomer aus einem thermoplastischen, polymeren Bindemittel mit darin eingebetteten verschleißfesten Teilchen 47, beispielsweise keramisiien oder metallischen Teilchen oder Teilchen aus Wolframkarbid und dergleichen, geschaffen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist der gesamte Körper des Sitzes ein

909844/0-565

- 10 - 1A-29 829

elastomeres Formstück aus einem thermoplastischen, polymeren Bindemittel 48 mit darin eingebetteten verschleißfesten Teilchen, wobei die Lippen,, z. B. Lippe 49» durch einen elastomeren Ring gebildet werden, der in ähnlicher Weise wie der in den Figuren 3 und 4 gezeigte Ring 28 um den Umfang des Sattels 37 herum sitzt.

Die hier im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsbeispielen 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 Abschlußorgane verwendet werden, obwohl das weniger vorteilhaft ist.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Ventil sich duEh eine hervorragende Funktionsweise zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung in einer Leitung auszeichnet, und besonders für geradeaus durchgehende Strömung geeignet ist, da die vor der einstellbaren Öffnung auftretende Turbulenz wesentlich herabge- . setzt wird, so daß die fressende Abnutzung des Ventilzapfens auf ein Mindestmaß eingeschränkt wird«

Patentansprüche: 90984 4/0565

Claims

- 11 - 1A-29 829 Patentansprüche

1. Drosselventil, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse, in dem ein Ventilzapfen drehbar angeordnet ist, durch eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung in dem Gehäuse, einen der Auslaßöffnung benachbarten Drosselsitz, der einen passend am Zapfen anliegenden Sattelteil aufweißt, und an dem Sattelteil vorgesehene Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff, die gegen den Zapfen gepreßt werden, um die sih berührenden Bereiche zwischen den zusammengepreßten lippen und dem Zapfen gegen Flüssigkeit sverlust abzudichten.

2. Drosselventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sattelteil einen festen Mittelteil, der von einer sich durch den Drosselsitz erstreckenden axialen Öffnung unterbrochen wird, sowie einen am Umfang angeordneten elastomeren Ring aufweist, auf dem die Lippen aus ,:usammenpr eßbar em Stoff angebracht sind,

3. Drosselventil j;emäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der elastomere Ring in einer Umfangsnut in dem Sattelteil angebracht ist.

909844/058.5 ^B^> OR_IQINal

- 12 - 1A-29

4. Drosselventil gemäß Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Sattelteil mit einer elastomeren Verkleidung versehen ist, auf der die Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff gebildet. sind, wobei die elastomere Verkleidung so angeordnet ist, daß sie am Zapfen anliegt. * *

5. Drosselventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Drosselsitz eine axiale DurchlaßÖffnung aufweist, die den Sattelteil unterbricht, und daß eine elastomere Hülse die Wand der DurchlaßÖffnung verkleidet.

6. Drosselventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in der elastomeren Verkleidung ein Drahtgewebe eingebettet ist.

7. Drosselventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in der elastomeren Verkleidung Teilchen aus verschleißfesten Stoffen eingebettet sind.

8. Drosselventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Lippen aus zusammenpreßbarem Stoff um den Umfang des Sattelteiles herum erstrecken.

C₀K₁ ■ 909844/0565 BAOORiGINAL