DE2201817A1

DE2201817A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2201817A1
Application number: DE19722201817
Authority: DE
Inventors: Greenwood Marvin Henderson; Powell Walter Worth
Original assignee: Anderson Greenwood and Co
Current assignee: Anderson Greenwood and Co
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-01-15
Publication date: 1972-08-24
Also published as: DE2201817C2; GB1356668A; CA976452A

Description

Bei gewissen Ventilen, etwa bei kolbenbetätigten Druckentlastungsventilen tritt, insbesondere wenn sie groß sind oder bei hohem Druck arbeiten, Ventilklappern auf, daß solche Ausmaße annehmen kann, daß Beschädigungen auftreten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ventil zu schaffen, bei dem dieses Ventilklappern vermieden wird.

Dies wird bei einem Ventil mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Ventilkörper, bei dem die Verbindung von Einlaß und Auslaß von einem Ventilsitz umgeben ist und bei dem in einer Bohrung ein hin- und herbewegbares Ventilteil in Eingriff und außer Eingriff mit dem Ventilsitz bringbar ist, sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr eine3 gesteuerten Fluid-Betätigungsdruck3 an einem Ende des Ventilteils erreicht durch eine auf den Betätigungsdruck ansprechende,

209635/0688

zwischen Ventilteil und Viand der Bohrung wirksame Einrichtung zur Erzeugung eines Widerstandes für die Stabilisierung der Bewegung des Ventilteils.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ventil mit einer Stabilisierungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt vergrößert einen Schnitt des von dem Kreis 2 in Figur 1 umgebenen Bereiches.

Das in Figur 1 gezeigte Ventil 10 hat einen Ventilkörper 12 mit einem Einlaß 14, einem Auslaß 16, einem die Verbindung zwischen Einlaß IH und Auslaß l6 umgebenden Ventilsitz 18, einer Buchse 20 mit einer Mittelbohrung 22, in der das Ventilteil 2¹I verschiebbar angeordnet ist_y sowie mit einem Steuerventil 26. Die Sitzeinlage 28, die an den Wänden des Ventilkörpers 12 dichtend anliegt, bildet den Ventilsitz 18. Die Buchse 20 hat eine Außenschulter 30, die an einer nach innen gerichteten Schulter 32 des Ventilkörpers 12 anliegt, wenn sich die Buchse in der richtigen Lage befindet. Zwischen Buchse 20 und Abdeckung 36 sowie der Buchse und dem Ventilkörper 12 ist ein Dichtungsring 3Ί vorgesehen. Die Schrauben 37 legen die Abdeckung 36 am Ventilkörper 12 fest.

209835/0689

Das Ventilteil 24 hat einen elastischen, mit dem Ventilsitz in Berührung bringbaren Ring 38, der mittels einer Scheibe 40 und der Schraube 42 am Ventilteil 24 befestigt ist. Dieses Ventilteil ist verschiebbar in der Bohrung 22 der Buchse 20 angeordnet und dient als Kolben oder druckempfindliches Teil, um den Pluidstrom durch den Ventilsitz 18 zu steuern und somit - da das Ventil 10 ein Druckentlastungsventil ist - die Entlastung des Fluidstroms durch den Ventilkörper 12 zu steuern. Das Ventilteil 12 wird durch die Feder 44 auf den Ventilsitz 18 gedrückt. Eine in das dem Sitz-Ende des Ventilteils 24 gegenüberliegende Ende geschraubte Schraube 46 wird so eingestellt/ daß sie durch die Berührung mit der Innenseite der Abdeckung 36 den Hub bzw. das öffnen des Ventilteils 24 begrenzt. Der Stift 48 im Ventilteil 24 hält die Schraube 46 in ihrer Stellung.

Im Betrieb wird das unter Druck stehende Fluid am Einlaß 14 über den Stutzen 50 und die Leitung 52 dem Steuerventil 26 zugeführt. Unter Druck stehendes Betätigungsfluid, welches das dem Steuerventil 26 über die Leitung 52 zugeführte Fluid sein kann, wird über die Leitung.53 zur Aufsatzkammer 54 innerhalb der Bohrung 22 zwischen Ventilteil 24 und Abdeckung 36 geleitet, um das Ventilteil 24 auf dem Ventilsitz 18 zu halten, wenn der Druck am Einlaß 14 unterhalb eines vorgewählten Entlastungsdruckes liegt. Wenn der Druck den vorge-

209835/0699

gewählten Wert übersteigt, so öffnet das Steuerventil, um dadurch eine Druckentlastung in der Aufsatzkammer 54 herbeizuführen, wobei die Entlastung über das Steuerventil und eine Entlastungsleitung 56 zur Verbindung 58 erfolgt, die mit dem Auslaß 16 in Verbindung steht. Ist der Druck in der Aufsatzkammer 54 verringert, so übersteigt der Druck unter dem Ventilteil 24 innerhalb des Einlasses die Kombination von Kraft der Feder 44 und Druck innerhalb der Aufsatζkammer 54, wodurch das Ventilteil 24 vom Ventilsitz 18 abhebt und dadurch eine Druckentlastung im Einlaß 14 herbeiführt. Bei Verringerung des Druckes im Einlaß 14 unter den vorgewählten Freigabedruck wird wiederum unter Druck stehendes Betätigungsfluid vom Steuerventil 26 in die Aufsatzkammer 54 geleitet, und das Ventilteil 24 bewegt sich auf den Ventilsitz 18, um den Fluß durch das Ventil 10 zu unterbrechen.

Da die Bewegung des Ventilteils 24 zum Klappern führen kann, soll diese Bewegung durch eine gesteuerte Widerstandskraft stabilisiert werden. Diese Widerstandskraft wird mittels einer Stabilisierungseinrichtung erreicht, die in Abhängigkeit von dem Druck des Betätigungsfluides in der Aufsatzkammer 54 zwischen dem Ventilteil 24 und der Wand der Bohrung 22 der Buchse 20 wirkt. Diese Stabilisierungseinrichtung wird durch einen Keilförmigen Ring 60 gebildet, der sich in einem kegelförmigen Bereich einer Nut 62 um den äußeren Bereich des Ventilteils 24 befindet.

Die Nut 62 verläuft von der Aufsatzkammer 54 weg schräf;

209835/0689

nach außen und hat einen im allgemeinen zylindrischen Bereich 64, in welchem ein Dichtungsring 66 angeordnet ist. Der Dichtungsring 66 befindet sich somit in Berührung mit dem breiten Ende des keilförmigen Ringes 60 und bildet eine Dichtung zwischen der Wand der Bohrung 22 und dem Äußeren des Ventilteils 24, so daß der Druck des Betätigungfluides auf den keilförmigen Ring 60 wirkt und diesen in Berührung mit dem kegelförmigen Teil der Nut 62 und der Wand der Bohrung 22 preßt, wie dies in. Figur 2 angedeutet ist. Wie Figur 2 zeigt,hat der keilförmige Ring 60 eine äußere Zylinderfläche, eine innere Zylinderfläche, eine ebene Endfläche und eine kegelförmige Fläche. Da der Ring 60 in Zusammenhang mit dem Dichtungsring 66 verwendet wird, sichert die bessere Steuerung des inneren Durchmessers mit der inneren zylindrischen Fläche einen besseren Einschluß des Dichtungsringes 60, so daß ein Auspressen entlang dem keilförmigen Ring 60 verhindert wird, wenn der Druck ausgeübt wird.

Der keilförmige Ring 60 besteht aus einem Material, dessen statische und dynamische Reibungskoeffizienten so nahe wie möglich beieinander liegen. Zu diesem Zweck haben sich beispielsweise Nylon und Polytetrafluoräthylen als geeignet erwiesen. In einem Entlastungsventil, das auf 56,2 kg/cm eingestellt war und bei dem ein Ventilteil 24 mit einem Durchmesser von 10,15 cm und einer Länge von 15*24 cm verwendet wurde, ergaben beispielweise Versuche mit einem Polytetrafluoräthylen-Keilring von 15 ° einen Widerstand

209835/068 9

des Dichtungsringes von 23,6 kg und des keilförmigen Ringes von 73,5 kg. In einem derartigen Ventil beträgt die Verringerung des Druckes in der Aufsatzkammer in Abhängigkeit vom Einlaßdruck etwa 3OJE, was mittels vorhandener Steuerventile leicht beherrschbar ist. Bei

einem anderen Ventil mit einem Druck von 56,2 kg/cm und mit einem Ventilteil mit einem Durchmesser von 20,32 cm und einer Länge von 20,32 cm wurde ein Dichtungsring

mit einer Querschnittsfläche von 1,77¹I cm benutzt, wobei der Widerstand des Dichtungsringes 77,1 kg und der des Polytetrafluoräthylen-Keilringes mit 15° 907 kg betrug.Die erhaltene Verringerung des Aufsatzkammerdruckes lag bei 35%» Wird in dem gleichen Ventil ein Dichtungsring mit einer Querachnittsflache von 0,90 cm verwendet, so beträgt dessen Widerstand ^7,6 kg und der des keilförmigen Ringes 5M kg, wodurch man eine Verringerung des Betriebsdruckes in der Aufsatzkammer von 30 % erhält.

Zur überprüfung der kritischen Keilform wurden mit den vorstehend beschriebenen Ventilen Versuche gemacht. Sie wur-

P den für eine Woche lang einem Fluiddruck von 70,3 kg/cm ausgesetzt, und wenn der Druck in der Aufsatzkammer verringert wurde, so bewegten sich ihre Ventilteile durch Auf-

bringen eines Einlaßdruckes von 0,21 kg/cm , wae bei Standard-Kolbenventilen ohne Keile üblich ist.

209835/0689

Bei der Untersuchung der kritischen Keilform spielt die Wahl des Materials für den keilförmigen Ring 60 eine Rolle. Bei Stoffen, die einen hohen Reibungskoffezienten haben, ergibt ein kleiner Schrägungswinkel des keilförmigen Ringes 60 eine kritische Keilform oder ein Verriegeln des Ventilteils 2¹J in der Buchse 20, wenn der gesamte Aufsatzkammerdruck aufgebracht ist.

Ein Entlastungsventil wurde unter den Bedingungen geprüft, bei denen Klappern auftrat. Wenn das Ventilteil eines derartigen Ventil gegen ein erfindungsgemäßes Ventilteil mit keilförmigem Ring ausgewechselt wurde, so wurde erneut versucht, ein Klappern zu erzeugen, was jedoch auch nach wiederholten Versuchen nicht möglich war.

Es ist davon auszugehen, daß die erfindungsgemäße Stabilisiereinrichtung auch bei anderen kolbenartigen Einrichtungen verwendet werden kann, um eine gesteuerte Widerstandskraft gegen die Bewegung des Kolbens zu erzeugen. Eine derartige Stabilisierungseinrichtung kann zur Stabilisierung von unter Druck stehenden Einrichtungen mit freiem Kolben verwendet werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die kegel- , förmige Nut an der Außenseite des Ventilteils vorgesehen.

209835/06 8 9

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine derartige Nut auch in den Wänden der Bohrung angeordnet werden kann, so daß der keilförmige Ring mit der äußeren Zylinderfläche des Ventilteils zusammen arbeitet.

Somit ermöglicht die Erfindung die Stabilisierung von Entlastungsventilen, so daß bei diesen kein Ventilklappern mehr auftritt.

209835/0689

Claims

An s ρ r Uc h e

i) Ventil sait einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Ventilkörper, bei dem die Verbindung von Einlaß und Auslaß von einem Ventilsitz umgeben ist und bei dem in einer Bohrung ein hin- und herbewegbares Ventilteil in Eingriff und außer Eingriff mit dem Ventilsitz bringbar ist, sowie mit einer Einrichtung zur Zufuhr eines gesteuerten Pluid^Betätijgungdruckes an einem Ende des Ventilteils, gekennzeichnet durch eine auf den Betätigungsdruck ansprechende, zwischen Ventilteil(24)und Wand äer Bohrung(22)wirksame Einrichtung(60)zur Erzeugung eines Widerstands für die Stabilisierung der Bewegung des Ventilteils{2k).

2, Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinriehtung zur Erzeugung eines Widerstandes einen druckempfindlichen, keilförmigen Ring aufweist, 4er in einer kegelförmigen Nut zwischen Ventilteil und Wand der Bohrung angeordnet ist.

209835/0689

- ίο -

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am breiten Ende des keilförmigen Ringes ein Dichtungsring anliegt, der den Bereich zwischen Ventilteil und Wand der Bohrung abdichtet, um die Kraft des Betätigungsfluides auf den keilförmigen Ring zu übertragen, so daß der keilförmige Ring in engerem Eingriff mit dem Ventilteil und der Wand der Bohrung kommt.

4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Nut in der Außenfläche des Ventilteils vorgesehen ist und daß der keilförmige Ring eine zylindrische Außenfläche in Berührung mit der Wand der Bohrung und eine kegelstumpfförmige Innenfläche hat, deren Winkel im wesentlichen der gleiche wie der der kegelstumpfförmigen Fläche des Ventilteils ist, mit der er in Eingriff steht.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 - ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Ring aus einem elastischen Material besteht.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Ring aus PoIy-

209635/0699

.- li -

tetrafluoräthylen besteht.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 2-5» dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Ring aus Nylon besteht

8. Ventil nach einem der Ansprüche 2-7» dadurch gekennzeichnet, daß der statische und der dynamische Reibungskoeffizient des Materials für den keilför-.migen Ring etwa gleich sind.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Ring eine Schrägung von 10° bis 20° hat.

10. Ventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 15° beträgt.

su:ms

209835/0689

Leerseite