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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.
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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.
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Ist
ein Sitzring verschlissen, kann das Ventil nicht mehr ordnungsgemäß geschlossen
werden. Es ist dann auszutauschen oder zu reparieren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Derartige
Ventilgehäuse
können
als Gussgehäuse
hergestellt werden. Gängige
Materialien sind bspw. Grauguss oder Messing.
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Bei
höheren
Dampftemperaturen und Geschwindigkeiten können Beschädigungen an dem Ventilsitz
durch den strömenden
Dampf auftreten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Als
Dampfventil ist dieses Ventil nicht geeignet. Bei höheren Dampftemperaturen
ist mit Schäden zu
rechnen.
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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.
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Aus
der
DE-PS 110396 ist
ein Flüssigkeitsventil
mit einem schematisch veranschaulichten Ventilgehäuse bekannt.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch das Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie mit dem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhafte
Einzelheiten von Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeichnung, sowie
der zugehörigen
Beschreibung. Es zeigen:
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1 ein Ventil mit einstückig gegossenem Gehäuse und
ausgeführt
als Dreiwegeventil, in längsgeschnittener,
schematisierter Darstellung,
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2 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilgehäuse in einer
Ausführung
als Zweiwegeventil, in schematisierter, längs geschnittener Darstellung,
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3 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilgehäuse und
auf Zug betätigtem
Ventilverschlussglied, in schematisierter, längs geschnittener Darstellung,
und
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.