DE1550272B1

DE1550272B1 - Dichtungsanordnung fuer hubventile

Info

Publication number: DE1550272B1
Application number: DE19661550272
Authority: DE
Inventors: Austin U Brumm Richard S Bryant
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1966-01-17
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1972-03-23
Also published as: NL6700667A; GB1127870A; US3422840A; FR1505971A

Description

120) vorgesehen ist.

2. Hubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverteilungsscheibe (SO, 50 a, 120) lose eingesetzt ist.

3. Hubventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (122) aus einem Hauptteil (124) und einem Ring (126) besteht, der größere elastische Verformbarkeit als

net und schließt und weder flattert noch sogenannte »Stoßeffekte« bewirkt.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen dem

Stücks (40) und der Dichtungsscheibe (46; 122) 15 Boden des becherförmigen Abschnitts des Verschlußeine poröse Druckverteilungsscheibe (50, 50 a, stücks und der Dichtungsscheibe eine poröse Druckverteilungsscheibe vorgesehen ist.

Mit Hilfe dieser einfachen Maßnahme gelingt es, übliche Dichtungsscheiben, beispielsweise flache, zylindrische Dichtungsscheiben, zu verwenden, ohne daß diese beim Öffnen und Schließen verbeulen. Die poröse Druckverteilungsscheibe sorgt dafür, daß die innere Stirnfläche der Dichtungsscheibe praktisch immer dem gleichen Druck ausgesetzt ist und jegli-

der Hauptteil (124) aufweist und in eine ringför- 25 eher Druckstau vermieden wird,
mige Aussparung desselben hinter der Dichtungs- Es ist zwar bereits bekannt, zwischen den Boden

fläche mit dem Ventilsitz (130) eingesetzt ist. des becherförmigen Abschnitts und die Dichtungs-

4. Hubventil nach einem der vorhergehenden scheibe eine Beilegscheibe einzusetzen, diese hat je-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der doch lediglich die Aufgabe eines Axialausgleichs, da hohlzylindrische Teil (44) des becherförmigen 30 mit ihrer Hilfe der freie Raum zwischen der Dich-Abschnitts des Verschlußstücks (40) so ausgebil- tungsscheibe und dem Boden des becherförmigen

Abschnitts ausgefüllt werden soll, der sich dadurch ergibt, daß die Dichtungsscheibe mit der äußeren Stirnfläche an einem Sprengring anschlägt, der als Verankerungsvorrichtung für die Dichtungsscheibe dient, d. h. dafür sorgt, daß diese nicht aus dem becherförmigen Abschnitt heraustritt. Entlüftungskanäle sind hierbei nicht vorhanden.

Es empfiehlt sich, für die poröse Druckverteilungs-

6. Hubventil nach einem der vorhergehenden 40 scheibe Sintermetall oder ein Drahtnetz zu verwen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die po- den.

Die Druckverteilungsscheibe wird zweckmäßigerweise lose in den hohlzylindrischen Teil des becherförmigen Abschnitts eingesetzt.

Für viele Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, die Dichtungsscheibe selbst aus einem Hauptteil und einem Ring zusammenzusetzen, der größere elastische Verformbarkeit als der Hauptteil aufweist und in eine ringförmige Aussparung desselben hinter der Dichtungsfläche mit dem Ventilsitz eingesetzt ist. Die

Funktion der Dichtung wird dadurch noch weiter

verbessert. Außerdem ist es ratsam, den hohlzylindrischen Teil des becherförmigen Abschnitts des Verschlußstücks so auszubilden, daß er in der Schließstellung den ringförmigen Ventilsitz in geringem Ab-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hubventil^ bei stand umgreift und sich auf dem Ventilsitzelement dem der mit einem ringförmigen Ventilsitz zusam- abstützt. Dadurch wird die Kompression der Dichmenwirkende Abschnitt des Verschlußstüekes be- tungsscheibe in der Dichtungsstellung begrenzt, wie cherförmig ausgebildet und mit einer an seiner inne- an sich bereits bekannt ist (schweizerische Patentren Mantelfläche anliegenden Dichtungsscheibe aus 60 schrift 281234 und französische Patentschrift elastischem Werkstoff versehen ist sowie einen in sei- 1130 976). Bei der zuletzt genannten Ausbildung nen Boden mündenden, mit der Abströmseite in Ver- empfiehlt es sich darüber hinaus, die Innenkante der bindung stehenden Entlüftungskanal aufweist. Stirnfläche des Verschlußstücks mit einer Fase zu

Ein derartiges Hubventil ist bereits bekannt versehen, deren Aufgabe an Hand der Figurenbe-(USA.-Patentschrift 3 025 874). Es hat sich gezeigt, 65 Schreibung noch näher erläutert wird,
daß die Dichtungsscheibe die Tendenz hat, sich im Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

Betrieb auszubeulen, so daß sie im Extremfall sogar Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen beaus dem becherförmigen Abschnitt herausgerissen schrieben. Darin zeigen

det ist, daß er in der Schließstellung den ringförmigen Ventilsitz (32) in geringem Abstand umgreift und sich auf dem Ventilsitzelement (28) abstützt.

5. Hubventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante der Stirnfläche des Verschlußstücks (40) mit einer Fase (44 c) versehen ist.

rose Druckverteilungsscheibe (50; 120) aus Sintermetall besteht.

7. Hubventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Druckverteilungsscheibe (50 a) aus einem Drahtnetz besteht.

F i g. 1 und 1 Schnitte durch Überdruck-Hubventi-

F i g. 3 einen Teilschnitt eines anderen Überdruck-Hubventils,

F i g. 4 und 5 vergrößerte Teilausschnitte, die den Ventilsitz des Überdruck-Hubventils in verschiedenen Betriebsstufen darstellen. __

Gemäß F i g. 1 weist ein Überdruck-Hubventil 10 ein Ventilgehäuse 140 und ein Rohrverzweigungsgehäuse 12 auf. Am Ventilgehäuse 140 befindet sich eine Nabe 142 mit dem Überstromdurchlaß 144 und ein Verschlußdeckel 146. Die Druckfeder 55 wird durch das Federeinstellorgan 56 mehr oder weniger vorgespannt und drückt auf den Radialflansch 54 der Abstützkappe 52 für den zylindrischen Gleitzapfen 42 des Verschlußstückes 40. Das Rohrverzweigungsgehäuse 12 weist Strömungsdurchlässe 14 und eine Gegenbohrung 16 quer dazu auf, in die das Ventilgehäuse 140 eingesetzt ist. Zur Abdichtung dient ein O-Ring 24. An das Gewinde 26 ist das Ventilsitzelement 28 angeschraubt, das einen zentralen Einlaßdurchgang 30 und den ringförmigen, axial vorstehenden Ventilsitz 32 aufweist. Zwischen dem Ventilsitzelement 28 und einer Innenschulter 34 des Ventilgehäuses 140 befindet sich eingeklemmt die Ventilführung 36, die eine zentrale Führungshülse 38 und darum herum eine Mehrzahl von Strömungsdurchlässen 39 aufweist. Das Verschlußstück 40 ist mittels des Gleitzapfens 42 in der Führungshülse 38 axial gleitbar und drehbar.

Am unteren Ende des Verschlußstückes 40 befindet sich ein becherförmiger Abschnitt mit einem hohlzylindrischen Teil 44 zur Aufnahme der elastischen Dichtungsscheibe 46. Ein Entlüftungskanal 48 stellt von dort eine Verbindung durch das Verschlußstück 40 zur Überströmseite her. Zwischen dem Boden des hohlzylindrischen Teils 44 und der Dichtungsscheibe 46 ist eine Druckverteilungsscheibe 50 aus porösem Material, wie Sintermetall, oder als poröses Gebilde, wie ein Drahtnetz 50 α (F i g. 3 bis 5) eingesetzt. Die Druckverteilungsscheibe 50 ist ausreichend porös, damit das Medium, insbesondere Gas, hindurchfließen kann, um die gesamte Innenfläche der elastischen Dichtungsscheibe 46 der Überströmseite, z. B. atmosphärischem Druck, auszusetzen.

Gemäß Fig. 2 ist das Überdruck-Hubventil 100 luftgefüllt. Die Druckhaube 102 wird durch Einleitung einer Druckflüssigkeit P gefüllt, die durch einen Dämpfungskanal 104 in eine Diaphragmakammer 106 eintritt und gegen ein elastisches Diaphragma 108 drückt, das eine Ventilbetätigungsplatte 110 an der entgegengesetzten Seite trägt, an der sich ein Ventilzapfen 112 abstützt, der gleitbar in einem Führungsblock 114 geführt ist, der in das Ventilgehäuse 116 eingeschraubt ist. Wie bei der anderen Ausbildung leitet ein Entlüftungskanal 118 den Unterstromdruck an eine poröse Druckverteilungsscheibe 120, so daß der Unterstromdruck gegen die innere Stirnseite der Dichtungsscheibe 122 wirkt, die hier aus einem Hauptteil 124 aus Polytetrafluoräthylen oder anderem geeigneten inerten Material und einem Ring 126 aus Gummi od. dgl. rings um den Hauptteil 124 und sich auf diesen abstützend besteht. Der Ring 126 sorgt für eine größere Elastizität auf dem Dichtungsumfang des Ventilsitzes 130. Die Schulter 132 hat eine Schutzfunktion.

Das Diaphragma 108 weist eine vorbestimmte Fläche in bezug auf die effektive Fläche des als Ventildichtung dienenden Hauptteils 124 in Dichtungsstellung auf, d. h. die Fläche, gegen die der Aufströmungsdruck wirkt, so daß die Stellung des LastdrukkesP automatisch das Niveau des Öffnungsdruckes bestimmt. Das Diaphragma 108 kann z. B. genau zehnfach größer als die effektive Fläche der Dichtung gemacht werden, so daß ein Lastdruck von 10,5 kg/cm² zwangläufig zu einem Öffnungsdruck

ίο von 105 kg/cm² führt. Die Bodenfläche des Diaphragmas 108 ist durch atmosphärischen Druck über den Kanal 134 beaufschlagt, um Schwingungen des Diaphragmas 108 zu dämpfen.

Gemäß F i g. 3 ist der Gleitzapfen 42 a mit einem Unterdruckkanal 74 versehen, der zentral in einem Entlüftungskanal 74 a endet, der sich im becherförmigen Abschnitt zum hohlzylindrischen Teil 44 öffnet. Bei dieser Ausbildung ist ein Drahtnetz als poröse Druckverteilungsscheibe 50 α zwischen den Boden

so des hohlzylindrischen Teils 44 und die elastische Dichtungsscheibe 46 eingesetzt, um einen Einschluß von Gas zu verhindern und die Verteilung des Niederdruckes zur rückseitigen Stirnfläche der elastischen Dichtungsscheibe 46 zu gewährleisten. In der Abstützkappe 52 a befindet sich ein Verbindungskanal 76.

Gemäß F i g. 4 und 5 stößt der hohlzylindrische Teil 44 des Verschlußstückes 40 am Ventilsitzelement 28 an, um die Kompression der elastischen Dichtungsscheibe 46 zu begrenzen, wenn sich das Ventil in geschlossener Stellung befindet. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, vermindert die Anfangsbewegung des Verschlußstückes 40 die Kompression der elastischen Dichtungsscheibe 46, wenn sich der Rand des hohlzylindrischen Teils 44 vom Ventilsitzelement 28 abhebt. Gleichzeitig bildet der kleine radiale Abstand zwischen der komplementären zylindrischen Oberfläche des zylindrischen Teils 44 und des Ventilsitzes 32 eine Mündungsöffnung zwischen ihnen, durch die der Anfangsstrom mit hoher Geschwindigkeit und daher geringem Druck hindurchströmt. Hinter dieser Mundöffnung baut sich ein Druck F₁ auf. Da dieser gegenüber der äußeren Kante der elastischen Dichtungsscheibe 46 auftritt, ist die gesamte Fläche der elastischen Dichtungsscheibe 46 dem höheren Aufströmdruck entgegengesetzt zur Druckfeder 55 ausgesetzt. Dies fördert ebenfalls die Aufrechterhaltung der Dichtungswirkung. Zusätzlich lenkt der nach unten ragende Rand des hohlzylindrischen Teils 44 den anfänglichen Fluidumsfluß, wie durch die Pfeile gezeigt, nach unten um, und der Wendeeffekt verursacht eine rückwirkende Kraft, ähnlich jener bei einer Turbinenschaufel, um wiederum die Federgegenkräfte zu verstärken. Wenn sich dann das Verschlußstück 40 weiter in die in F i g. 4 dargestellte Stellung bewegt, sorgt die angeschrägte Kante bzw. Fase 44 c des hohlzylindrischen Teils 44 für eine Flußzunahme, und das Druckmittel trifft außerdem zuerst auf eine keilförmige Fläche und danach auf eine horizontale Fläche auf, wenn das Verschlußstück 40 vollständig vom Ventilsitz 32 getrennt wird. Der Aufströmdruck wirkt daher gegen eine größere Fläche, um die Gesamtkraft gegen die Druckfeder 55 zu vergrößern oder umgekehrt den Betrag des Drukkes zu vermindern, der zum Entgegenwirken gegen die zusammengedrückte Druckfeder 55 erforderlich ist.

Wenn der Druck unter einem niedrigeren Wert als

dem zum Entgegenwirken gegen die Druckfeder 55 nötigen abgebaut wird, schließt sich das Ventil. Der hohlzylindrische Teil 44 setzt sich auf das Ventilsitzelement 28 bzw. die Schulter 132 von Fig. 2 (Metall-auf-Metall-Kontakt), und die elastische Dichtungsscheibe 46 steht dann unter begrenzter Kompression für eine flüssigkeitsdichte Dichtung. An ihrer Rückseite ist wegen der porösen Druckverteilungsscheibe 50 bzw. 50 a bzw. 120 der Druck gleichmäßig verteilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hubventil, bei dem der mit einem ringförmigen Ventilsitz zusammenwirkende Abschnitt des Verschlußstückes becherförmig ausgebildet und mit einer an seiner inneren Mantelfläche anliegenden Dichtungsscheibe aus elastischem Werkwird, sofern keine besonderen Verankerungsvorrichtungen, wie spezielle Rillen am Außenrand der Dichtungsscheibe oder Erhebungen am Boden des becherförmigen Abschnitts sowie entsprechende Vertiefungen an der Stirnfläche der Dichtungsscheibe, vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Ausbeulen der Dichtungsscheibe und insbesondere dessen Herausreißen auf einfache Weise vermei-

stoff versehen ist sowie einen in seinen Boden io den zu helfen. Wird diese Aufgabe gelöst, dann gemündenden, mit der Abströmseite in Verbindung Hngt es, daß das Ventil im Bedarfsfall allmählich öffstehenden Entlüftungskanal aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden

des becherförmigen Abschnitts des Verschluß-