DE19801042A1

DE19801042A1 - Absperr- und Regelarmatur

Info

Publication number: DE19801042A1
Application number: DE1998101042
Authority: DE
Original assignee: CERPRAECIS ANWENDUNGEN fur IN
Current assignee: CERPRAECIS ANWENDUNGEN fur IN
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperr- und Regelarmatur, mit Gehäuse
in einen Strömungsraum des Gehäuses eingesetzten Sitz ringen,
einem an Sitzflächen der Sitzringe anliegenden Ventil körper mit einem Strömungskanal und
einer an den Ventilkörper angeschlossenen Schaltwelle für eine den Strömungskanal öffnende und schließende Drehbewegung des Ventilkörpers,
wobei mindestens einer der Sitzringe aus Ingenieurkeramik besteht. Ingenieurkeramik meint insbesondere Metalloxide, z. B. Al₂O₃, ZRO₂, Carbide (SiC und SiSiC) und Nitride (Si₃N₄).

Wenn die Armatur als Absperr- und Regelarmatur zur Prozeß kontrolle eingesetzt wird, ist für den Ventilkörper und die Sitzringe eine Materialpaarung auszuwählen, die einen ge ringen Reibwert aufweist. Ferner muß der Ventilkörper aus reichend verschleißfest sein, da bei teilweise geschlos senem Strömungskanal eine beachtliche Erosionsbeanspruchung durch Strömungswirbel auftritt. Hinzu kommen Korro sionsbeanspruchungen und bei Suspensionen auch abrasive Be anspruchungen. Es ist bekannt, bei starker Verschleißbean spruchung durch Erosion und/oder Abrasion Kera mik/Keramikpaarungen für den Ventilkörper und die Sitzringe einzusetzen. Die Dichtwirkung zwischen Ventilkörpern aus Ingenieurkeramik und Sitzringen aus Ingenieurkeramik, also reinen Keramik/Keramik-Paarungen, ist allerdings verbesse rungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verschleiß festen Ventilkörper für eine Absperr- und Regelarmatur des eingangs beschriebenen Aufbaus anzugeben, der im Kontakt mit keramischen Sitzringen sowohl leichtgängig ist als auch bei hohen abzudichtenden Druckdifferenzen eine sichere Ab dichtung gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Ven tilkörper als einstückiges, monolithisches Mineralgußteil ausgeführt ist, wobei der Mineralguß aus einem Reaktions harz als Bindemittel und einem in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% enthaltenen verschleißfesten keramischen Füllstoff besteht. Vorzugsweise enthält der Mineralguß als Füllstoff Metalloxide, Carbide und Nitride sowie Mischungen aus die sen Bestandteilen. Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre ist der keramische Werkstoff in eine Bindemittelmatrix einge bettet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer solchen Anordnung eine bessere Anpassung im Mikrobe reich an die harte sinterkeramische Sitzfläche des Sitz ringes möglich ist. Es resultiert eine gute Dichtwirkung auch bei großen abzudichtenden Differenzdrücken. Der Reib wert zwischen der Oberfläche des als Mineralgußteil ausge führten Ventilkörpers und der keramischen Sitzfläche des Sitzringes ist klein. Ferner zeichnet sich der erfindungs gemäß ausgebildete Ventilkörper durch eine hohe Verschleiß festigkeit aus.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilkörper als Ventilkugel ausgebildet. Für Abdich tungen bei hohen Differenzdrücken empfiehlt die Erfindung, daß die Sitzfläche des Sitzringes als kegelförmige Fläche oder als kugelsegmentförmige Fläche mit im Vergleich zur Ventilkugel größerem Krümmungsradius ausgebildet ist und die Abdichtung auf einem im wesentlichen linienförmigen Kontakt zwischen der Sitzfläche des Sitzringes und der Kugeloberfläche der Ventilkugel beruht.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der Ventilkörper als kegelförmiges oder zylindrisches Ventilküken ausgebil det ist.

Der keramische Füllstoff kann in verschiedener Form in den Mineralguß eingebracht werden. Eine Ausführung der Erfin dung sieht vor, daß der keramische Füllstoff in pulverför miger Form im Mineralguß enthalten ist. Der keramische Füllstoff des Mineralgusses kann ferner aus Faserbruch stücken bestehen, die vorzugsweise eine durchschnittliche Schnittlänge von 2 bis 10 mm aufweisen. An der Gußoberflä che richten sich die Faserbruchstücke in Oberflächenlängs richtung aus. Es resultiert eine verschleißfeste Oberfläche mit guter Verankerung der Faser im Bindemittel. Schließlich kann der keramische Füllstoff des Mineralgusses auch aus flitterförmigen Partikeln bestehen, deren Breite und Länge größer ist als deren Dicke. Die flitterförmigen Partikel nehmen im Mineralgußteil eine bevorzugte Ausrichtung parallel zur Gußoberfläche ein. Nahe der Gußoberfläche bildet sich ein Schichtenaufbau mit einer verschleißfesten Oberfläche, wobei durch die Einbettung der keramischen Par tikel in die Bindemittelmatrix eine gute Anpassung an die Sitzfläche der Sitzringe, die eine hohe Oberflächenhärte besitzen, gewährleistet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Armatur im Längsschnitt mit einem stark vergrößerten Ausschnitt aus der Kontaktfläche zwischen Ventilkörper und Sitzring,

Fig. 2 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus der Kon taktfläche zwischen Ventilkörper und Sitzring für eine zweite Ausführung der Erfindung.

Zum grundsätzlichen Aufbau der in der Fig. 1 dargestellten Armatur gehören ein nur ausschnittsweise dargestelltes Ge häuse 1, in einem Strömungsraum des Gehäuses 1 eingesetzte Sitzringe 2, ein Ventilkörper 3 in Form einer Ventilkugel mit einem Strömungskanal 4 sowie eine an den Ventilkörper 3 angeschlossene Schaltwelle 5 für eine den Strömungskanal 4 öffnende und schließende Drehbewegung des Ventilkörpers 3. Die Sitzringe 2 bestehen aus Ingenieurkeramik und weisen Sitzflächen 6 hoher Härte auf. Die Sitzflächen 6 sind als kegelförmige Flächen oder als kugelsegmentförmige Flächen mit im Vergleich zur Ventilkugel 3 größerem Krümmungsradius geschliffen. Die Abdichtung zwischen den Sitzringen 2 und der Oberfläche der Ventilkugel 3 beruht auf einem im wesentlichen linienförmigen Kontakt zwischen den Sitzflä chen 6 der Sitzringe und der Kugeloberfläche der Ventilku gel 3.

Der Ventilkörper 3 ist als einstückiges, monolithisches Mineralgußteil ausgeführt, wobei der Mineralguß aus einem Reaktionsharz als Bindemittel und einem in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% enthaltenen verschleißfesten keramischen Füllstoff besteht. Als Füllstoff sind Metalloxide, Carbide und Nitride sowie Mischungen aus diesen Bestandteilen ge eignet. Fig. I zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt, daß der keramische Füllstoff des Mineralgusses aus Faserbruch stücken 7 besteht, die vorzugsweise eine durchschnittliche Schnittlänge von 2 bis 10 mm aufweisen und sich parallel zur Oberfläche des Gußteils ausrichten. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung ist der keramische Füllstoff in pulverförmiger Form, also als Partikel 8 mit annähernd gleichen Dimensionen in allen Raumrichtungen im Mineralguß enthalten. Wesentlich ist, daß der keramische Füllstoff in einer Bindemittelmatrix eingebettet ist. Die Einbettung ermöglicht eine Anpassung der Hartstoffe an die Sitzfläche 6 der Sitzringe 2 im Mikrobereich. Als Bindemittel ist ins besondere ein warmhärtendes Reaktionsharz, z. B. ein Epoxidharz, geeignet.

Claims

1. Absperr- und Regelarmatur mit Gehäuse (1),
in einen Strömungsraum des Gehäuses (1) einge setzten Sitzringen (2),
einem an Sitzflächen (6) der Sitzringe (2) anlie genden Ventilkörper (3) mit einem Strömungskanal (4) und
einer an den Ventilkörper (3) angeschlossenen Schaltwelle (5) für eine den Strömungskanal (4) öffnende und schließende Drehbewegung des Ventil körpers (3),
wobei mindestens einer der Sitzringe (2) aus Ingenieurkera mik besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) als einstückiges, monolithisches Mineralgußteil ausgeführt ist, wobei der Mineralguß aus einem Reaktionsharz als Bindemittel und einem in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-% enthaltenen verschleißfesten keramischen Füllstoff (7, 8) besteht.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3) als Ventilkugel ausgebildet ist.

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (6) des Sitzringes (2) als kegelförmige Flächen oder als kugelsegmentförmige Fläche mit im Vergleich zur Ventilkugel (3) größerem Krümmungsradius ausgebildet ist und die Abdichtung auf einem im wesentlichen linienförmigen Kontakt zwischen der Sitzfläche (6) des Sitzringes (2) und der Kugeloberfläche der Ventilkugel (3) beruht.

4. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper als kegelförmiges oder zylindrisches Ventilkü ken ausgebildet ist.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der keramische Füllstoff (8) in pulver förmiger Form im Mineralguß enthalten ist.

6. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der keramische Füllstoff des Mineralgus ses aus Faserbruchstücken (7) besteht, die vorzugsweise eine durchschnittliche Schnittlänge von 2 bis 10 mm aufwei sen.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der keramische Füllstoff des Mineralgus ses aus flitterförmigen Partikeln besteht, deren Breite und Länge größer ist als deren Dicke.