DE19802447B4 - Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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Abstract

Dampf- oder Heißwasserventil für Wärmetransport-, Verteilungs- und übertragungssysteme,
mit einem Ventilgehäuse (2), das einen von einem Fluid durchströmbaren Innenraum (3) umschließt und das wenigstens einen Eingangsanschluss (5) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem heranführenden Kanal und einen in den Innenraum (3) führenden Kanal aufweist, und das außerdem wenigstens einen Ausgangsanschluss (8) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem wegführenden Kanal und einen aus dem Innenraum (3) herausführenden Kanal aufweist, wobei das Ventilgehäuse (2) ein Gussgehäuse aus Stahl ist,
mit einer Zwischenwand (4), die in dem Innenraum (3) angeordnet und mit dem Ventilgehäuse (2) einstückig ausgebildet ist und die eine Öffnung (14) aufweist, an deren Rand eine ringförmige Sitzfläche oder Sitzkante als Ventilsitz (16) ausgebildet ist,
mit einem in dem Innenraum (3) verstellbar angeordneten Ventilverschlussglied (15), das eine Metalloberfläche als Dichtfläche aufweist, deren Härte geringer ist, als die Härte des Ventilsitzes
dadurch gekennzeichnet, dass...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sitzventil, das insbesondere für Anlagen eingesetzt werden kann, die aggressive Medien führen. Speziell sind die erfindungsgemäßen Sitzventile für Dampf- oder Heißwasseranlagen vorgesehen, sie können jedoch auch in Öl führenden Anlagen oder in Anlagen eingesetzt werden, die abrasiv wirkende Medien führen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstel lung von Sitzventilen, die zum Einsatz in solchen Anlagen geeignet sind.
  • In Anlagen, in denen Fluidströme zu regulieren sind, werden häufig Sitzventile als Regelorgane eingesetzt. Ein Ventilkegel bildet mit einem zugeordneten Ventilsitz einen Ringspalt, der als Drosselstelle zur Regulierung der Fluidströmung dient. Die den Ringspalt begrenzenden Teile, d.h. insbesondere der Ventilsitz und den Ventilkegel, unterliegen dabei sehr starken Beanspruchungen, infolge der hier auftretenden großen Strömungsgeschwindigkeiten. Wird mit dem Sitzventil bspw. ein Dampfstrom geregelt oder gesteuert, treten an den Dichtstellen des Sitzrings Verschleißerscheinungen auf. Bei Heißwasser und Dampf kann es hier zu Kavitationen kommen, die ebenfalls eine sehr starke Verschleißwirkung haben können. Außerdem kann die Dichtstelle durch Korrosion angegriffen werden.
  • Ist ein Sitzring verschlissen, kann das Ventil nicht mehr ordnungsgemäß geschlossen werden. Es ist dann auszutauschen oder zu reparieren.
  • Neben dem Verschleiß durch das strömende Medium, ist der Ventilsitz relativ hohen, von dem Ventilkegel ausgehenden Belastungen unterworfen. Um das Ventil zu schließen, wird der Ventilkegel fest gegen den Ventilsitz gefahren, wodurch hier sehr große Flächenpressungen auftreten. Durch Temperaturänderungen können infolge Temperaturdehnung oder -schrumpfung noch erhöhte Belastungen auftreten.
  • Aus den genannten Gründen sind Ventile für Dampf- oder Heißwasseranlagen mit einem gehärteten Ventilsitz versehen, der den auftretenden Belastungen gewachsen sein soll. Bspw. ist aus der EP-A-0698757 ein Sitzventil bekannt, dessen Ventilsitz durch spangebende Formung einer nachträglich in ein Gussgehäuse eingebrachten Schweißwulst hergestellt wird. Dazu wird zunächst ein Ventilgehäuse aus Sphäroguss hergestellt. Dieses Gehäuse weist eine mit einer Durchgangsöffnung versehene Zwischenwand und außerdem eine Öffnung auf, an der später ein Deckel mit einer Lagerung für die Ventilspindel zu befestigen ist. Durch die Deckelöffnung hindurch wird um die im Innenraum angeordnete Durchgangsöffnung eine Schweißwulst in einem Auftragsschweißverfahren ausgebildet. Die Schweißwulst wird spanend nachbearbeitet, um die gewünschte Form des Ventilsitzes zu erzeugen.
  • Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, an einem Sphärogussgehäuse Schweißungen vorzunehmen. Dies ist ein relativ kritischer Vorgang. Beim Schweißen wird das Sphärogussgehäuse thermisch lokal belastet. Es können sich evtl. Risse bilden, die Ansatzpunkte für spätere Korrosion sind. Außerdem kann beim Schweißen von Sphäroguss Karbidbildung auftreten, wobei sich die Molekularstruktur ändert. Es bilden sich dann Kohlenstoffnester.
  • In anderer Hinsicht problematisch ist das oben genannte nachträgliche Einbringen von vorgefertigten Sitzringen in das Gussgehäuse, bspw. durch Einschrauben, Einwalzen, Einschrumpfen oder Einpressen. Zwischen dem Sitzring und dem Gehäusematerial kann es zu molekularen Spannungen und daraus folgendem Verschleiß, Korrosion und zu temperaturänderungsbedingten Mikrobewegungen kommen. Hier kann es insbesondere langfristig gesehen zu Dichtigkeitsproblemen zwischen dem Sitzring und dem Ventilgehäuse kommen. Im schlimmsten Fall kann sich der Sitzring allmählich lösen, bis er letztlich ausgespült wird. Infolge des unvermeidbaren Gewindespiels sin eingeschraubte Sitzringe besonders kritisch. Selbst wenn er festgezogen ist kann er bspw. bei Temperaturänderungen Mikrobewegungen im μm-Bereich ausführen. Insoweit schwimmt er in seiner Aufnahme.
  • Weil jede Wartung eines Ventils zeit- und kostenaufwendig ist, muss angestrebt werden, Sitzventile möglichst verschleißarm zu gestalten. Sollte eine Wartung dennoch erforderlich sein, muss diese möglichst einfach, d.h. mit geringem Zeit- und Kostenaufwand durchführbar sein.
  • Aus der DE-PS 19933 ist ein Dampfventil bekannt, das ein Ventilgehäuse und ein in dem Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitz aufweist. Dem Ventilsitz ist ein Ventilteller zugeordnet, der mit einer Blei-Zinn-Legierung belegt ist, in die sich der Ventilsitz eindrücken kann.
  • Derartige Ventilgehäuse können als Gussgehäuse hergestellt werden. Gängige Materialien sind bspw. Grauguss oder Messing.
  • Bei höheren Dampftemperaturen und Geschwindigkeiten können Beschädigungen an dem Ventilsitz durch den strömenden Dampf auftreten.
  • Aus Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1981, Seite 499, sind Ventile mit einem Gehäuse aus Stahlguss bekannt. Zur Verwendung für Dampf, Wasser und Heißöl wird schweißbarer Stahlguss vorgesehen. Über die spezielle Ausbildung von Ventilsitzen werden jedoch keine näheren Angaben gemacht.
  • Aus „Der Konstrukteur 10/95, Stähle für aggressive Medien", ist bekannt, Ventile aus austenitischen Stahlguss herzustellen. Die betreffenden Ventile sind für Armaturen an lebensmittelverarbeitenden Maschinen vorgesehen. Für den Einsatz in dampf- und/oder heißwasserführenden Anlagen sind diese Ventile ungeeignet.
  • Aus der US-PS 1.487.646 ist ein Ventil mit gegossenem Ventilgehäuse bekannt. Das Ventilgehäuse ist in Druckguss aus einem geeigneten Metall, wie bspw. Messing, hergestellt. Ein Ventilsitz ist in Form einer Stufenbohrung ausgebildet. Als Ventilverschlussglied dient eine Spindel mit konischem Ende, deren Härte von der des Ventilsitzes abweicht. Ist das Gehäuse aus Messing, ist davon auszugehen, dass die Ventilspindel eine größere Härte aufweist.
  • Aus der US-PS 1.021.681 ist ein Ventil für korrosive Flüssigkeiten bekannt, wobei das Ventilgehäuse aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer Legierung hergestellt ist. Das Ventilverschlussglied ist mit einer Bleibeschichtung versehen.
  • Als Dampfventil ist dieses Ventil nicht geeignet. Bei höheren Dampftemperaturen ist mit Schäden zu rechnen.
  • Aus der US-PS 2.927.737 ist ein Einspritzventil für Verbrennungsmotoren bekannt. Das Ventil ist als Nadelventil ausgebildet und darauf eingerichtet, Brennstoff pulsierend durchzulassen und zu zerstäuben. Hinsichtlich der verwendeten Materialien werden keine Aussagen getroffen.
  • Aus der DE-PS 110396 ist ein Flüssigkeitsventil mit einem schematisch veranschaulichten Ventilgehäuse bekannt.
  • Das Ventilgehäuse weist eine Trennwand mit einer als Ventilsitz dienenden Durchgangsöffnung auf. Der Öffnung ist ein konisches Ventilverschlussglied zugeordnet. Es wird angegeben, dass das als „Hahn" bezeichnete Ventil bei Flüssigkeitsleitungen jeder Art Verwendung finden könne. Jedoch sind keinerlei Maßnahmen ersichtlich, die den aggressiven Angriff von Dampf oder Heißwasser entgegenwirken könnten.
  • Schließlich ist aus Werkstatt und Betrieb 112 (1979) sechs „Komplettbearbeitung von Ventilgehäusen auf NC-Karusselldrehmaschinen mit Schwenkfuttern" die Bearbeitung von Stahlgussrohlingen an mehreren Flächen in einer Aufspannung bekannt. Derartige Stahlgussrohlinge sind bspw. Rohlinge für Ventilgehäuse, bei denen Bohrungen im inneren des Gehäuses und eng tolerierte Flanschflächen in einer Futterstellung hergestellt werden.
  • Daraus leitet sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ab, ein wartungsfreundliches Sitzventil zu schaffen, das für den Einsatz in Dampf- und/oder Heißwassersystemen geeignet ist und dessen Lebensdauer vergrößert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
  • Das insbesondere für den Einsatz im Heißwasser oder Dampf führenden Systemen vorgesehenes Ventil weist ein Ventilgehäuse auf, das insgesamt aus einem Material großer Brinellhärte ausgebildet ist. Der Ventilsitz wird an dem Gussrohling durch spanende Nachbearbeitung ausgebildet, so dass jeglicher Materialübergang von dem Ventilsitz zu dem Material des Ventilgehäuses entfällt. Die Härte des Gehäusematerials ist größer als die eines in dem Ventil angeordneten Ventilverschlussglieds, so dass der Ventilsitz keinem oder nahezu keinem Verschleiß unterliegt. Dies vereinfacht die Wartung und reduziert die damit verbundenen Kosten.
  • Das Ventil weist ein Ventilgehäuse auf, bei dem der Ventilsitz von dem Gehäusematerial ausgebildet ist. Somit ist das Material ausgehend von der Sitzfläche des Ventilsitzes homogen. Es sind keine Nähte, Grenzflächen oder sonstige Übergangsstellen zwischen dem Ventilsitz und dem übrigen Gehäusematerial vorhanden, wie es bei eingeschweißten, eingeschraubten oder sonstwie nachträglich eingebrachten Sitzringen der Fall war. Erfindungsgemäß ist das Gehäusematerial nun ausgehend von der Sitzfläche unverändert. Es ändert sich weder die Zusammensetzung noch der Wärmeausdehnungskoeffizient noch die Härte wesentlich. Infolgedessen führen Temperaturänderungen beim Aufheizen oder Abkühlen von Anlagen, in denen das Sitzventil betrieben wird nicht zu Temperaturspannungen oder Materialverschiebungen oder Mikrobewegungen zwischen Ventilsitz und Ventilgehäuse. Es sind außerdem keine Spalten oder Grenzflächen vorhanden, von denen Korrosion ausgehen könnte, die zu Undichtigkeiten an dem Ventilsitz vorbeiführen könnte.
  • Bei der Herstellung des Ventils muß das Ventilgehäuse lediglich ein einziges Mal an seinem Ventilsitz und zugeordneten Flächen zur Ausrichtung des Ventilkegels spanend bearbeitet werden. Die Bearbeitung des Ventilsitzes und von Führungsflächen für die Ventilspindel oder von Ausrichtflächen für den Ventilverschluss kann in einer Aufspannung erfolgen. Mit der von Anfang an zentrischen Bearbeitung ist eine hohe Präzision möglich, wodurch eine gleichmäßige Flächenpressung und Belastung an der Dichtkante des Ventilsitzes entlang des Umfangs erreichbar ist. Demgegenüber war bislang ein wenigstens dreistufiger Bearbeitungsprozess erforderlich, bei dem zunächst die Aufnahme für den Sitzring ausgearbeitet, danach der Sitzring eingebracht und dann dieser in einem weiteren spanhebenden Bearbeitungsvorgang bearbeitet worden ist. Änderungen der Geometrie des Ventilgehäuses durch mehrere aufeinander folgende Bearbeitungsvorgänge sind die Folge, die bei dem erfindungsgemäßen Ventil vermieden wird.
  • Das Auswechseln des so ausgebildeten Ventilsitzes ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil weder möglich noch erforderlich. Wegen der erfindungsgemäßen Härtepaarung, die ein Ventilverschlussglied voraussetzt, dessen Härte geringer ist als die des Ventilsitzes, ist der an Ventilsitz und Ventilverschlussglied auftretende Verschleiß deutlich ungleich aufgeteilt. Materialverschleiß ist, falls er nicht ganz ausgeschlossen werden kann, auf das Ventilverschlussglied konzentrierbar. Sollte eine Wartung des Ventils erforderlich werden, ist das Ventilverschlussglied auszuwechseln. Ein Auswechseln des Ventilsitzes unterbleibt und ist aufgrund seiner großen Härte auch nicht erforderlich. Das Ventilgehäuse kann zur Wartung in der Anlage verbleiben. Nur der Deckel muss geöffnet werden, dem Zugriff zu dem Ventilkegel zu erhalten. Undichtigkeiten an dem Ventilsitz vorbei, wie sie bei eingesetzten Ventilsitzringen durch Lösen derselben möglich sind, sind ohnehin ausgeschlossen. Damit vereinfachen sich Wartungsarbeiten wesentlich, falls sie überhaupt erforderlich wer den. Sollte dennoch ein Verschleiß an dem Ventilsitz aufgetreten sein, kann die Dichtkante an dem Ventilsitz nachgearbeitet werden. Im Anschluss an die Dichtkante des Ventilgehäuses stehen weitere Materialbereiche mit großer Härte zur Verfügung, die spanend bearbeitet werden können, um eine neue Dichtkante auszubilden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet außerdem eine Möglichkeit, Ventile mit besonders hochwertigen Ventilsitzen zu schaffen. Das gesamte Ventilgehäuse wird einschließlich des Ventilsitzes in einem Urformverfahren ausgebildet, in dem es vorzugsweise gegossen wird. Hier wird ein auch zur Ausbildung des Ventilsitzes geeignetes Material wie Grauguss (Sphäroguss) oder vorzugsweise Edelstahl verwendet. Die Gießfertigung erfolgt dabei vorzugsweise so präzise, dass an dem späteren Ventilsitz allenfalls noch ganz geringe spanende Nacharbeiten mit Materialabträgen von bspw. unter 0,5 mm erforderlich sind. Damit wird es möglich, die Struktur des gegossenen Eisens oder Stahls insbesondere im Bereich des späteren Ventilsitzrings unverändert zu erhalten. Damit wird auch dessen Härte nicht beeinträchtigt. Es sind keine nachfolgenden Bearbeitungsschritte mehr durchzuführen, die zu einer Materialerweichung im Ventilsitzbereich führen könnten. Hier werden auch unzulässige Erwärmungen vermieden, wie sie bei Schweißvorgängen auftreten könnten, die dann zu einem inhomogenen Materialaufbau oder einer anderweitigen Strukturschädigung führen würden.
  • Selbst die bei spanender Bearbeitung auftretende Wärmebelastung wird durch eine vorzugsweise durchzuführende, relativ genaue Vorfertigung der Gussrohlinge vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil mit dem einheitli chen Gehäuse- und Sitzmaterial muss beim Bearbeiten nur wenig Material spanend abgehoben werden um die Sitzkante herzustellen. Im Gegensatz dazu wird bei anderen Verfahren meist relativ viel Material abgedreht. Dabei schneidet der Drehmeißel mit hoher Geschwindigkeit in das Material, bspw. um eine Aufnahme für einen Sitzring herzustellen. Trotz vorhandener Kühlflüssigkeit wird das Material dabei punktuell bis zu 1000°C erhitzt (und darüber). Dadurch kann Materialfestigkeit unkontrolliert verloren gehen. Eine derartige Vorschädigung von Wandungen an denen der Sitzring dann zu befestigen wäre (durch Einschrauben, Einpressen, Einwalzen oder Einschweißen) wird bei der Erfindung vermieden. Außerdem wird bei herkömmlichen Verfahren der in das Gehäuse eingebrachte Sitzring nochmals spanend bearbeitet, was wiederum zu Materialveränderungen führen kann.
  • Dies aufgrund von nicht zu vermeidenden Einbaufehlern häufig nicht konzentrisch, d.h. mit einem stärkeren Materialabtrag an einer Seite und einem geringeren Materialabtrag an der gegenüberliegenden Seite. Auch hierdurch wird der Sitzring meist asymmetrisch verändert. Dies wird bei der Erfindung vermieden. Das gegossene und somit einmal abgekühlte Material des Ventilgehäuses muss lediglich an der Dichtkante bearbeitet werden, wobei nicht tief eingeschnitten wird. Damit werden strukturelle Veränderungen des relativ empfindlichen Gehäusematerials gerade an der hochbeanspruchten Sitzkante vermieden. Außerdem wird jedes Drehen, Stauchen, Biegen usw. vermieden.
  • Das erfindungsgemäße Ventil erfordert weder das nachträgliche Einbringen eines Ventilsitzrings in das Gehäuse, noch das Aufbringen einer ringförmigen Schweißwulst oder dgl. an dem Ventilsitz. Die dem Ventilsitz gegenüberliegende Öffnung für einen Gehäusedeckel, an dem das Ventilverschlussglied geführt wird kann deshalb relativ eng ausgeführt werden. Damit sinkt insbesondere bei Ventilen, die für hohe Drücke geeignet sein sollen, wegen der geringeren Fläche des Deckels die zu seiner Befestigung erforderliche Kraft und die Dichtflächen werden kleiner. Bei Sonderkonstruktionen kann es sogar möglich werden, auf einen Gehäusedeckel ganz zu verzichten. Dies hat insbesondere wegen der bei der Herstellung des Ventils erzielbaren Konzentrizität oder Fluchtung der Achse des Ventilverschlussglieds zu der Achse des Ventilsitzes Bedeutung. Fehlausrichtungen infolge von Montagetoleranzen des Gehäusedeckels können vermieden werden.
  • Das Ventilgehäuse wird aus einer Stahllegierung wie bspw. Edelstahl hergestellt, die nach dem Abkühlen eine Härte von etwa 300HB aufweist. Diese kann durch eine Wärmebehandlung auf bspw. 350HB erhöht werden. Das Ventilverschlussglied (Ventilkegel) weist eine geringere Härte auf, so dass auftretender Verschleiß auf das Ventilverschlussglied konzentriert wird, das bedarfsweise allein auszuwechseln ist. Die Härte des Ventilverschlussglieds ist vorzugsweise um wenigstens 20 %, vorzugsweise wenigstens um 50 HB geringer als die des Ventilsitzes. Diese Paarung ergibt den gewünschten verschleißfreien Sitz und die Konzentration der Abnutzung auf das Ventilverschlussglied.
  • Das erfindungsgemäße Ventilgehäuse kann eine Zwischenwand aufweisen, deren Dicke wesentlich geringer ist als bei herkömmlichen Ventilgehäusen. Bei diesen mußte in der Zwischenwand eine Aufnahme für einen Ventilsitzring ausgearbeitet werden, wodurch insgesamt eine Wandstärke von ungefähr 20 mm erforderlich war. Durch den ringlosen Sitz sind erheblich dünnere Wandstärken möglich, die die Strömungsverhältnisse an dem Ventil verbessern können, das Gewicht des Ventilgehäuses reduzieren und den Materialaufwand vermindern können. Die Wandstärke kann somit geringer als 10 mm festgelegt werden. Sie kann bspw. so dünn festgelegt werden, dass die Zwischenwand die von dem Ventilkegel ausgehende Kraft gerade noch mit ausreichender Sicherheit aufnimmt, wenn das Ventil geschlossen wird. Im Einzelfall kann es zweckmäßig sein, wenn die Zwischenwand bezogen auf die von dem Ventilverschlussglied ausgehende Kraft eine gewisse federnde Nachgiebigkeit aufweist, was ein sichereres Schließen des Ventils mit geringerer Schließkraft ermöglicht. Das geschlossene Ventil kann dann dicht bleiben, auch wenn das Ventilverschlussglied bspw. infolge von Druckstößen zu Schwingungen angeregt wird. Außerdem kann die Flächenpressung an der Dichtkante dadurch begrenzt werden, was die Ausbildung besonders scharfer Dichtkanten mit besonders guter Dichtungswirkung ermöglicht.
  • Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeichnung, sowie der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
  • 1 ein Ventil mit einstückig gegossenem Gehäuse und ausgeführt als Dreiwegeventil, in längsgeschnittener, schematisierter Darstellung,
  • 2 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilgehäuse in einer Ausführung als Zweiwegeventil, in schematisierter, längs geschnittener Darstellung,
  • 3 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilgehäuse und auf Zug betätigtem Ventilverschlussglied, in schematisierter, längs geschnittener Darstellung, und
  • 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus dem Ventilgehäuse eines Gussrohlings im Bereich eines durch spanende Nachbearbeitung zu erhaltenden Ventilsitzes, in einer stark schematisierten Schnittdarstellung.
  • In 1 ist ein als Dreiwegeventil ausgebildetes Ventil 1 veranschaulicht. Dieses weist ein Ventilgehäuse 2 auf, das als Gusskörper vollständig einstückig ausgebildet ist. Das Ventilgehäuse 2 umschließt einen Innenraum 3, der durch eine Zwischenwand 4 in zwei Teilräume 3a, 3b unterteilt ist. In den Teilraum 3a führt von einem Eingangsanschluss 5 ein Kanal 6. Der Eingangsanschluss 5 ist zum Verbinden mit einem Scheibenflansch eingerichtet und selbst mit einem scheibenförmigen Flansch versehen.
  • Der andere Teilraum 3b steht mit einem herausführenden Kanal 7 mit einem Ausgangsanschluss 8 und optional mit einem weiteren herausführenden Kanal 9 mit einem Ausgangsanschluss 11 in Verbindung.
  • Die in dem Innenraum 3 angeordnete Zwischenwand 4 ist mit einer Öffnung 14 versehen, die gemeinsam mit einem als Ventilverschlussglied dienenden Ventilkegel 15 eine verstellbare Drosselstelle bildet. Die Öffnung 14 ist im Wesentlichen rund, wobei sie an ihrer dem Ventilkegel 15 zugewandten Seite eine ringförmige Fase 16 aufweist. Deren Kegelwinkel kann mit dem Kegelwinkel des Ventilkegels 15 übereinstimmen, so dass sich beim Schließen des Ventils 1 eine flächige Anlage zwischen der Fase und seiner kegelstumpfförmigen Mantelfläche 17 ergibt. Die Fase 16 geht bei einer Kante 18 in eine Fläche mit geringerem Kegelwinkel oder in die zylindrische Wandung der Bohrung 14 über. Vorzugsweise ist der Kegelwinkel der Fase größer als der des Ventilkegels 15. Die Kante 18 wirkt dann als Dichtkante und zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkegel ist dann eine Linienberührung vorhanden. An der Fase 16 schließen die beiden anschließenden Flächenbereiche vor zugsweise einen stumpfen oder einen rechten Winkel miteinander ein.
  • Der Ventilkegel 15 ist an einer Ventilspindel 21 gehalten, die an einem Verschlussstück 22 axial verschiebbar geführt ist. Dies ist mit einem Pfeil 23 in 1 angedeutet. Das Verschlussstück 22 ist an einem geeigneten Flansch 24 gehalten, der an dem Gehäuse 2 ausgebildet ist. Der Flansch 24 enthält zur Ausrichtung der Ventilspindel 21 und des Ventilkegels 15 konzentrisch zu dem durch die Fase 16 oder die Kante 18 gebildeten Ventilsitz wenigstens eine geeignete plane Bezugsfläche 25.
  • Bei der Herstellung des Gehäuses 2 des Ventils 1 wird folgendermaßen vorgegangen:
    Zunächst wird ein Gehäuserohling aus Sphäroguss oder. aus Stahlguss gegossen, der im abgekühlten Zustand eine große Härte aufweist. Beispielsweise kann mit einem Stahl der Bezeichnung G 4313 nach DIN 17445 (G-X5CrNi134) gearbeitet werden. Andere Chromnickelstähle mit vergleichbarer Härte sowie Stähle mit anderen Legierungsbestandteilen können ebenfalls verwendet werden. Der Gussrohling wird mit relativ geringen Übermaßen insbesondere im Bereich der Öffnung 14 hergestellt, an der später der Ventilsitz auszubilden ist. In 4 ist dies ausschnittsweise veranschaulicht, wobei die Kontur des Gussrohlings gestrichelt angedeutet ist. Nach dem Abkühlen des Gussrohlings wird dieser einer spanenden Bearbeitung unterworfen, in der eine relativ dünne Schicht 27 abgetragen wird. Diese ist vorzugsweise dünner als 0,5 mm und höchstens 1 mm dick. Dieser Bearbeitungsschritt muss lediglich im Bereich der Fase 16, der Kante 18 sowie anschließender Flächen 28, 29 ausgeführt werden, die insgesamt (16, 18, 28, 29) den Ventilsitz definieren. Ausgehend von diesem ist das Material der Zwischenwand 4 homogen und nicht durch lokale Überhitzungen geschädigt. Das Gefüge ist praktisch unverändert, so wie es bei der Herstellung des Gussrohlings entstanden oder in einer nachfolgenden Wärmebehandlung erhalten worden ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ventil 1 ist kein Sitzring und auch kein sonstiges nach dem Gießen des Ventilgehäuses 2 eingebrachtes Material vorhanden. Der Ventilsitz wird durch das Gehäusematerial gebildet, so dass keinerlei Trennfugen zwischen irgendwelchen Einbauten am Ventilsitz und dem Gehäusematerial bestehen. Die Härte des Gehäusematerials ist mit etwa 300 HB deutlich höher als die des Ventilkegels 15, der bspw. aus einem weniger harten Stahl oder Eisenwerkstoff oder einem anderweitigen Metall besteht. Etwaiger Verschleiß ist deshalb an dem Ventilsitz deutlich geringer als an dem Ventilkegel. Wird bspw. der Ventilkegel 15 auf die Fase 16 oder gegen die Kante 18 gefahren und wird hier eine zulässige Maximalkraft überschritten, unterliegt der Ventilkegel 15 einer gewissen Deformation, wobei der Ventilsitz nicht verformt wird.
  • Eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils 1 ist in 2 anhand des Ventilgehäuses 2 veranschaulicht. Es handelt sich hier um eine Zweiwegeventil, dessen Ventilgehäuse 2 nach dem gleichen Verfahren hergestellt ist wie das Ventilsgehäuse 2 des Ventils 1 nach 1.
  • Auch dieses Ventilgehäuse 2 weist eine Zwischenwand 4 auf, die den Innenraum 3 in Teilräume 3a, 3b unterteilt. Von dem Teilraum 3a führt die Öffnung 14 in den Teilraum 3b, an deren in 2 oberen Rand die Fase 16 einen Ventilsitz bildet. Die Fase 16 ist konzentrisch zu einer Mittelachse 31 angeordnet, die von dem Flansch 24 zur Befestigung des Ventildeckels definiert ist. Die Fase 16 geht mit scharfer Kante 18 von einer die Öffnung 14 umgebenden Planfläche 28 in die Fläche 29 über die die Bohrungswandung definiert. Der Übergang kann mit einem sehr geringen Radius erfolgen. Der Ventilsitz ist durch eine leichte spanende Nachbearbeitung des Gussrohlings ausgebildet, wie es in 4 angedeutet ist. Im Unterschied zu dem dort veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist jedoch besonders wenig Material abzutragen, so dass eine besonders materialschonende Bearbeitung möglich ist.
  • Die spanende Bearbeitung der Fase 16 erfolgt vorzugsweise in einer gemeinsamen Aufspannung mit der Bearbeitung der an dem Flansch 24 ausgebildeten Bezugsfläche 25. Dadurch wird in zusammengebauten Zustand eine gute Fluchtung zwischen dem Ventilkegel 15 und dem Sitz sichergestellt.
  • Eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils 1 ist in 3 veranschaulicht. Dieses abgewandelte Ventil 1 kann sowohl als Zwei- oder als Dreiwegeventil verwendet werden. In der dargestellten Form ist sein dritter Anschluss 11 durch eine Platte 32 verschlossen und es arbeitet als Zweiwegeventil. Die Besonderheit bei diesem Ventil 1 liegt darin, dass der Ventilkegel 15 in dem zu dem Ausgangsanschluss 8 führenden Teilraum 3b und nicht in dem Teilraum 3a angeordnet ist, wie es bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist. An dem Ventilgehäuse 2 ist konzentrisch zu der Öffnung 14 eine nach außen führende Führungsbohrung 33 ausgebildet, an die sich außen ein Gewindestutzen 34 zur Aufnahme von Dich tungsmitteln anschließt. Die Führungsbohrung 33 dient der Führung der Ventilspindel 21, die den Ventilkegel 15 an ihrem freien Ende bedarfsweise lösbar trägt. Außerdem können der Ventilkegel 15 und die Ventilspindel bedarfsweise miteinander einstückig ausgebildet sein. Dieses ragt in den Teilraum 3b. Die Fase 16 und die Kante 18 werden in einem spanenden Bearbeitungsschritt an dem Gussrohling des Ventilgehäuses 2 ausgebildet. Mit der gleichen Aufspannung wird die Führungsbohrung 33 bearbeitet, so dass das Ventilgehäuse 2 auf Dauer unempfindlich gegen Fehlmontagen eine richtige Ausrichtung des Ventilkegels 15 zu der Kante 18 sicherstellt. Soll der Ventilkegel 15 im Rahmen einer Wartung oder einer Reparatur ausgetauscht werden, kann dies über den Anschluss 11 und den durch die Platte 32 verschlossenen Kanal erfolgen.

Claims (9)

  1. Dampf- oder Heißwasserventil für Wärmetransport-, Verteilungs- und übertragungssysteme, mit einem Ventilgehäuse (2), das einen von einem Fluid durchströmbaren Innenraum (3) umschließt und das wenigstens einen Eingangsanschluss (5) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem heranführenden Kanal und einen in den Innenraum (3) führenden Kanal aufweist, und das außerdem wenigstens einen Ausgangsanschluss (8) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem wegführenden Kanal und einen aus dem Innenraum (3) herausführenden Kanal aufweist, wobei das Ventilgehäuse (2) ein Gussgehäuse aus Stahl ist, mit einer Zwischenwand (4), die in dem Innenraum (3) angeordnet und mit dem Ventilgehäuse (2) einstückig ausgebildet ist und die eine Öffnung (14) aufweist, an deren Rand eine ringförmige Sitzfläche oder Sitzkante als Ventilsitz (16) ausgebildet ist, mit einem in dem Innenraum (3) verstellbar angeordneten Ventilverschlussglied (15), das eine Metalloberfläche als Dichtfläche aufweist, deren Härte geringer ist, als die Härte des Ventilsitzes dadurch gekennzeichnet, dass dass Ventilgehäuse (2) aus dem Stahl der Sorte G-X5CrNi 134 oder einem vergleichbaren Stahl mit einer Härte größer als 300 HB besteht, dass der Ventilsitz (16) mit dem Material des Ventilgehäuses (2) beim Urformen des Ventilgehäuses (2) mit spanender Nachbearbeitung ausgebildet und einstückiger Bestandteil des Ventilgehäuses (2) ist und dass das Ventilverschlussglied (15) aus einem Stahl- oder Eisenwerkstoff mit einer Härte besteht, die vorzugsweise um 50 HB niedriger ist als der Werkstoff des Ventilgehäuses.
  2. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (16) des Gussgehäuses (2) an einem Gussrohling durch einen Materialabtrag ausgebildet ist, der geringer als 2, vorzugsweise geringer als 0,5 bis 1 mm ist.
  3. Ventilgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (16) in einer spanenden Bearbeitung hergestellt und als Dichtkante (16) ausgebildet ist, die bei geschlossenem Ventil (1) mir dem Ventilverschlussglied (15) in Linienberührung steht.
  4. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz wärmebehandlungsfrei ausgebildet ist.
  5. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (16) auf einem Kegelmantel liegt und vorzugsweise als schmale Ringfläche ausgebildet ist.
  6. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche oder Dichtkante (16) eine Breite aufweist, die mindestens zehn mal schmaler ist, als der Durchmesser der Öffnung (14).
  7. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (4) eine Dicke aufweist, die geringer ist, als ein Fünftel vorzugsweise ein Zehntel des Durchmessers der Öffnung (14), wobei die Wandstärke geringer als 20 mm, vorzugsweise geringer als 10 mm ist.
  8. Ventilgehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (4) eine Dicke aufweist, die derart bemessen ist, dass sie bei ausreichender Festigkeit im Hinblick auf die aufzunehmende, von dem Ventilverschlussglied ausgehende Kraft vorzugsweise wenigstens im Bereich einiger hundertstel Millimeter federnd nachgiebig ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses für ein Dampf- oder Heißwasserventil, wobei bei dem Verfahren das Ventilgehäuse einschließlich seines Ventilsitzes bis auf eine spanende Nachbearbeitung des Ventilsitzes in einem Urformverfahren hergestellt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Gießen eines Gussrohlings für das Ventilgehäuse aus Edelstahl mit einer Härte von mehr als 300 HB, mit einem geringen Übermaß an seinem späteren Ventilsitz, wobei das Übermaß geringer als 2, vorzugsweise geringer als 0,5 bis 1 mm ist und danach spanendes Nachbearbeiten des Gussrohlings zur Ausbildung des Ventilsitzes, wobei der Materialabtrag bei der Nachbearbeitung des Ventilsitzes geringer als 1 mm ist, wobei die auf das Gießen des Gussrohlings folgende Bearbeitung im Wesentlichen erhitzungsfrei und ohne spanlose Umformschritte durchgeführt wird, und wobei die spanende Bearbeitung des Ventilsitzes in einer Aufspannung mit wenigstens einem weiteren spanenden Bearbeitungsschritt erfolgt, der an dem Ventilgehäuse an Flächen ausgeführt wird, die zu dem Ventilsitz konzentrisch angeordnet sind.
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