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V e n t i 1 k e g e 1 b e f e s t i g u n g Die Erfindung betrifft
eine Ventilkegelbefestigung für mit einer Ventilstange verbundene Ventilkegel, Ventilteller
oder ähnliche Ventilverschlußkarper für Einsitz- oder Mehrsitzventile, insbesondere
für Doppelsitzventile.
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Es ist vor allem bei Doppelsitzventilen bereits bekannt, mindestens
einen Ventilkegel federnd nachgiebig mit der Ventilstange zu verbinden oder den
Ventilkegel selbst mindestens teilweise elastisch
auszubilden, um
Herstellungsungenauigkeiten oder unterschiedliche Wärmedehnungen auszugleichen,
damit in der Schließstellung der Ventilkegel ein möglichst vollkommener Ventilabschluß
erreicht wird. Bei Doppelsitzventilen oder Mehrsitzventilen kann durch die Verwendung
elastisch federnder Ventilkegel jedoch leicht die bei starren, flächengleichen Ventilkegeln
erzielbare Entlastung vom Differenzdruck gestört werden, wodurch die Betätigungskraft
*zum Öffnen oder Schließen des Ventils in der Nähe des Ventilabschlußes sprunghaft
ansteigt. Insbesondere bei Regelventilen müssen solche plötzlich eintretende Kraftänderungen
aber unbedingt vermieden werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde,
eine Ventilkegelbefestigung zu schaffen, bei der die elastisch federnde Ausbildung
bzw. Anordnung des oder der Ventilkegel keine unerwünschten Rückwirkungen und vor
allem bei Doppelsitzventilen keine die genaue Regelung störenden Fehlentlastungen
hervorruft.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß der mit dem Ventilsitz zusammenarbeitende Dichtrand des Ventilkegels von dem
einen, frei federnden Ende eines Federbalges wie z. B.
eines Metallfederrohres
oder Faltenbalges getragen wird, dessen anderes Ende fest mit der Ventilstange bzw.
mit einem starren Teil des Ventilkegels verbunden und dessen wirksamer Durchmesser
praktisch gleich dem Ventilsitzdurchmesserist.
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Eine solche Anordnung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften und einfachen Ausführungsform der Erfindung kann der Dichtrand
des Ventilkegels-- oder-tellers von einem besonderen Dichtring gebildet sein, welcher
an dem frei federnden'Ende des Federbalges oder Federrohres befestigt ist. Eine
weitere Vereinfachung der Ausführung kann erfindungsgemäß dadurch erzielt kerden,
daß der Dichtrand des Ventilkegels unmittelbar von dem freien Rand des Federbalges
gebildet wird, wobei dieser Dichtrand auf den wirksamen Durchmesser des Federbalges
abgekrempt ist. Anstelle eines Federrohres oder Faltenbalges üblicher Art kann auch
ein Federungskörper verwendet werden, der z. B. aus dem vollen Material durch spanabhebende
Bearbeitung gefertigt und dessen freies Ende zu einem ringförmig verstärkten Dichtrand
geformt ist.
Bei einem Doppelsitz- oder Mehrsitzventil kann ein
Ventilkegel in bekannter Weise starr ausgebildet und an der Ventilstange befestigt
sein, während der oder die anderen Ventilkegel einen Dichtrand oder Dichtring hat
bzw. haben, welcher mit der Ventilstange unter Vermittlung des elastisch federnden
Faltenbalges oder Federrohres od. dgl. verbunden ist. km An der Ventilstange kann
zu diesem Zweck ein starrer Kegelteil oder -teller befestigt sein, an dessen Umfang
das Federrohr oder der Faltenbalg befestigt ist, dessen wirksamer Durchmesser gleich
dem Durchmesser des Ventilsitzes ist. Als wirksamer Durchmesser gilt hierbei vergleichsweise
der Durchmesser eines reibungslos geführten Kolbens, der bei gleicher Druckbelastung
die gleiche Kraft ausübt wie das mit einem Balgboden versehene Federrohr, bzw. der
mittlere Durchmesser zwischen dem äußeren und dem inneren Durchmesser der Falten
oder Wellen des Balges.
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Auf diese Weise wird der elastisch federnde Teil des Ventilkegels
im wesentlichen auf den Durchmesser des Ventilsitzes beschränkt, während der übrige
Teil des Ventilkegels oder -tellern starr ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausbildung
des Federrohres oder Faltenbalges kann der durch den Differenzdruck
hervorgerufene,
auf den Federbalg wirkende Druck keine in Richtung der Balgachse oder Ventilstange
wirkende Kraft auf den Dichtrand oder Dichtring des Ventilkegels ausüben, sondern
der Dichtungsdruck wird ledi.lich durch die Federungskraft des Faltenbalges oder
Federrohres erzeugt. Die unerwünschte Wirkung der sonst von dem Differenzdruck auf
das Ventil ausgeübten Kraft wird dadurch praktisch vermieden, und es treten vor
allem keine sprunghaften Kraftänderungen beim öffnen oder Schließen des Ventils
ein, die bei einem Doppelsitz- oder Mehrsitzventil die Entlastung stören und die
Regelgenauigkeit nachteilig beeinträchtigen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt den unteren Teil eines Doppelsitzventils
mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Befestigung bzw. Anordnung eines Ventilkegels;
Fig. 2 zeigt ebenfalls im Längsschnitt ein Doppelsitzventil mit zwei erfindungsgemäß
ausgebildeten Ventilkegeln; und
Fig. 3 zeigt in einem abgebrochenen
Längsschnitt die Ausbildung eines Doppelsitzventils mit einem starren und einem
elastisch federnden Ventilkegel gemäß einer weiteren Variante der Erfindung.
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Das in Fig. 1 veranschaulichte Doppelsitzventil hat ähnlich wie ein
Einsitzventil ein Ventilgehäuse 6, in welchem eine Ventilstange 7 längsverschiebar
gelagert ist und welches zwei mit Abstand übereinander angeordnete Ventilsitze 8
und 9 enthält. MIt dem unteren Ventilsitz 8 arbeitet ein starrer, fest mit der Ventilstange
7 verbundener Ventilkegel 1 zusammen, der den Hauptstrom des zu regelnden Mediums
beeinflußt. Mit dem oberen Ventilsitz 9 arbeitet der Dichtring 2 eines Ventilkegels
zusammen, welcher nur kleinere Durchflußquerschnitte freigibt. Der obere Ventildichtring
2 ist auf einem rohrförmigen Teil 15 des unteren Ventilkegels 8 geführt und mit
einem oberen Flansch -16 des Rohrkörpers 15 mittels eines Faltenbalges oder Federrohres
4 verbunden, dessen wirksamer Durchmesser gleich dem Durchmesser der Dichtfläche
des Ventilsitzes 9 ist. Durch einige Längsnuten 3 des rohrförmigen Teiles 15 kann
der Druck des durch das Ventil strömenden Mediums in das Innere 17 des Faltenbalges
oder Federrohres 4 gelangen. Der rohrförmige
Ansatz 5 des Dichtringes
2 des oberen Ventilkegels dient zur Führung des letzteren auf dem rohrförmigen Teil
15 des unteren Ventilkegels 1 und kann gleichzeitig als Anschlag zur Hubbegrenzung
des Faltenbalges oder Federrohres 4 dienen, so daß die Federung des Faltenbalges
oder Federrohres 4- auch etwas vorgespannt werden kann.
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Durch die Bemessung des wirksamen Durchmessers des Faltenbalges oder
Federrohres 4 gleich .dem Durchmesser der Dichtfläche des Ventilsitzes 9 wird erreicht,
daß der Differenzdruck des Mediums keine unerwünschte Axialkraft hervorrufen kann
und der Dichtungsdruck nur durch die Federkraft des Faltenbalges oder Federrohres
4 erzeugt wird. Durch die elastisch federnde Befestigung des Dichtringes 2 des oberen
Ventilkegels an der Ventilstange 7 wird ein einwandfreier Ventilabschluß des Doppelsitzventils
erreicht. Ferner erhält man durch die Anordnung gemäß der Erfindung bei der Ausführungsform
nach Fig. 1 gegenüber einem normalen Doppelsitzventil ein kleineres und einfacheres
Ventilgehäuse 6 mit entsprechender Kostenersparnis. Verglichen mit einem Einsitzventil
mit. einem üblichen Entlastungsfederrohr oder -balg kann die Bauhöhe des Doppelsitzventils
gemäß Fig. 1 erheblich verringert
werden, weil das Entlastungsfederrohr
bei einem Einsitzventil dem gesamten Ventilhub folgen muß und deshalb eine große
Länge erfordert, während bei dem Doppelsitzventil gemäß Fig. 1 der Federbalg 4 nur
die*Ungenauigkeiten des Sitzabstandes auszugleichen hat und infolgedessen sehr kurz
bemessen werden kann.
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Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung
enthält das Ventilgehäuse 23 zwei übereinander angeordnete Ventilsitze 18 und 19,
von denen der obere Ventilsitz eine größere Durchgangsöffnung als der untere Ventilsitz
19 umgibt, um die Montage des Ventils zu vereinfachen. An der Ventilstange 24 sind
in entsprechendem Abstand zwei starre Ventilkegelteile 10 und 13 befestigt. Am Umfang
der Ventilkegelteile 10 und 13 ist jeweils ein Faltenbalg 12 befestigt, dessen unteres,
auf den wirksamen Durchmesser des Faltenbalges abgekremptes Ende 11 den eigentlichen
Dichtrand des Ventilkegels bildet. In diesem Falle muß der Faltenbalg natürlich
aus einem Material wie z. B. nichtrostendem Stahlblech bestehen, welches sich auch
als Dichtungsmaterial eignet. Der ringförmige Ansatz 14 des unteren Ventilkegelteiles
13 kann als Anschlag mit einer Gegenanschlagfläche 25 des Ventilsitzes 19 zusammenarbeiten,
um ein Überdrücken der Faltenbälge 12 zu verhindern.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 ist nur ein Innenteil 26 des Ventilgehäuses angedeutet, an welchem
die Ventilsitze 27 und 28 angeordnet sind. Mit dem unteren Ventilsitz 27 arbeitet
ein an der Ventilstange 29 befestigter starrer Ventilkegel 22 zusammen. Der mit
dem oberen Ventilsitz 28 zusammenarbeitende Ventilkegel hat einen Dichtring 21,
der mit einem kurzen Faltenbalg 20 in einem Stück aus dem Vollen durch spanabhebende
Bearbeitung gefertigt ist. Auch hier entspricht der wirksame Durchmesser des Faltenbalges
20 dem Durchmesser des Ventilsitzes 28. Der Faltenbalg 20 ist mit einem nach innen
vorspringenden Flanschteil 30 zwischen zwei starren Ventilkegelscheiben 31 und 32
eingeklemmt, die auf der Ventilstange 29 befestigt sind. Selbstverständlich beschränkt
sich die Erfindung nicht auf die in der Zeichnung veranschaulichten und vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen
der wesentlichen Erfindungsmerkmale. Beispielsweise kann die Federkraft des Faltenbalges
oder Federrohres durch eine zusätzlich angeordnete Feder verstärkt werden. Eine
solche Feder 33 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 zur Verdeutlichung dieser
Variante angedeutet worden.