DE2222762A1

DE2222762A1 - Sitz fuer Kugel- oder Schieberventile

Info

Publication number: DE2222762A1
Application number: DE19722222762
Authority: DE
Inventors: Bowden Billy W
Original assignee: T K VALVE Manufacturing Inc
Current assignee: T K VALVE Manufacturing Inc
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1972-05-09
Publication date: 1972-11-30
Also published as: US3667727A; GB1370254A; JPS567096B1; IT957857B; FR2139390A5

Description

Sitz für Kugel- oder Schieberventile

Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf einen Ventilsitz für Kugelventile und/oder Sehielierventile_o

Zum allgemeinen Stand der Technik auf diesem Gebiet wird auf die nachstehenden USA-Patentschriften verwiesen: 2 &Jh 436; 2 7^7 6OO; 2 796 23O; 2 810 543; 2 86I 77i;

2 950 897; 3 O^ 741; 3 ©68 887; 3 166 291; 3 379 410 und

3 497 177.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Sitzes für ein&ugel- oder Sehieberventil, bei dem gegenüber dem genannten Stand der Technik eine ständige, abgedichtete Berührung mit der Kugel oder dem Schieber ungeachtet des Druckunterschiedes aufrecht-

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Patentanwälte DipL-lng. Martin licht, DipJ.-Wirhcfo.-ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

erhalten wird, der zwischen dem Leitungsdruck und dem Druck in der Höhlung des Ventilgehäuses besteht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventilsitz gelöst, bei dem ein Ventilsitzring ein kolbenartiges Dichtungseinsatzstück enthält, das gegenüber dem Ventilsitzhalter bewegbar ist und dadurch in der Lage ist, eine ständige Sitzberührung mit dem Kugeloder Schieberverschlußteil des Ventils unabhängig von dem Druckunterschied aufrechtzuerhalten, der zwischen dem Leitungsdruck und dem Druck in der Höhlung des Ventilgehäuses besteht.

Die Erfindung geht deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in denen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind. In den Zeichnungen sind

Fig. 1 eine Teilschnittansicht, in der die Sitz- und

Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein kugelförmiges Ventilverschlußteil gezeigt ist,

Pig, 2 eine Teilaufrißansicht des ringförmigen Sitzeinsatzes,

Fig. 3 eine Teilschnittansioht, in der die Sitz- und

Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der abgewandelten Form für ein schieberartiges Ventilverschlußteil gezeigt ist, und

Fig. *t eine Teilschnittansicht, in der eine weitere Abwandlung der Erfindung zur Verwendung mit einem kugelförmigen Ventilverschlußteil gezeigt ist.

Bevor die vorliegende Erfindung ausführlich erläutert wird, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Einzelheiten der Ausbildung und Anordnung begrenzt ist, da die Erfindung weitere Ausführungsformen und Abwandlungen erfahren kann und in verschiedenen Weisen verwirklicht werden kann.

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Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die hier verwendeten Ausdrücke nur der Beschreibung dienen und nicht als begrenzend auszulegen sind.

Wie in den Fig. i und 2 gezeigt, umfaßt ein Ventilgehäuse 10 von beliebiger bekannter Form eine Gehäusekammer oder einen Gehäusehohlraum 12, der dazu dient, die Ventilbetätigungseinrichtung aufzunehmen und eine bekannte Haube oder Dichtungsanordnung aufzunehmen, die diesen Raum oder diese Kammer verschließt. Im vorliegenden Fall ist ein kugelförmiges Ventil— verschlußteil 14 in geschlossener Stellung gezeigt, in der es die Strömung absperrte Das Ventilgehäuse umfaßt eine Einlaßleitung 16 und einen nicht gezeigten Auslaß.ODaS Innere des Gehäusehohlraums 12 ist so gearbeitet oder in sonstiger Weise geformt, daß ein mit der allgemeinen Bezugszahl 18 bezeichneter Ventilsitz entsteht. Sowohl an der stromauf gelegenen Seite als auch an der stromab gelegenen Seite des VentiJ.verschlußteils ist für gewöhnlich ein Sitz 18 vorgesehen. Der Ventilsitz umfaßt ein metallisches Ringteil 20 mit einer inneren Bohrung 22, deren Durchmesser vorzugsweise der gleiche ist, wie der Durchmesser der Einlaßöffnung 16. Der Teil des Ventilsitzes, der dem Kugelverschlußteil zugewandt ist, umfaßt eine abgeschrägte Fläche 24 und eine im wesentlichen ir-förmige Ausnehmung 26, in der ein ringförmiges Dichtungsteil oder -einsatzstück 28 gleitend eingesetzt ist. Dieses Teil kann aus jedem geeigneten Stoff oder einer Kombination von Stoffen bestehen, die geeignet· ist, eine ausreichende Dichtung mit der Kugelfläche 14 zu gewährleisten, wenn der Flächenteil 30 des EinsatzstUokes 28 die Kugel berührt. Vorzugsweise besteht das Einsatzstück 28 aus plastischen Stoffen, wie z.B. Teflon, synthetischem oder Natürgummi, Polyestern, Polyolefinen, wie z.B. Polyäthylen oder Polypropylen oder verschiedenen Kombinationen dieser Stoffe, die bekannt sind oder während der Geltungsdauer des auf diese Anmeldung erteilten Patentes bekannt werden.

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Das Dichtungselement 28 umfaßt eine innere Bohrung 32 für den Durchgang von Strömungsmedien, wenn das Kugelverschlußteil in geöffneter Stellung ist. Die rückwärtige Seite des Dichtungselements umfaßt eine innere ringförmige Ausnehmung 34, die dazu dient, einen O-Dichtungsring 36 aufzunehmen und zu halten«, Wie in Fig. 1 und in Figo 2 gezeigt ist, umfaßt das Dichtungselement 28 ferner mindestens eine Nut 38 um seinen Umfang und vorzugsweise gleichachsig mit dem Element 28, wenngleich nicht darauf beschränkt. Das wesentliche Kriterium besteht darin, daß die Nut oder die Nuten von der Vorderfläche des Dichtungsteils 28 zu der hinteren Fläche verlaufen, um eine Strömungsmittelverbindung von dem Gehäusehohlraum 12 zu der Rückseite des Dichtungselements herzustellen. In vielen Fällen ist eine Feder, wie z.B_o eine Tellerfeder 40 vorgesehen, um den Sitzkörperteil 20 normalerweise in Richtung auf das Kugelverschlußteil 14 zu drüoken. Der äußere Umfang des Sitzringes 20 umfaßt eine Ausnehmung 42, die für die Aufnahme eines O-Dichtungsringes 44 zwischen dem Sitzring 20 und dem Gehäusehohlraum vorgesehen ist.

Der Betrieb und die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die beiden extremen Zustände beschrieben, die bei dem Betrieb von Ventilen dieser Art auftreten, d.h. erstens, wenn der durch die Öffnung 16 strömende Leitungsdruck größer ist als der in dem Gehäusehohlraum 12 bestehende Druck und zweitens, wenn der in dem Gehäusehohlraum 12 bestehende Druck größer ist als der bei i6 bestehende Leitungsdruck. Derartige Zustände können entstehen, wenn das Kugelventil geschlossen wird, wodurch der erste Zustand an der stromauf gelegenen Seite des Ventils und der zweite Zustand an der stromab gelegenen Seite des Ventils hervorgerufen wird.

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In dem ersten Zustand wirkt der Leitungsdruek unter Annahme einer Strömung in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung gegen die Querschnittsfläche des metallischen Sitzkörpers, die effektiv von der inneren Bohrung 22 zu dem geschlossenen Gehäusehohlraum verläuft, wo der O-Ring kk in abdichtender Berührung damit steht. Dieses Verhältnis der Druckfläche und die Vorspannung der Feder kO ist größer als das Druckflächenverhältnis, das an dem Dichtungselement 28 besteht und normalerweise bestrebt ist, das Dichtungselement 28 nach hinten zu drücken, und daher bewegt der Ring 20 das Dichtungselement 28 in dichtende Berührung mit dem Kugelverschlußteil.

In dem zweiten Zustand, in dem der Druck in dem Gehäusehohlraum 12 größer ist, als der Strömungsdruck, ist der Druck in dem Gehäusehohlraum normalerweise bestrebt, den Sitzringteil 20 nach hinten oder in der Fig. 1 nach links zu drücken, aber aufgrund der Nuten 38 wird der Druck in dem Gehäusehohlraiim nun auf die Rückseite des Dichtungseinsatzes 28 übertragen, wodurch der O-Dichtungsring 36 in Berührung mit dem inneren Umfang des Einsatzstückes gedrückt wird und das Einsatzstück in entgegengesetzter Richtung in Richtung auf das Kugelverschlußteil wirksam gedrückt wird, um an diesem dichtend anzuliegen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Schieberventil-Gehäuseteil 50 dazu geeignet, in dem allgemein mit der Bezugszahl 52 bezeichneten Gehäusehohlraum ein Schieberteil 5^ aufzunehmen, das eine innere Bohrung 56 für den Durchgang von Strömungsmedien aufweist. Der ringförmige Sitzkörper 58 dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt in ähnlicher Weise eine ringförmige

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Ausnehmung 60, die in Richtung auf den Schieber 5*t geöffnet ist, um ein Dichtungseinsatzstück 62 aufzunehmen. Dieses Dichtungsteil umfaßt ähnlich wie das in Fig« I gezeigte Ausführungsbeispiel mindestens eine Nut 64 in seinem äußeren Umfang. Die innere Ecke des Einsatzstückes ist mit einem Ausschnitt 66 versehen, um einen O-Dichtungsring 68 aufzunehmen. Eine Nut 70 in dem äußeren Umfang des Dichtungsringse 58 dient dazu, einen O-Ring 72 aufzunehmen, der in Berührung mit dem Ventilgefc^se steht, um den Gehäusehohlraum zwischen dem Ventilkörper 50 und dem Dichtungsring 58 abzudichten. Eine Tellerfeder 74 ist vorgesehen, wie es in ähnlicher Weise in Fig. 1 gezeigt ist. Der Betrieb und die Wirkungsweise dieser AusfÜhrungsform der Erfindung ist die gleiche, wie es oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich der wesentliche Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten AusfÜhrungsform auf eine verschiedene Form des Gehäusehohlraums 80, in dem ein metallischer Sitzkörper 82 aufgenommen wird, der durch einen O-Ring 84 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Mehrere Sohraubenfedern sind vorgesehen, um den Sitzkörper 82 in Richtung auf das Kugelverschlußteil 14 mit einer Vorspannkrpft zu beaufschlagen. Der Sitzkörper umfaßt eine innere Bohrung 86 und eine Ausnehmung 88, die in Richtung auf das Kugelverschlußteil 14 geöffnet ist und dazu dient, ein Einsatzstück 90 aufzunehmen, das eine oder mehrere Umfangsnuten 92 und eine innere Ausnehmung für einen O-Ring 96 aufweist. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist die gleiche, wie es weiter oben unter Bezugnahme auf die Figo 1 und 2 und Fig. 3 beschrieben wurde.

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Claims

PATENTANS PRUCHE

1. Ventilsitz, der in einem Ventilgehäuse mit einem Kugelverschlußventil angeordnet werden kann, gekennzeichnet durch einen Metallring (20), der einen vorderen, das Verschlußteil tangential berührenden Flächenteil (24) und eine erste äußere Umfangsschulter bildet, die von der Schrägfläche (24) nach hinten zu einer zweiten äußeren Umfangsschulter verläuft, wobei der Durchmesser des ersten Umfanges größer ist, als der des zweiten Umfanges, eine Dichtung (42, 44) zwischen dem zweiten Umfang und dem Ventilgehäuse (iO), eine Feder (40), die normalerweise den Sitzringteil (20) in Richtung auf das Kugelverschlußteil (14) drückt, eine ringförmige Ausnehmung (26) in dem vorderen Flächenteil (24) und einen Einsatzring (28), der in der Ausnehmung (26) abgedichtet ist und ein Flächenteil umfaßt, das in dem gleichen Winkel verläuft, wie der vordere Flächenteil (24) des Sitzringes, so daß er in tangentialer Dichtungsanlage an dem Verschlußteil (14) des Ventils anliegt, und mindestens eine Leitung (16), die in Strömungsmittelverbindung mit dem anderen Ende des Einsatzringes steht, wobei ein Ringraum zwischen den Ringumfängen und dem Ventilgehäuse vor der Dichtung (42, 44) besteht.

2. Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil ein Kugelverschlußteil (14) ist.

3. Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil ein Schieberverschlußteil (54) ist.

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4. Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Einsatzstuck (28, 62, 90) aus einem nichtmetallischen Stoff besteht.

5. Ventilsitz nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (28, 62, 90) an der durch den inneren Umfang und den rückwärtigen Teil gebildeten Ecke eine Aussparung (34t» 66, 9^) aufweist, die dazu dient, einen 0~Dichtungsring (36, 68, 96) aufzunehmen.

6. Ventilsitz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (*t0, 7*0 oder mehrere Federn (86), die normalerweise den Metallsitzring (20, 58 bzw. 82) mit einer Vorspannkraft in Richtung auf das Verschlußteil beaufschlagen.

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