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Kegelsitzventil Die Erfindung betrifft ein Kegelsitzventil, insbesondere
kleinen Durchmessers, mit relativ hohen Drücken für verschieden große Durchflußmengen,
dessen gegeneinander bewegliche Teile von einer Feder aneinander gedrückt werden
und dessen mit dem Kegelsitz versehener Ventilschaft mit einem zylindrischen, an
den kleinsten Durchmesser des kegelringförmigen Sitzes anschließenden Kolbenstück
in einer Bohrung in dem Ventilkörper beweglich ist.
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Bei einem Kegelsitzventil dieser Art mit unterschiedlicher Durchflußmenge
stellen sich häufig Betriebszustände ein, die in der um die Kante des Ventilsitzes
strömenden Flüssigkeit Schwingungen entstehen lassen die unangenehme Pfeifgeräusche
hervorrufen. Solche Schwingungsbereiche können durch Änderung der Federspannung
oder des Sitzwinkels verlagert und die unerwünschten Geräusche dadurch vermieden
werden. Unter Umständen ist es aber wegen der vom Ventil geforderten sonstigen Funktion
nicht möglich, derartige konstruktive Änderungen zur Vermeidung von Pfeiftönen vorzunehmen.
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In diesen Fällen setzt nun die Erfindung ein und kann dann erfolgreich
angewendet werden. Sie besteht darini daß das im Ventilkörper passend sitzende Kolbenstück
des Ventilschaftes erst in einer größeren Entfernung vom kleinsten Durchmesser des
kegelringförmigen Sitzes einen Übergang zu einem kleineren
Durchmesser
aufweist. Dieser Übergang kann allmählich oder in wenigstens einer Stufe erfolgen.
Dabei soll darauf geachtet werden, daß der Übergang nicht zu schroff ist und wenigstens
unter einem Winkel von 60° gegen die Ventilachse geneigt ausgeführt wird. Im übrigen
sollte das Ventil so ausgebildet sein, daß die Kegel fläche und die ringförmige
Sitzkante nur dazu dienen, eine völlige Abdichtung nach Unterbrechung des Flüssigkeitsstroms
zu erzielen.
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Findet nur ein geringer Durchfluß statt, so muß sich der Dicht kegel
wegen der engen Passung des zylindrischen Kolbenstücks in der Bohrung des Ventilgehäuses
vom Sitz abheben Mit kleiner werdender Spaltlänge stellt sich wegen des dann geringer
werdenden Spaltwiderstandes bald ein Gleichgewichtszustand zwischen Druckabfall
und Widerstand im Ventil ein Durch eine gute Führung im Ringspalt schießt dann die
Flüssigkeit am Ventilsitz wirbel frei vorbei und wird erst an der Kegelfläche in
einiger Entfernung vom Ventilsitz abgelenkt, ohne daß dabei Pfeilgeräusch erzeugt
werden können.
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Für große Durchflußmengen muß der Ventilhub größer werden, bis schließlich
ein erweiterter Ringspalt frei wird. Wesentlich ist, daß dem Strahl bei jeder Durchflußmenge
eine ausreichende Engergie in Strömungsrichtung erhalten bleibt und ein Festsaun
gen der Flüssigkeit an der ringförmigen Sitzkante vermieden wird.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der folgenden Beschreibung näher erläuteto der im Zusammnhang mit der Zeichnung
nähere Einzelheiten entnommen werden können. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das Ventil; die obere und die untere Hälfte d Ventils sind in geschlossener
bzw. offener Stellung dargestellt; Fig. 2 einen Teil des zugehörigen Ventilschaftes
mit einem kegelförmigen Übergang.
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Das dargestellte Kegelsitzventil ist ein Doppelsitzventil, das also
bei verschiedenen Drücken in verschiedenen Richtungen durchströmt werden kann.,
In ein Ventilgehäuse 1 ist ein Ventilkörper 2, der zugleich einen Ventilschaft 3
trägt, eingeführt.
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Ventilkörper 2 und Ventilschaft 3 sind axial gegeneinander beweglich
und werden von einer Feder 4, die sich einerseits an einer Schulter 5 des Ventilkörpers
2 und andererseits an einer in eine Nut 6 im Ventilschaft 3 eingreifende Scheibe
7 abstützt, gegeneinander gedrückt. Hierdurch liegt der kegelringförmige Sitz 8
des Ventilschaftes 3, der mit einem zylindrischen Kolbenstück 9 im Ventilkörper'
2 geführt ist, an einer Sitzfläche 11 an.
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Diese Sitzfläche 11 wird von einem elastisch nachgiebigen Dichtring
12 gebildet, der hinter einen flanschartigen Ring 13 am einen Ende des Ventilkörpers
2 greift.
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Das Ventilgehäuse weist im übrigen eine Erweiterung 14 auf, in der
der Ventilkörper 2 sitzt, während das freie Ende des Ventilschaftes 3 in den engeren
Teil 15 der Ausnehmung des Gehäuses hineinragt. Den Übergang von der Erweiterung
14 zu dem engeren Teil 15 des Ventilgehäuses bildet wiederum ein kegelingförmiger
Sitz 16. Gegen diesen Sitz drückt eine weitere Feder 17 den Ventilkörper 2 mit seinem
Dichtring 12. Diese weitere Feder 17 greift in einer ringförmigen Auskehlung 18
am Ventilkörper an und stützt sich andererseits an einer ringförmigen Scheibe 19
ab, die durch einen Sprengring 21 in der Erweitcrung 14 festgelegt ist. Der aus
Gummi bestehende Dichtring 12 kann im übrigen auch aus einem anderen Material, beispielsweise
aus Stahl hergestellt sein; er muß dann aber genau gearbeitet werden.
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In den Bohrungen des Ventilkörpers und des Dichtrings muß eine Toleranz
für die Passung zwischen diesen Bohrungen und dem in diesen geführten zylindrischen
Kolbenstück 9 eingehalten werden, die beispielsweise bei einem zylindrischen Kolbenstück
von 4 mm Durchmesser sich in den Grenzen zwischen 0,01 und 0,16 mm bewegen kann.
Diese Passung und ein erst in einer größeren Entfernung a vom kleinsten Durchmesser
22 des kegelringförmigen
Sitzes 8 vorgesehener Übergang 23 zu einem
zylindrischen Kol-.
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benstück kleineren Durchmessers 24 dienen dazu, Pfeifgeräusche.
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beim Durchströmen der Flüssigkeit von der Erweiterung 14 in den engeren
Teil 15 der Ausnehmung des Ventilgehäuses 1 zu vermeiden. Wie in der Zeichnung dargestellt,
kann der Übergang 23 stufenförmig erfolgen. Der Übergang 23 soll aber dann wenigstens
eine Neigung von 60° gegen die Längsachse aufweisen. Im übrigen kann der Übergang
vom zylindrischen Kolbenstück 9 größeren Durchmessers zu einem Kolbenstück 24 kleineren
Durchmessers nach dem vorgesehenen Abstand a von der Kante 22 des kegelringförmigen
Ventilsitzes 8 auch allmählich erfolgen.
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Steigt der Druck bei Inbetriebnahme des Ventils in der Erweiterung
14 an, dann wird der Ventilschaft 3 unter Zusammendrücken der Feder 4 angehoben.
Eine größere Menge der im Ventilgehäuse 1 befindlichen Flüssigkeit kann aber erst
dann ausströmen, wenn die Sitzfläche 11 des Dichtrings 12 den Übergang 23 erreicht
hat. Die Flüssigkeit umströmt dann das zylindrische SolbenstSick 9 laminar und wird
erst an der kegelringförmigen Sitzfläche 8 abgelenkt. Die Strömungsenergie ist aber
bis dahin schon geringer geworden, so daß Schwingungen und ein Pfeifgeräusch nicht
mehr erzeugt werden können. Übersteigt der Druck im engeren Teil 15 des Ventilgehäuses
1 den Druck in der Erweiterung 14, dann werden der Ventilkörper 2 und der Dichtring
12 unter Zusammendrücken der äußeren Feder 17 vom kegelringförmigen Sitz 16 abgehoben
und die Flüssigkeit kann von links nach rechts durchströmen. Auch hier hat die Strömung
eine gute Führung und da der Ventilwiderstand klein, der Sitzquerschnitt aber groß
ist, werden keine starken Wirbel erzeugt.
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Das Ventil arbeitet ohne Pfeifgeräusche.