DE1938145A1 - Ventil - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

1938U5

Anlöge Aktenzeichen

zur Eingab, vom 25· JUll 19Ö9 3Ch// Name d. Ann,. NUPRO COMPANY

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Kappe, die in ein Ventilgehäuse eingeschraubt ist, und mit einer Ventilspindel, welche in die Kappe einstellbar eingeschraubt ist, so daß die Spindel mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt, sowie mit einer Dichtung, die in einer ringförmigen Kammer zwischen dem Ventilgehäuse und dem inneren Ende der Kappe angeordnet ist, um die Ventilspindel abzudichten.

Ventile dieser Art werden gewöhnlich in der Industrie verwendet, haben aber verschiedene Nachteile. Ein Problem besteht in der Abnützung des verhältnismäßig weichen Ventilsitzes durch die härtere Ventilspindel. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Spindel versehentlich aus der Kappe herausgeschraubt werden kann, wenn das Ventil geöffnet wird, was zu einem Verlust an Medium und einer möglichen Verletzung des Bedienungsmannes führt. Bei manchen im Handel erhältlichen Ventilen kann das Schraubengewinde auf der Spindel beschädigt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der mit Gewinde versehene Teil der Spindel in den nicht mit Gewinde versehenen Teil der Kappe hineingedreht wird, wodurch das Gewinde beschädigt oder abgeschliffen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile der bekannten Ventile zu beheben. Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß ein dünner Überzug aus Polytetrafluoräthylen auf einem konischen inneren Ende der Ventilspindel vorgesehen ist und daß das Innengewinde der Kappe in einem Rücksitz endet, der mit einem komplementären Rücksitz zusammenwirkt, welcher das

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ORIGINAL INSPECTED

Schraubengewinde auf der Ventilspindel abschließt. 1^^"

Nach einem gewissen Zeitraum wird der Überzug aus Polytetrafluoräthylen in die mikroskopischen Ausnehmungen eingeschliffen, welche auf dem Ventilsitz vorhanden sind. Das verbleibende Polytetrafluoräthylen wirkt als ein Schmiermittel für die Dichtungsflächen. Die zusammenwirkenden Rücksitze, welche die Schraubengewinde abschließen, haben den zusätzlichen Vorteil, daß bei Versagen der Spindeldichtung ein starkes Lecken verhindert wird, wenn das Ven';il vollständig geöffnet ist. In diesem Fall kommen die komplementären Rücksitze miteinander in Eingriff, um eine ziemlich wirksame Abdichtung zu bilden, welche ermöglicht, daß das Ventil während eines begrenzten Zeitraumes in Betrieb gehalten werden kann, bis es zweckmäßig erscheint, die betroffene Leitung zwecks Reparatur der Dichtung abzusperren.

Ein anderer Nachteil der bekannten Ventile besteht darin, daß dieselben zu stark festgeschraubt werden können, wodurch die Ventiloberflächen beschädigt werden, oder daß dieselben zu stark gelockert werden können, so daß die Kappe aus dem Ventilgehäuse herausgeschraubt wird.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann dieser Nachteil vermieden werden, indem das Verhältnis des Hebelarmes des Handgriffs auf der Ventilspindel zum Hebelarm des Außengewindes auf der Kappe nicht wesentlich größer als 3 noch wesentlich kleiner als 1 ist. Die verhältnismäßig kleine Größe des Handgriffs verhindert, daß der Bedienungsmann den Handgriff zu fe = ¹- -. :id dadurch das Ventil zu stark festschraubt oder z" stark .lo^cerc Infolge der verhältnismäßig geringen Reibung am Ventilsitz und an der .Dichtung, die vorzugsweise aus einem Dichtungsring von geringer Reibung besteht, ist,, zur Betätigung des Ventils keine grose Kraft erforderlich.

Nachstehend wird eine beispielsweise Ausfuhrungsfo^.i Jes Ventils gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf dia Zeichnung beschrieben, in welcher zeigt;

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1 η ο ο ι / c Fig. 1 einen Längsschnitt des Ventils und ' ^{Ό H} ·

Fig„ 2 in größerem Maßstab einen teilweisen Längsschnitt, der das Ende der Spindel und den Ventilsitz veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein T-förmiges Ventilgehäuse 10 mit einem durchgehenden StrömungsdurchlaQ 11, der in einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14 endet. Eine Ein-laßleitung 16, welche dem Einlaß 12 Medium zuführt, ist mit dem Ventilgehäuse durch eine Überwurfmutter 18 und ein übliches Paßstück 20 verbunden. Eine Auslaßleitung ist mit dem Auslaß 14 in der gleichen Weise gekuppelt. Zu diesem Zweck können jedoch auch andere Paßstücke verwendet werden. In dem Durchlaß innerhalb des Ventilgehäuses ist ein Ventilsitz angeordnet, der das Ende einer Ventilspindel 28 zwecks Abdichtung aufnimmt. Im vorliegenden Fall ist die Spindel aus Schiffbaumessing hergestellt, das eine Rockwell-Härte im Bereich von ungefähr B 88 - 90 und eine Zugfestigkeit im Bereich von ungefähr , 56ΟΟ - 6000 kg/cm aufweist. Es hat sich erwiesen, daß das diese Eigenschaften aufweisende Schiffbaumessing eine längere Betriebsdauer als andere Materialien besitzt, unter Berücksichtigung der Anwendungen,, welche das Ventil gsmäß der Erfindung gewöhnlich findet. Das Ventilgehäuse 10 ist ebenfalls aus Messingg hergestellt, das gewöhnlich eine geringere Härte als die Spindel aufweist. Da die Spindel 28 härter als das Gehäuse 10 ist, ergeben sich bessere Dichtungsflächen wegen der verringerten Abnützung des inneren Endes 56 der Spindel und des Ventilsitzes 26.

Auf dem äußeren Ende der Spindel 28 ist ein kleiner Handgriff angeordnet, der auf der Spindel durch eine Schraube 32 befestigt ist, welche in eine Gewinde bohrung J54 im Handgriff eingeschraubt ist. Das Schraubengewinde 26 auf der Spindel zum öffnen und Schließen des Ventils ist zwischen dem Handgriff und dem abdichtenden inneren Ende 56 der Ventilspindel angeordnet. Wie Fig. zeigt, steht das Schraubengewinde 36 mit dem Innengewinde 38 der Kappe 40 in Eingriff, welche sowohl mit dem Innengewinde 38 als auch mit dem Außengewinde 42 versehen ist. Das Außengewinde 42 der Kappe steht mit dem Innengewinde 44 des Ventilgehäuses in Eingriff. Ss ist darauf zu achten, daß eine Schmierung zwischen

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den Schraubengewinden 42 und 44 vermieden wird. Der Grund hier- . für wird später erklärt. Die Kappe 40 endet am inneren Ende in einem Anschlag 46, der mit einer Unterlagsscheibe 48 aus Metall in Eingriff steht. Die Unterlagescheibe 48 ist in einer ringförmigen Kammer 49 angeordnet, welche auch die Spindeldichtung aufnimmt. Eine ähnliche Unterlagsscheibe 50 ist am entgegengesetzten oder inneren Ende der ringförmigen Kammer angeordnet und zwischen den beiden Unterlagsscheiben befindet sich eine ringförmige Dichtung 52, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Um die Dichtung 52 gegen die Spindel und die Wand der Kammer abzudichten, wird die Kappe 40 nach innen festgeschraubt und drückt auf die Unterlagsscheibe 48. Da dies ein verhältnismäßig reibungsloses Ventil sein soll, wird die Kappe 40 mit den Fingern nur um etwa eine Vierteilumdrehung angezogen, was zur Herstellung einer Abdichtung ausreicht. Zwischen den sich berührenden Flächen der Spindel 28 und der Dichtung 52 ist ein dünner Schmiermittelfilm vorgesehen. Widerstand gegen das Festschrauben wird am anderen Ende der Dichtung durch die Unterlagsscheibe 50 geleistet, welche gegen eine im Ventilgehäuse ausgebildete, nach innen gerichtete Schulter 5^ anliegt. Das Zusammendrücken des Dichtungsringes 52 bewirkt, daß derselbe in Dichtungseingriff mit den Oberflächen der Kammer und der Spindel kommt.

Das innere Ende 56 der Ventilspindel ist nach innen abgeschrägt und kegelförmig ausgebildet. Auf der Oberfläche des Kegels ist eine dünne 3chicht oder ein Überzug 58 aus Polytetrafluoräthylen angeordnet. Es wurde gefunden, daß ein überzug aus Teflon mit einer Dicke von 0,0076 - 0,0127 mm vorzuziehen ist. Dünnere Überzüge können unwirksam sein und dickere überzüge können abplatzen.

Nach wiederholtem öffnen und Schließen des Ventils ist der Überzug 58 aus Teflon in den Ventilsitz 26 eingeschliffen und teilweise auf denselben übertragen. Derselbe dient daher während eines langen Zeitraumes als Schmiermittel und trachtet, die Ab- . nützung auf dem Sitz und auf der Ventilspindel zu verringern. Wegen des Teflonübersuges und der verringerten Abnützung ist nur eine sehr leichte Berührung erforderlich* um das Ventil richtig abzudichten. Dies ist eines der Merkmale der Erfindung, welches den sehr kleinen Handgriff ^O am äußeren Ende der Spindel ermög-

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licht. Die üblichen Ventile erfordern zum Abdichten während der Lebensdauer des Ventils progressiv zunehmende Drücke. Dies ist eines der Probleme, welches durch das Ventil gemäß der Erfindung gelöst wurde, insbesondere durch den Teflonüberzug am inneren Ende der Ventilspindel.

Das Ventil gemäß der Erfindung wird vorzugsweise aus Materialien hergestellt, welche gegen Korrosion nicht sehr empfindlich sind. Das Gehäuse 10 und die Spindel 28 bestehen gewöhnlich aus Messing, die Unterlagsscheiben ^ώ8, 50 vorzugsweise aus Phosphorbronze oder einem anderen entsprechenden Material und die Dichtung 52 aus Teflon. Der Strömungsweg innerhalb des Ventils ist daher auch durch stark korrodierende Medien nicht leicht beeinflußbar.

Am äußeren Ende des Schraubengewindes auf der Ventilspindel befindet sich eine nach außen gerichtete Schulter 60, welche durch den Auslauf des Gewindes J6 gebildet wird und als Rücksitz dient. Eine komplementär geformte Schulter oder ein Rücksitz 62 wird durch den Auslauf des Gewindes auf der Kappe in der Nähe des äußeren Endes gebildet. Die zusammenwirkenden Rücksitze 60 und 62 dienen als vorübergehende Abdichtunggsgen starkes Lecken, wenn ein Versagen der Dichtung 52 erfolgt. Gelegentlich tritt eine Undichtheit in einer Dichtung auf, wenn es ungelegen ist, die Strömung des Mediums durch die Leitung zu unterbrechen, in welcher das Ventil angeordnet ist. Das Ventil gemäß der Erfindung macht es möglich, den Betrieb während eines kurzen Zeitraumes fortzusetzen, ohne übermäßigen Verlust an Medium, welches durch das Ventil hindurchgeht. Die Rücksitze dienen während eines begrenzten Zeitraumes als Abdichtung, bis sich ein günstiger Zeitpunkt findet, den Betrieb stillzulegen und die Dichtung zu reparieren oder zu ersetzen.

Der kleine Handgriff 50 verhindert, daß durch die Spindel ein großes Drehmoment übertragen wird, weil es schwierig ist, mit einem so kleinen Hebelarm einen festen Griff zu erzielen. Der Handgriff kann aus einer Scheibe^ einem Rad, einer Stange oder irgendeiner anderen Form bestehen, solange der Drehmomentarm des Handgriffs nicht wesentlich größer 1st als das Dreifache des Drehmomentarms des Außengewindes 42 der Kappe, noch wesentlich klei-

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ner als der Drehmomentarm des Außengewindes der Kappe. Mit anderen Worten, das Verhältnis des Hebelarmes des Handgriffs 30 auf der Spindel 28 zum Hebelarm des Gewindes.42 auf der Kappe 40 soll im Bereich von J5 J 1 oder nahe diesem Bereich liegen. Die Hebelarme des Handgriffs und des Gewindes sind die Abstände von der Achse der Spindel radial nach außen zum äußeren Finde des Handgriffs bzw. des Gewindes. Dieses Verhältnis ergibt zwei wichtige Vorteile. Da das mit Teflon überzogene innere Ende 56 der Spindel zur Abdichtung nur ein verhältnismäßig kleines Drehmoment erfordert, kann ein kleiner Handgriff verwendet werden, ohne die Fähigkeit des Bedienungsmannes nachteilig zu beeinflussen, die Strömung durch das Ventil leicht abzudichten. Da überdies der Bedirijeungsmann kein großes Drehmoment auf den Handgriff ausüben kann, wird die Abnützung des Ventilsitzes verringert.

Der zweite Vorteil ist eine Sicherheitsmaßnahme. Wegen des kleinen Handgriffs wird der Bedienungsmann gewöhnlich mit der Hand nicht genügend Drehmoment ausüben können, um beim öffnen des Ventils versehentlich die Kappe 40 herauszuschrauben. Dadurch geht wertvolles Medium nicht verloren, es wird an Reparaturzeit gespart und der Bedienungsmann kann nicht verletzt werden.

Patentansprüche

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Claims (4)

1. Dr, Ing. E. BERKgNFELD · Dip I.· I η g. H. B E R K E N F E LD, PataTiftia&iU» k

   An fege Aktenzeichen

   .-.,r Eingab* vom 25· Jul 1 1 909 Sch// Nome d. Anm. NUPRO COMPANY

   Patentansprüche

   Ventil mit einer Kappe, die in ein Ventilgehäuse ein geschraubt ist, und mit einer Ventilspindel, welche in die Kappe einstellbar eingeschraubt ist, so daß die Spindel mit einem Ven tilsitz im Ventilgehäuse zusammenwirkt, sowie mit einer Dichtung, die in einer ringförmigen Kammer zwischen dem Ventilgehäuse und dem inneren Ende der Kappe angeordnet ist, um die Ventilspindel abzudichten, daduroh gekennzeichnet, daß ein dünner UberzugH(58) aus Polytetrafluoräthyleh auf einem konischen inneren Ende (56) der Ventilspindel (28) Vorgesehen ist und daß das Innengewinde (38) der Kappe (40} in §£nem Rücksitz (62) endet, der mit einem komplementären Rücksita.^60) zusammenwirkt, welcher das Schraubengewinde (36) auf der Ventilspindel (28) abschließt.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Überzuges .{58) auf dem kegelförmigen inneren Ende

   (56) der Ventilspindel ungefähr 0,0076 - 0,0127 mm beträgt.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Hebelarmes des Handgriffe (30) auf der Ventilspindel (28) zum Hebelarm des Außengewindes (42) auf der Kappe (40) nicht wesentlich größer als 3 noch wesentlich kleiner als 1 ist.
4. 4. Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung in der ringförmigen Kammer (49) aus einem Dichtungsring (52) mit geringer Reibung, vorzugsweise aus Polyte- trafluoräthylen besteht, der zwischen Metallunterlagsscheiben (48 und 50) festgeklemmt ist.

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   BAD ORIGINAL

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   5· Ventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dafl die Ventilspindel (28) aus Schiffbaumessing mit einer Rockwell-Härte-von ungefähr B 88 - 90 und einer Zugfestigkeit von ungefähr 5600 - 6OOO kg/cm² besteht.

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