DE1775929A1

DE1775929A1 - Ventil

Info

Publication number: DE1775929A1
Application number: DE19661775929
Authority: DE
Inventors: Soderlund Gary Allan; Buchholz Kurt Hans; Koch Ulrich Hubert
Original assignee: WHITEY RESEARCH TOOL CO
Current assignee: WHITEY RESEARCH TOOL CO
Priority date: 1965-03-31
Filing date: 1966-01-29
Publication date: 1972-04-06
Also published as: FR1462121A; US3356335A; DE1550588B1; GB1126982A; DE1775929C3; DE1775929B2

Description

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Α.-!age Aktenzeichen

.. ε·,™«,-v._Jn-. 17. Februar 1971 vA. Named.α™. Whitey Research ToCi. Cc,

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere zur Verwendung bei einem Fluidum^prüfzylinder, mit einem Ventilgehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, mit einem Ventilsitz zwischen .Einlaß und Auslaß, mit einem Ventilstößel, mit einem mit dem Ventilstößel verbundenen und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilverschlußglied, mit einer auf einem Gewinde auf dem Ventilgehäuse auf- und abdrehbaren Schraubkappe, mit einer Umfangsnute im oberen Ende des Ventilstößels, mit einer in dieser Umfangsnute liegenden Scheibe und mit einer nur mittelbaren Verbindung zwischen dem Ventilstößel und der Schraubkappe.

Fluidum^prüfzylinder werden verwendet, um eine Probe eines Gases oder Fluidums für verschiedene Zwecke zu speichern, wie zum Beispiel die Analyse durch Gaschromatographie oder andere analytische Verfahren. Diese Zylinder werden verwendet, um das Gas vor dem Zeitpunkt zu speichern, in dem die Analyse ausgeführt werden soll. Nachdem die Zylinder der angegebenen Art verwendet worden sind, werden dieselben oft fallengelassen, herumgestoßen oder auf andere Weise unsachgemäß behandelt. Das Ergebnis ist dann, daß das in Verbindung mit solchen Zylindern üblicherweise benutzte Ventil entweder zerbricht und ersetzt werden muß oder zum Abdichten des Zylinders nicht mehr verwendet werden kann.

Eine andere Verwendungsmöglichkeit eines Fluidumsprüfzylinders veranlaßt ein anderes Problem bei dem mit demselben verbundenen Ventil. Es kommt häufig vor, daß eine Gasprobe in dem Zy-

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linder unter Drücken von etwa 210 kg/cm gespeichert wird. Gasproben können periodisch entnommen werden, so daß das Ventil und die damit verbundenen Dichtungen während eines längeren Zeitraumes extrem hohen Drücken ausgesetzt sind. Unter diesen Bedingungen müssen die Ventildichtungen so beschaffen sein, daß sie derartige Druckverhältnisse aushalten, die Bedienung des Ventils unter diesen extremen Drücken jedoch so leicht wie möglich bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Ventiles, das die bei Verwendung in einem Prüfzylinder gestellten Forderungen erfüllt. Insbesondere muß hierbei dafür gesorgt werden, daß der Ventilstößel einwandfrei geführt wird. Diese Führung muß dabei gleichzeitig eine stoßdämpfende Wirkung haben, um über die Schraubkappe auf den Ventilstößel einwirkende Schläge und Stöße von diesem abzuhalten oder zu dämpfen. Weiter muß am Ventilstößel eine Abdichtung bewirkt werden, die den Durchtritt von Fluidum aus der zwischen Ventileinlaß und Ventilauslaß gelegenen Ventilgehäusekammer nach außen in Richtung auf die verschiedenen Gewindeverbindungen verhindert. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine den Ventilstößel umschließende Stopfbüchse in eine Gewindebohrung auf der Oberseite des Ventilgehäuses eingeschraubt ist, die Stopfbüchse eine zentrische Ausnehmung aufweist und in dieser eine Stopfbüchsenpackung angeordnet ist, und ein Dichtring auf der Unterseite der Stopfbüchse anliegt, um deren Außengewinde gegenüber der Ventilgehäusekammer abzudichten und um die Stopfbüchsenpackung in der Stopfbüchse zu halten.

Diese Stopfbüchsenpackung stellt ein elastisches Lager und eine elastische Führung für den Ventilstößel dar, die ihn führt und gleichzeitig Stöße und Schläge von ihm abhält oder mindestens dämpft. Der an der Unterseite der Stopfbüchse und damit auch der Stoffbüchsenpackung anliegende Dichtring ist ein mechanisches Element, das einerseits die Stopfbüchsenpackung in ihrer Ausnehmung hält und gleichzeitig eine Abdichtfunktion ausübt.

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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Stopfbüchsenpackung zylindrisch ist und aus einer Packung und einem O-Ring besteht, der zwischen der Packung einerseits und dem Dichtring andererseits angeordnet ist. Dieser O-Ring stellt damit ein Zwischenglied zwischen der eigentlichen Packung und dem Dichtring dar. Dieser O-Ring verhindert einerseits, daß die Packung bei einem in der Ventilgehäusekammer herrschenden Unterdruck aus der Stopfbüchse herausgezogen wird, und verhindert andererseits, daß der Dichtring bei einem in der Ventilgehäusekammer herrschenden Unterdruck in die Stopfbüchse hineingedrückt wird und damit die Packung beschädigt.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, da3 die zylindrische Stopfbüchsenpackung aus glasgefülltem bzw. glasfaserverstärktem Teflon besteht.

Die eriindungsgemäßen Merkmale stellen damit sicher, daß der Ventilstößel unter gleichzeitiger stoßdämpfender Wirkung einwandfrei längsgeführt wird und andererseits, insbesondere durch den Dichtring, verhindert wird, daß Fluidum an dem Ventilstößel vorbei leckt und in die Gewindegänge zwischen Stopfbüchse und Ventilgehäuse einerseits und auch zwischen Ventilgehäuse und Schraubkappe andererseits eindringt.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. Dabei ist:

Fig. 1 eine Seitenansicht des an einem Prüfzylinder befestigten Ventils,

Fig. 2 in größerem Maßstab das Ventil im Längsschnitt, Fig. 3 eine auseinandergezogene schaubildliche Darstellung der verschiedenen Bestandteile des Ventils.

In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig.2 ist das Ventil gemäß der Erfindung dargestellt,das allgemein mit 10 bezeichnet ist.Das Ventil weist ein Ventilgehäuse 11 auf mit ausgerichteten koaxialen Bohrungen 12 und 13. Diese

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Bohrungen sind durch eine Querbohrung 14 miteinander Eine zur Querbohrung 14 koaxiale Gegenbohrung 15t die in das obere Ende des Ventilgehäuses Huündet, begrenzt eine Ventilkammer. Die <|uer gerichtete Schulter 16 an der Stoßstelle der Querbohrung 14 und der Gegenbohrung 15 bildefi einen Ventilsitz.

Das Ventilgehäuse 11 weist einen Kopfabschnitt 17 auf, der koaxial zur Querbohrung 14 und öegenbohrung 15 mit einer Gegenbohrung 18 versehen ist. An der Stoßstelle der beiden Gegenbohrungen 15 und 18 ist eine quer gerichtete Schulter 19 ausgebildet.

Auf den Kopfabschnitt 17 ist eine Schraubkappe 20 aufgeschraubt. Die Schraubkappe weist eine mittlere Kammer 21 auf und ein Teil der Wand dieser Kammer ist mit Gewinde 22 versehen, das mit dem Außengewinde auf dem Kopfabschnitt 17 in Eingriff steht. In der Kammer 21 ist ein Ventilstößel 23 angeordnet. Der Endteil 24 des Stößels 1st in der Ventilkammer angeordnet. Der Durchmesser des Endes 24 des Stößels 23 ist vergrößert, um den toten Raum im Ventil auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wenn dasselbe geschlossen ist. Im Ende 24 des Stößels 23 ist eine Auflage 25 befestigt. Diese Auflage 25 wird von einer Vertiefung 26 aufgenommen, die im Ende des Stößels ausgebildet ist, wobei ein Teil 27 des Stößels einen Wulst bildet, der die Auflage 25 in der Vertiefung 26 hält. Die Auflage 25 besteht aus weichem Material, vorzugsweise KeI-P oder glasgefülltem Teflon; sie weist im wesentlichen eine stumpfe Form auf, so daß eine minimale Längsbewegung des Stößels 23 erforderlich ist, um denselben in die vollständig geöffnete Stellung zu bringen.

Zur Führung und zum Abdichten des Stößels 22 ist eine Stopfmutter 33 in die Gegenbohrung 18 eingeschraubt. Die Stopfmutter hat eine Bohrung 31 an ihrem oberen Ende, durch die der Stößel 23 gleitet« In der Stopfmutter ist koaxial zur Bohrung 31 eine Gegenbohrung ausgebildet, in der eine Führungsstopfbuchse 33 angeordnet ist. Diese Stopfbuchse 1st zylindrisch und umgibt einen Teil des Stößels 23. In der Gegenbohrung 32 ist ferner eine Ringscheibe 34 angeordnet, welche den Stößel 23 umgibt und gegen die Stopfbuchse 33 anliegt. Die Stopfbuchse 33 ist vorzugsweise aus glasgeftilltem Teflon hergestellt, kann aber auch aus einfachem Teflon oder irgend-

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ORfQlNAL INSPECTED

einem anderen Kunststoff bestehen.

Die Stopfbuchse und die Ringscheibe werden in der Gegenbohrung durch einen Dichtungsring 35 festgehalten. Dieser ist zwischen dem Snde J>6 der Stopfmutter 30 und der quer gerichteten Schulter 19 angeordnet und mit einer mittleren Bohrung 37 für den Durchgang des Stößels 23 versehen. Durch die Kombination des Dichtungsringes 35 mit der Stopfbuchse 33 wird eine Rille für die Ringscheibe 34 gebildet. Überdies bewirkt der Dichtungsring eine Abdichtung an der Schulter 19, wodurch die Gewindeverbindung 18 von dem in dem System befindlichen Pluidum isoliert wird. Daneben sorgt der statische Druck des Systems gegen den Dichtungsring 35 für eine Abdichtung durch den Außendurchmesser der Ringscheibe 34 gegen die Stopfmutter 30 und die Stopfbuchse 33 aus glasgefülltem Teflon. Der Innendurchmesser der Ringscheibe bildet eine gleitende Dichtung auf dem Stößel 23. Die Tatsache, daß die Ringscheibe mit ihrem Innendurchmesser den Stößel abdichtet, ist bei einem Ventil wie diesem von Bedeutung, das für Drücke von 210 kg/cm oder mehr berechnet ist. Durch die Abdichtung durch den Innendurchmesser der Ringscheibe kann der Durchmesser des Stößels verringert werden und damit der für die Ventile erforderliche Betriebsdruck. Die synthetische Stopfbuchse 33 stellt auch eine Führung mit geringer Reibung für den Stößel 23 dar. Teflon ist verhältnismäßig weich und verformt sich und fließt kalt, so daß der interne Strömungsdruck des Systems die Stopfbuchse 33 eng an den Stößel andrückt. Es bildet sich daher eine ideale Dichtung für die Ringscheibe, weil kein freier Raum da ist, in den die Ringscheibe gedrückt werden könnte.

Die hier gezeigte Konstruktion für den Antrieb des Stößels 23 schließt jede Möglichkeit einer Beschädigung desselben aus, falls das Ventil fallengelassen wird oder eine sonstige unsachgemäße Behandlung erfährt. So soll der Stößel 23 von der Schraubkappe isoliert sein, damit irgendwelche Schläge auf die Schraubkappe nicht auf den Stößel übertragen werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß auf dem oberen Ende des Stößels 23 eine als Federring ausgebildete Scheibe 39 befestigt wird, die von einer Umfangsnut 40 aufgenommen wird. Eine Druckacheibe 41 sitzt auf dem Ende des Stößels 23 auf und eine zweite Druckscheibe 42 ist auf

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dem Stößel 23 unterhalb der Scheibe 39 angeordnet. In der Mitte der Endwand 44 der Kammer 21 der Schraubkappe 20 ist eine Ausnehmung 43 ausgebildet. Diese nimmt das äußere obere Ende des Stößels 23 auf. Eine Lagerbuchse 45 umgibt den Stößel 23. Die Lagerbuhchse ist auf dem Stößel drehbar und wird durch eine in radialer Richtung in die Schraubkappe 20 eingedrehte Madenschraube 46 an derselben befestigt, so daß Lagerbuchse und Schraubkappe für eine gemeinsame Bewegung verbunden sind.

Die Wirkungsweise des Ventils ist folgendeϊ

Ein Ende des Ventils 10 kann in einen Prüfzylinder A eingeschraubt werden, von dem ein Teil in Fig. 1 sichtbar ist. Das andere Ende des Ventils kann mit einer Gasquelle verbunden werden, so daß der Zylinder A gefüllt werden kann. Um die Einführung des Gases in den Zylinder zu ermöglichen, wird zur Betätigung des Ventils die Schraubkappe 20 verdreht, was eine Axialbewegung derselben auf dem Gewinde des Kopfabschnitte 17 bewirkt. Die Drehbewegung der Sehraubkappe 20 wird nicht auf den Stößel 25 übertragen. Bei der Axialbewegung der Schraubkappe 20 wird die an derselben durch die Madenschraube 46 befestigte Lagerbuchse 45 ebenfalls längs des Stößels 23 verschoben und kommt mit der Druckscheibe 42 in Eingriff. Diese kommt ihrerseits mit der Federringscheibe 39 in Eingriff, welche mit der Schraubkappe 20 des Stößels 23 in Verbindung steht. Wenn daher die Schraubkappe in axialer Richtung verschoben wird, wird der Stößel 23 mitgenommen. Die Axialverschiebung des Stößels 23 entfernt die Auflage 25 vom Ventilsitz 16, was die Einführung des Gases in den Zylinder A ermöglicht. Eine entgegengesetzte Drehung der Schraubtappe 20 bewirkt selbstverständlich, daß dieselbe in axialer Richtung auf dem Kopfabschnitt 17 bewegt wird. Unter dieses Umständen stößt die Endwand 44 der Schraubkappe 20 gegen die obere Druckscheibe 41. Bei der Drehung der Schraubkappe wird dem Stößel 23 eine nicht drehende Bewegung in der Längsrichtung erteilt, so daß die Auflage 25 wieder mit dem Ventilsitz 16 in Eingriff kommt. Die Druckscheiben 41 und bestehen aus Kunststoff und weisen reibungsarme aufeinanderliegende Flächen auf, so daß die Drehung der Schraubkappe nicht auf den Stößel 23 übertragen wird. Der Zylinder und das Ventil können dann zur Speicherung einer Gasprobe verwendet werden. Das Ventil 10

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kann in periodischen Abständen an ein Meßgerät, wie z. B. einen GasChromatographen, angeschlossen und eine Gasprobe aus dem Zylinder A entnommen werden.

Bei Entnahme einer großen Zahl von Proben kann das Ventil 10 in sehr starkem Maße unsachgemäß behandelt werden. Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung, bei welcher der Stößel 23 durch die Schraubkappe vollkommen geschützt und von den der Schraubkappe erteilten Stoßen isoliert ist, wird die Lebensdauer des Ventils beträchtlich erhöht. Jede vorschriftswidrige Behandlung der Schraubkappe wird vom Ventilgehäuse und nicht vom Ventilstößel aufgefangen. Ein anderes kennzeichnendes Merkmal des Ventils ist die neuartige Abdichtung des Stößels. Wenn beispielsweise die Probe im Zylinder während eines langen Zeitraumes unter hohen Drücken aufbewahrt werden muß, was bei solchen Systemen durchaus normal ist, stellt die Abdichtung des Ventils unter gleichbleibenden hohen Drücken ein wesentliches Problem dar. Bei der beschriebenen Ausbildung macht die Abdichtung des Ventils keine Schwierigkeiten, da eine weiche Auflage 25 verwendet wird, die eine gute Abdichtung am Ventilsitz 16 gewährleistet Überdies ist der Dichtungsring 35 derart festgeklemmt, daß alle Gewindeteile vom Inneren des Ventils isoliert sind. Die Ringscheibe Jk, die bei Zunahme des Innendru^s verformt wird, bildet eine gute Dichtung und die Kunststoffstopfbuchse 33 zerfließt sehr leicht kalt, um jede Spalte auszufüllen, die ein Auslaufen begünstigen könnte.

Patent ansprüche

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Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD ■ Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen zur Eingabe vom 17. Februar 1971 vA. Name d. Anm. Whitey Research Tool Co. PATENTANSPRÜCHE

1. Ventil, insbesondere zur Verwendung bei einem Fluidumsprüfzylinder, mit einem Ventilgehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, mit einem Ventilsitz zwischen Einlaß und Auslaß, mit einem Ventilstößel, mit einem mit dem Ventilstößel verbundenen und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilverschlußglied, mit einer auf einem Gewinde auf dem Ventilgehäuse auf- und abdrehbaren Schraubkappe, mit einer Umfangsnute im oberen Ende des Ventilstlößels, mit einer in dieser Umfangsnute liegenden Scheibe und mit einer nur mittelbaren Verbindung zwischen dem Ventilstößel und der Schraubkappe,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine den Ventilstößel (23) umschließende Stopfbüchse (30) in eine Gewindebohrung (17) auf der Oberseite des Ventilgehäuses (11) eingeschraubt ist, die Stopfbüchse (30) eine zentrische Ausnehmung (32) aufweist und in dieser eine Stopfbüchsenpackung (33, 34) angeordnet ist, und ein Dichtring (35) auf der Unterseite der Stopfbüchse (30) anliegt, um deren Außengewinde (18) gegenüber der Ventilgehäusekammer (15) abzudichten und um die Stopfbüchsenpackung (33, 34) in der Stopfbüchse (30) zu halten.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchsenpackung (33, 34) zylindrisch ist und aus einer Packung (33) und einem O-Ring (34) besteht, der zwischen der Packung (33) einerseits und dem Dichtring (35) andererseits angeordnet ist.

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3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchsenpackung (33) aus glasgefülltem Teflon besteht.

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