DE2256356A1

DE2256356A1 - Ventil fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2256356A1
Application number: DE2256356A
Authority: DE
Inventors: James Francis Donnelly
Original assignee: Jamesbury Corp
Current assignee: Neles Jamesbury Inc
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-06-14
Also published as: US3834663A; JPS4865526A; FR2164374A5; IT973842B; GB1362920A

Description

JAMESBURY CORP., WORCESTER, MASSACHUSETTS O16O5„ V=St^A. VENTIL FÜR FLÜSSIGKEITEN .2256356

Die· Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Flüssigkeiten mit einem schwenkbaren Schließorgaau Derartige Ventile weisen meistens einen kreisförmigen Strömungskanal und ©in kreisförmiges Schließorgan auf, das schwenkbar· gelagert ist_p und zwar zwischen einer Durchflußsteilung^ in der das Schließorgan im wesentlichen parallel zu der Achse der "Strömiangs=· richtung in dem Strömungskanal steht}' und" einer ■ Schließstellung₉ in der das Schließorgan im wesentlichen rechtwinkelig zu dieser "Achse steht. In der Schließstellung des Ventiles berührt die Umrandung des Schließorganes eine kreisförmige Sitzfläche_s die den Strömungskanal umschließt„ und die Dichtwirkung zwischen diesen beiden Teilen unterbricht die Strömung der Flüssigkeit·. durch den Strömungskanal»

Ein Beispiel eines derartigen Ventiles ist aus der UoS.Äo= Patentschrift 3591133 bekannt» Eine Ausgestaltung ©ines derartigen Ventiles ist auch bereits Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung P 22 31 277₀20

Wenn ein Ventil der vorgesiasrnt©!! Art sum Steuern von Flüssig=· keiten verwendet werden soll,, die miter hohem Druck stehen und/oder eine hohe Tompsratur aufweisen und/oder Feststoff·= teilchen enthalten,, wie dies bei spiel sw'eiss bei- Trüben der Fall ist j müssen viele Gesichtspunkte berücksichtigt werden,, um eine befriedigende Dichtwirkung zwischen dem Schließorgan und der Sitzfläche zu gewährleisten«, Unter hohem Druck stehende Flüssigkeiten verursachen hohe Beanspruchungen der Teile des Ventilesφ Hohe Temperaturen aufweisend© Flüssigkeiten verursachen eine Wärmedehnung der Teile des Ventiles, die mit "der Flüssigkeit in Berührung kommen«, Trüben und andere Feststoffteilchen enthaltende Flüssigkeiten verursachen dadurch Schwierigkeiten,, daß die Feststoffteilchen ©isae verschleißende Wirkung auf verschiedene Teile des Ventiles ausüben.

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Es ist wünschenswert, wenn derartige Ventile für Flüssigkeiten die Eigenschaft haben, eine Dichtwirkung in jeder der beiden Richtungen der Anströmung des Schließorganes zu ergeben. Viele bekannte Ventile sind nur in einer Richtung der Strömung der Flüssigkeit wirksam, so daß eine Dichtwirkung nur entsteht, wenn das Schließorgan in der einen Richtung angeströmt wird. Demgegenüber ist es selbstverständlich vorteilhaft, wenn ein Ventil für Flüssigkeiten zum Steuern der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal unabhängig von der Richtung der Strömung verwendet werden kann.

Eine andere wünschenswerte Eigenschaft eines derartigen Ventiles für Flüssigkeiten ist die Möglichkeit einer Ausnutzung des Druckes der Flüssigkeit, der auf das Schließorgan und die Sitzfläche wirkt, um die Dichtwirkung des Ventiles zu verbessern. Bei vielen bekannten Ventilen für Flüssigkeiten ist die Sitzfläche so ausgestaltet, daß bei in die Schließstellung geschwenktem Schließorgan der Druck der Flüssigkeit keine vorteilhaft wirkenden Kräfte hervorruft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil für unter hohem Druck stehende und/oder eine hohe Temperatur aufweisende und/oder Feststoffteilchen enthaltende Flüssigkeiten zu schaffen, das sich durch einen einfachen Aufbau und eine verbesserte Dichtwirkung auszeichnet.

Aufgabe der Erfindung ist es aber auch, ein Ventil zu schaffen, das eine Dichtwirkung in beiden Richtungen der Anströmung des Schließorganes wenigstens über einen vorgegebenen, niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit besitzt.

Bei einem Ventil für Flüssigkeiten, die unter hohem Druck stehen und/oder eine hohe Temperatur aufweisen und/oder Feststoffteilchen enthalten, mit einem Ventilgehäuse, durch das sich ein Strömungskanal erstreckt und in dem ein Schließorgan mit einer umlaufenden

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Dichtfläche schwenkbar gelagert ist, besteht die Erfindung in erster Linie darin, daß in dem Ventilgehäuse mindestens ein metallischer Dichtring angeordnet ist, mit dem die Dichtfläche an dem Schließorgan in dessen in die Schließstellung geschwenkter Lage zum Unterbrechen des Strömungskanales. zusammenwirkt, daß der Dichtring einen mit der Dichtfläche zusammenwirkenden Lippenteil aufweist, der in der Schließstellung de«;Schließorganes aa der Dichtfläche unter Vorspannung anliegt, wodurch für beide Richtungen der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal eine Dichtwirkung über einen vorgegebenen^ niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit entsteht, und daß bei Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal in einer Richtung der Druck der Flüssigkeit auf eine Fläche an dem Dichtring im Sinne einer Erhöhung des Anlagedruckes des Lippenteiles an der Dichtfläche wirkt, wodurch für diese Richtung der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal eine Dichtwirkung über einen vorgegebenen, höheren Bereich des Druckes der Flüssigkeit entsteht.

Zweckmäßig ist eine derartige Ausbildung des Ventiles, daß die Dichtfläche an dem Lippenteil als Stellungsausgleichsfläche ausgebildet ist, wodurch die Dichtwirkung bei einem Verbiegen des Lippenteiles unter dem Einfluß durch die Temperatur und/oder den Druck hervorgerufener Kräfte mindestens über den niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit aufrechterhalten bleibt.

Vorzugsweise ist das Schließorgan eine schwenkbare Scheibe, an deren Umrandung die umlaufende Dichtfläche vorgesehen ist. Andere in Betracht kommende Ausführungsformen des schwenkbaren Schließorganes sind beispielsweise Kegel, Kegelabschnitte, Kugeln und Kugelabschnitt©«

Bei dem Ventil nach der Erfindung ist das schwenkbare Schließorgan, beispielsweise die Scheibe, auf einer Welle befestigt, deren Achse rechtxirinkelig zu der Achse

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des Strömungskanalθa verläuft. Die Scheibe ist mit einem Flansch oder auch einem Zapfen versehen, der aus der Ebene der Scheibe herausragt. Die Welle ist durch den Flansch •der den Zapfen hindurchgeführt und daran befestigt, so daß die Umrandung der Scheibe eine ununterbrochene, sich über den ganzen Umfang der Scheibe erstreckende Dichtfläche bildet. Die kreisförmige Dichtfläche an dem Dichtring umschließt den Strömungskanal und ist so angeordnet, daß diese Dichtfläche in der Schließstellung des Ventiles mit der Dichtfläche an der Scheibe zusammenwirkt.

Die erwähnte exzentrische Befestigung der Scheibe an der Welle ermöglicht es, daß die Dichtfläche an der Scheibe schon nach einer verhältnismäßig kleinen Drehung der Welle vollständig von der elastischen Dichtfläche an dem Dichtdng abgehoben ist. Bei Ventilen für heiße Flüssigkeiten ist es wichtig, daß In der Durchflußstellung des Ventiles die heiße Flüssigkeit beim Strömen durch das Ventil auf alle Teile des Dichtringes einwirkt, so daß alle Teile des Dichtringes von der Temperatur der Flüssigkeit beeinflußt werden. Falls dagegen die Umrandung der Scheibe in der Durchflußstellung des Ventiles an zwei Stellen - bei normaler Anordnung des Ventiles üblicherweise oben und unten an dem Dichtring - den Dichtring berühren würde, würde die Verfpriming des Dichtringes unter der Einwirkung der hohen Temperatur infolge der Berührung mit der Scheibe an den entsprechenden Stellen unterbunden oder zumindest beschränkt werden. Falls in diesem Falle die Scheibe in die Schließstellung des Ventiles geschwenkt würde, um die Strömung der Flüssigkeit zu unterbrechen, würde der verformte Teil des Dichtringes nicht richtig mit der Dichtfläche an der Scheibe zusammenwirken und ein Leckabfluß gebildet werden. Deshalb ist es ein wesentlicher Vorteil, wenn bei Ventilen für heiße Flüssigkeiten in der Durchflußstellung jegliche Berührung zwischen dem Dichtring und der in die Durchflußstellung geschwenkten Scheibe vermieden ist.

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Die Lager, mittels deren die die Scheibe tragende Welle in dem Ventilgehäuse abgestützt ist, müssen aus einem Werkstoff bestehen, der der Einwirkung hoher Temperaturen der strömenden Flüssigkeit widersteht. Beispide für derartige Werkstoffe sind glasfaserverstärkter Kunststoff (PoIytetrafluoräthylen), der mechanisch mit einer Abstützung aus korrosionsbeständigem Stahl verbunden ist, und hochwarmfester korrosionsbeständiger Stahl.

In dem Ventilgehäuse ist eine Nute zur Aufnahme des Dichtringes vorgesehen. Diese Nute ist zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenwänden zweier Teile gebildet, und zwar ist der eine dieser Teile das Ventilgehäuse selbst und der andere dieser Teile ein Haltering, der in einer in dem Ventilgehäuse gebildeten Ausnehmung sitzt. Eine der Seitenwände der Nute ist mit einem Vorsprung versehen, der sich - ±m Querschnitt gesehen - parallel zu der Achse des Strömungskanales in dem Ventil erstreckt. Die andere Seitenwand der Nute ist im wesentlichen glatt, Ebenfalls glatt ist auch die äußere Ringwand der Htate_s die - im Querschnitt gesehen - den Grund der Nute bildet α Die Nute erstreckt sich ununterbrochen mit einem Zentriwinkel von vollen 36Ο Grad um die Mitte des Ventilgehäuses. Die Dichtfläche an der Scheibe ist ebenfalls ununterbrochen und kreisförmig, da die Welle mit Abstand von der Dichtfläche an der Scheibe befestigt ist. Dementsprechend hat auch der Dichtring eine Dichtfläche, die sich ununterbrachen mit einem Zentriwinkel von vollen 36Ο Grad um die Mitte des Ventilgehäuses erstreckt. An dem Ventilgehäuse und an' dem Haltering aus Metall können ringförmige Ansätze vorgesehen sein, die sich radial nach innen in Richtung auf die Achse des Ströraungskanales erstrecken. Diese Ansätze liegen beiderseits des Dichtringes und sind so kurz, daß sie das Schwenken der Scheibe um die Welle nicht behindern. Die Wirkung dieser Ansätze besteht darin, daß sie während des Öffnens und Schließens

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des Ventiles die Strömung der Flüssigkeit zerreißen, wodurch der Dichtring selbst teilweise gegen die verschleißende Wirkung der Feststoffteilchen geschützt wird, die in der gesteuerten Flüssigkeit enthalten sind«

Die Dichtfläche am Außenumfang der Scheibe ist ein Teil einer Konusfläche, die in einem Punkt auf der Verlängerung der Achse des Strömungskanales zusammenläuft. Speziell kann die Dichtfläche auf dem Außenumfang der Scheibe beispielsweise die Form eines Kegelstumpfes oder die Form eines Abschnittes einer Kugel oder eines Ellipsoides haben.

Die Mittel zur Befestigung der Scheibe an der Welle sollen sich durch den Flansch oder den Zapfen an der Scheibe in einer Richtung parallel zu der Ebene der Scheibe erstrecken. Befestigungsstifte oder ähnliche Befestigungsmittel sollen sich nicht rechtwinkelig durch die Ebene der Scheibe erstrecken, da dadurch die Gefahr entstehen würde, daß sich in der Schließstellung des Ventiles ein Leckabfluß bildet.

Der Dichtring des Ventiles nach der Erfindung muß aus einem Werkstoff bestehen, der die Dichtwirkung zu der Dichtfläche an der Scheibe auch unter der Einwirkung von Flüssigkeiten aufrechterhalten kann, die unter hohem Druck stehen und/oder eine hohe Temperatur aufweisen. Zusätzlich muß der Dichtring eine hohe Verschleißfestigkeit besitzen, falls .die gesteuerte Flüssigkeit eine Trübe mit darin enthaltenen Feststoffteilchen, wie Kohlenstaub, Papiermasse u. dgl. ist. Ein geeigneter Werkstoff ist beispielsweise korrosionsbeständiger Stahl, der mittels eines organometallischen Schmelzvorganges mit einem die Schmierfähigkeit und die Härte vergrößernden Überzug versehen ist. Ein derartiger Überzug verhindert das Fressen der metallischen Sitzfläche bei einer Berührung mit der Scheibe und verbessert die Verschleißfestigkeit der Sitzfläche.

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Der Außendurchmesser des Dichtringes muß mit dem Durchmesser der Ringwand zusammenpassen, die den Grund der Nute in dem Ventilgehäuse bildet.

Der äußere Wulstteil des Dichtringes, der in der Nute in dem Ventilgehäuse sitzt, soll eine Dicke aufweisen, die etwas größer ist als die Breite der Nute in dem Ventilgehäuse« Dadurch wird der Dichtring in zusammengebautem Zustand des Ventilee zwischen den Seitenwänden der Nute eingeklemmt, wobei die Seitenwand an dem Haltering aus Metall gegen die eine Seitenfläche des Wulst« teiles und die Seitenwand an dem Ventilgehäuse selbst gegen die andere Seitenfläche des Wulstteiles drückt. Die Seitenfläche des Wulstteiles, die der Seitenwand an dem Haltering zugewandt ist, kann dabei mit einer Mehrzahl gleichmittiger Rippen versehen sein. Diese Rippen sind - im Querschnitt gesehen - zwischen V-förmigen Rillen gebildet und bewirken eine Verbesserung der Dichtwirkung zwischen dem Dichtring und dem Ventilgehäuse.

Der Wulstteil des Dichtringes soll mit einer so geformten Gegenfläche versehen sein, daß sie mit dem Vorsprung an dem Ventilgehäuse zusammenwirkt. Dadurch wird der Dichtring sicher in der richtigen Lage in dem Ventilgehäuse festgehalten. Der Dichtring kann dadurch Beanspruchungen widerstehen, die von Flüssigkeiten unter hohem Druck oder mit hoher Temperatur auf ihn ausgeübt werden.

Der Dichtring weist einen gekrümmten Lippenteil auf, der mit der umlaufenden Dichtfläche an der Scheibe zusammenwirkt, wenn sich die Scheibe in der Schließstellung befindet. Der Lippenteil ist in der gleichen Richtung wie die umlaufende Dichtfläche an der Scheibe geneigt. Die 'Abmessungen des Lippenteiles und der umlaufenden Dichtfläche an der Scheibe sind so gewählt, daß sich in der Schließstellung der Scheibe eine. Passung mit Übermaß zwischen dem Lippenteil und der Scheibe

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ergibt. Dieses Übermaß der Passung gewährleistet zwischen dem Dichtring und der Scheibe eine Vorspannung, durch die der Lippenteil des Dichtringes mit erhöhter Kraft gegen die Dichtfläche an der Scheibe gedrückt wird. Hierdurch entsteht eine Dichtwirkung für beide Richtungen der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal über einen vorgegebenen, niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit. Mit dem Ventil können somit heiße Flüssigkeiten in beiden Richtungen der Strömung bis zu einem Druck von beispielsweise 7,03 kp/qcm gesteuert werden. Falls Flüssigkeiten mit höheren Drücken, beispielsweise von 7,03 kp/qcm bis 35»15 kp/qcm, mittels des Ventiles gesteuert werden sollen, soll das Ventil so eingebaut werden, daß der Druck nur von einer Richtung auf das Ventil wirkt. Diese Richtung ist diejenige von dem Punkt auf der Achse des Stromungskanales, in dem die die Dichtfläche an der Scheibe bildende Konusfläche zusammenläuft. Bei dieser Richtung des Druckes der Flüssigkeit wird der Lippenteil einseitig auf die umlaufende Dichtfläche an der Scheibe gepresst.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt ein Ventil mit einer schwenkbaren Scheibe als Schließorgan, und zwar in Schließstellung,

Fig. 2 im Querschnitt in vergrößertem Maßstab den Dichtring des Ventiles gemäß Fig. 1,

Fig. 3 im Querschnitt in vergrößertem Maßstab den Dichtring und die ihn umgebenden Teile des Ventiles gemäß Fig. 1, und zwar ebenfalls in Schließstellung.

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Das Ventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 mit einem VerbindtngR3tück 13 und einem darauf befestigten Deckel 12 auf. Auf dem Deckel 12 ist der das Ventil 10 betätigende Antrieb 14 angeordnet·

In dem Ventilgehäuse 11 sind ein oberes und ein unteres Lager 16 vorgesehen, in denen die Welle 15 gelagert ist, deren eines Ende sich durch das Verbindungsstück 13 hindurch erstreckt und an den Antrieb 14 angeschlossen ist. In der Verlängerung des unteren Lagers 16 nach unten ist eine Verschlußschraube 17 vorgesehen, die die Bohrung für die Welle 15 am unteren Ende des Ventilgehäuses 11 abschließt.

An der Welle 15 ist die Scheibe 20 mittels eines aus deren Ebene herausragenden Flansches 21 exzentrisch befestigt. Die Welle 15 ist dabei nicht nur exzentrisch mit Abstand von der Ebene der Scheibe 20, sondern atach exzentrisch mit seitlichem Abstand von dem Durchmesser der Scheibe 20 angeordnet. Eine derartige seitlich versetzte Anordnung der von der Welle 15 gebildeten Schwenkachse der Scheibe' 20 ist besonders deshalb erforderlich, weil die umlaufende Dichtfläche 22 an der Scheibe 20 ein Teil einer Konusfläche ist.In dem Ventilgehäuse 11 können - in der Zeichnung nicht dargestellt - Anschläge vorgesehen sein, die den Schwenkwinkel der Scheibe 20 auf 90 Grad beschränken.

Mittel zur Befestigung der Scheibe 20 an der Welle 15, wie nicht dargestellt - Befestigungsstifte, sollen sich durch den Flansch 21 und die Welle 15 parallel zu der Ebene der Scheibe 20 erstrecken. Rechtwinkelig zu der Ebene der Scheibe 20 verlaufende Bohrungen zur Aufnahme der Befestigungsmittel

würden nämlich die Gefahr hervorrufen, daß sich in der Schließstellung des Ventiles ein Leckabfluß durch die entsprechenden Bohrungen bildet. Eine derartige Anordnung von Befestigungsmitteln ist daher zu vermeiden.

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Die Dichtfläche 22 am Außenumfang der Scheibe 20 ist ein Teil einer Konusfläche, die in einem Punkt auf der Verlängerung der Achse A des Strömungstanales 18 durch das Ventil zusammenläuft.

In dem Ventilgehäuse 11 ist eine Nute vorgesehen, die der Aufnahme des Dichtringes kO dient. Die Dichtfläche 52 an dem Dichtring kO wirkt mit der Dichtfläche 22 mn der Scheibe 20 zusammen.

Die Nute in dem Ventilgehäuse 11 zur Aufnahme des Dichtringes 40 ist zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenwänden 33» 63 gebildet, wobei sich die erste Seitenwand an dem Ventilgehäuse 11 und die zweite Seitenwand 33 an einem Haltering 30 befindet, der in einer in dem Ventilgehäuse 11 gebildeten Ausnehmung sitzt.

In der Schließstellung des Ventiles liegt die Dichtfläche 52 des in der Nute in dem Ventilgehäuse 11 aufgenommenen Dichtringes kO an der Dichtfläche 22 der Scheibe 20 an.

Die der Aufnahme des Dichtringes kO dienende Nute ist von dem Haltering 30 aus Metall und Flächen begrenzt, die an dem Teil 60 des Ventilgehäuses 11 gebildet sind. An dem Haltering 30 geht die zweite Seitenwand 33 an der abgerundeten Kante Jk in die geneigte Fläche 3I über, die ihrerseits an dem ringförmigen Ansatz 32 endet.

In zusammengebautem Zustand des Ventiles liegt an der Kreisringfläche 61 des Teiles 60 des Ventilgehäuses 11 die zweite Seitenwand 33 des Halteringes 30 an. An dem Teil 60 des Ventilgehäuses 11 befinden sich die Ringwand 62, die den Grund der Nute für die Aufnahme des Dichtringes kO bildet, die erste Seitenwand 63 und die äußere Flanke 6k des Vorsprunges 65. Der Vorsprung 65 erstreckt sich - im Querschnitt gesehen - parallel zu der Achse A des Strömungskanales 18 und in Richtung auf den Haltering 30. Die Stirnfläche 66 des Vorsprunges 65 liegt dem Haltering 30 am nächsten.

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Der Teil 60 des Ventilgehäuses 11 weist einen ringförmigen Ansatz 6? auf, der sich in Richtung auf die Achse A in den Strömungskanal 18 erstreckt. Die beiden ringförmigen Ansätze 32, 67 sind genügend kurz, um das Schwenken der Scheibe 20 beim Öffnen und Schließen des Ventiles nicht zu behindern· Die Scheibe 20 nimmt beim Öffnen und Schließen des Ventiles jeweils eine Drosselstellung ein, in der die Dichtfläche 22 mit den ringförmigen Ansätzen 32, 67 zusammenwirkt, die eine hohe Verschleißfestigkeit besitzen. Folglich wird bei der Drosselung der Strömung zwischen den ringförmigen Ansätzen 32, 67 und der Dichtfläche 22 an der Scheibe 20 die Strömung der Flüssigkeit zerrissen, bevor sie ungehemmt auf den Lippenteil 50 auftrifft. Dadurch wird der Dichtring 40 teilweise vor der verschleißenden Wirkung der Feststoffteilchen geschützt, die in der gesteuerten Flüssigkeit enthalten sind.

Der Dichtring 40 besteht aus dem Wulstteil 41 und dem Lippenteil 50. Der Wulstteil 41 ist von der Seitenfläche 46, der äußeren Umfangsflache 42, der Seitenfläche 43 und der äußeren Flanke 48 begrenzt. Diese Flächen sind in zusammengebautem Zustand des Ventiles in Berührung mit der zweiten Seitenwand 33» der Ringwand 62, der ersten Seitenwand 63 und der äußeren Flanke 64· An der Seitenfläche 43 sind Abflachungen 44, 45 vorgesehen, die das Einführen des Wulstteiles 41 in den Zwischenraum zwischen der äußeren Flanke 64 und der Ringwand 62 in dem Teil 60 des Ventilgehäuses 11 erleichtern. Die Seitenfläche 46 des Wulstteiles 41 ist mit gleichmittigen Rippen 47 versehen, die die Dichtwirkung zwischen der Seitenfläche 46 und der zweiten Seitenwand 33 verbeesern. In zusammengebautem Zustand des Ventiles ist der Dichtring 40 in der ihm zugeordneten Nute durch den Vorsprung 65 festgehalten.

Der Lippenteil 50 mit dem gekrümmten Endabschnitt 53

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erstreckt sich in den Strömungskanal 18 des Ventiles und ist so geformt, daß die Neigung des Lippenteiles 50 die gleiche Richtung wie die Neigung der Dichtfläche 22 an der Scheibe 20 hat. Dies bewirkt,, daß die Dichtfläche 52 ·

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des Lippenteiles 50 dichtend an der umlaufenden Dichtfläche 22 der Scheibe 20 anliegt. Die Abmessungen der Dichtfläche 52 des Lippenteiles 50 sind so gewählt, daß sioh in zusammengebautem Zustand des Ventiles eine Anlage an der Dichtfläche mit einer Passung mit Übermaß I ergibt. In der Schließstellung der Scheibe 20 drückt folglich die Dichtfläche 22 derart auf die Dichtfläche 52 des Lippenteiles 50, daß letzterer um den Betrag des Übermaßes I in Richtung auf die geneigte Fläche 31 gebogen wird. Die Elastizität des Lippenteiles 50 ruft eine Gegenkraft in Richtung auf die Scheibe 20 hervor, die die Dichtwirkung des Ventiles verbessert. In der Schließstellung der Scheibe 20 liegen somit die Dichtflächen 22, 52 unter Vorspannung aneinander an. Hierdurch ergibt sich eine Dichtwirkung für beide Richtungen der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal 18 über einen vorgegebenen, niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit, beispielsweise bis zu 7,03 kp/qcmi das Ventil ist in diesen Grenzen für Anwendungsfälle verwendbar, in denen die Strömung der Flüssigkeit in beiden Richtungen zu steuern ist.

An dem Lippenteil 50 ist eine gekrümmte Außenkonusflache 51 vorgesehen, auf die einseitig der Druck der Flüssigkeit in dem Strömungskanal 18 wirkt. Der auf die Außenkonusflache 51 wirkende Druck drückt den Lippenteil 50 in Richtung auf die Dichtfläche 22 der Scheibe 20, so daß der Leitungsdruck der Flüsigkeit in dem Ventil in dieser Richtung eine Erhöhung des Anlagedruckes des Lippenteiles 50 an der Dichtfläche 22 bewirkt. Das Ventil kann damit für diese Richtung der Strömung der Flüssigkeit über einen höheren Bereich des Druckes der Flüssigkeit als den vorhergenannten angewandt werden. Dieser höhere Bereich des Druckes der Flüssigkeit reicht bis zu 35,15 kp/qcm, wobei noch eine befriedigende Dichtwirkung erzielt wird.

Der Lippenteil 50 ist mit dem Wulstteil 41 über einen sich verjüngenden Verbindungsteil des Dichtringes 40 verbunden, wobei dieser Verbindungsteil von der Innenkonusfläche 49 und der Kreisringfläche 54 begrenzt ist, Zwischen der Kreis» ringfläche 54 und der Stirnfläche 66 des Vorsprunges 65 ist

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ein Zwischenraum vorhanden, der eine Verschiebung des Dichtringes 40 in Richtung auf den Vorsprung 65 ermöglicht, wenn Flüssigkeit mit hohem Druck auf die Außenkonusflache 51 wirkt. Der Lippenteil 50 kann folglich auch unter Aufrechterhaltung der Dichtwirkung einer Verschiebung d@r Scheibe folgen, falls eine solche Verschiebung durch den auf die Scheibe 20 wirkenden hohen Druck der Flüssigkeit verursacht wird.

Der sich verjüngende Verbindungsteil des Dichtringes 40 erleichtert überdies eine Verformung des Lippenteiles 50.

Es hängt jeweils von dem Druck der Flüssigkeit und deren Temperatur ab, welcher Teil der Dichtfläche 52 jeweils an der Dichtfläche 22 zur Anlage kommt» Wirkt beispielsweise' ein verhältnismäßig hoher Druck auf die Außenkonusflache 51 des Lippenteiles 50, wird ein verhältnismäßig größerer Teil der Dichtfläche 52 gegen die Dichtfläche 22 gedrückt, als dies bei einem verhältnismäßig niedrigeren Druck der Fall ist. Dabei wird die Dichtwirkung des Lippenteiles 50 des Dichtringes kO gegen die Scheibe 20 jeweils über den ganzen vorgegebenen Bereich des Druckes der Flüssigkeit aufrechterhalten, wobei die Dichtfläche 52 an dem Lippenteil 50 als Stellungsausgleichsflache dient. Der Lippen- ' teil 50 liegt mit der glatten Dichtfläche 52 dichtend an der umlaufenden Dichtfläche.22 an der Scheibe 20 an.

Die nachstehend angegebenen Einzelheiten über die verwendeten Werkstoffe, die Abmessungen eines Ventiles und die bei Versuchen mit diesem erreichten Ergebnisse beziehen sich auf ein konkretes Ausführungsbeispiel eines Ventiles nach der Erfindung.

Das Ventilgehäuse 11 besteht aus korrosionsbeständigem Stahl oder Kohlenstoffstahl j die Scheibe 20, der Dichtring kO und der Haltering 30 bestehen aus korrosionsbeständigem Stahl. Als Werkstoff der Welle 15 eignet sich hochfester korrosionsbeständiger Stahl. Der Werkstoff der Lager 16 ist hochwarmfester korrosionsbeständiger Stahl oder glasfaserverstärktes Polytetrafluoräthylen, das mechanisch mit einer Abstützung

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aus korrosionsbeständigem Stahl verbunden ist. Die Dichtungen an der Welle 15 können aus glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylen bestehen.

Die Abmessungen - in der Zeichnung mit kleinen Buchstaben bezeichnet - kennzeichnen das als Ausführungsbeispiel gewählte Ventil als 8-Zoll-Ventil (203,2 mm-Ventil).

Höhe a des Dichtringes 40 t 8,71 mm Dicke b des Wulstteiles 41 t 6,6 mm

Tiefe c der Stufe zwischen der Seitenfläche 43 und der Kreisringfläche 54 : 3,5 mm

Tiefe d der Abflachungen 44, 45, die unter einer Neigung von 45 Grad verlaufen ι 1,27 mm

Ausrundungsradius e zwischen der Flanke 48 und der Kreisringfläche 54 ι 0,76 mm

Ausrundungsradius f zwischen der Innenkonusflache 49 und der gekrümmten Außenkonusflache 51 ι 1,5 mm Krümmungsradius g der Außenkonusflache 51 : 5,6 mm Dicke h des Lippenteiles 50 : 0,76 mm

Winkel j zwischen der Achse A und dem Lippenteil 50 im Bereich seines Endes ι 26°

Durchmesser der äußeren Umfangsflache 42 des Dichtringes 4o ι 218,57 mm

Durchmesser 1 der Ringwand 62, die den Grund der Nute bildet t 218,82 mm

Der Durchmesser 1 der Ringwand 62 ist also wenig größer als der Durchmesser der äußeren Umfangsflache 42 des Dichtringes 40.

Innendurchmesser q des Dichtringes 40, gemessen an dem gekrümmten Endäbschnitt 53 des Lippenteiles 50 : 188,93 mm

Durchmesser r der Innenkante der Seitenfläche 46 des Dichtringes 40 ι 209,17 mm

Winkel s zwischen der Achse A und der Innenkonusfläche 49 an dem Dichtring 40 ι 450

Breite ο d^-es Vorsprunges 65 in radialer Richtung : 3*18 mm

Abstand η zwischen der äußeren Flanke 64 an dem Vorsprung und der Ringwand 62 an dem Teil 60 des Ventilgehäuses 11 t 4,78 mm

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Höhe k des Vorsprunges 65 zwischen dessen Stirnfläche und der ersten Seitenwand 63 s 3»35 mm

Breite m der Nute zwischen den Seitenwänden 33 und 63 t

6, 35 mm

Die Breite m der Nute ist etwas kleiner bemessen als die Dicke b des Wulstteiles kl, so daß der Dichtring kO in der Nute festgeklemmt wird·

Winkel zwischen der als Konusfläche ausgebildeten Dichtfläche 22 der Scheibe 20 und deren größerer, ebener Oberfläche : 74o

Außendurchmesser der Scheibe 20 : 193*68 mm Übermaß I der Passung : 0,38 mm

Das Übermaß I ist dadurch festgelegt, daß im Bereich der Anlage der Dichtflächen 22 und 52 aneinander der Durchmesser der Scheibe 20 wenig größer ist als der Durchmesser des Lippenteiles 50. Das - in der Zeichnung als Überdeckung dargestellte - Übermaß I bewirkt, daß in der Schließstellung des Ventiles die Scheibe 20 den Lippenteil 50 um das Übermaß I v«rformt, wodurch eine Vorspannung entsteht, unter der der Lippenteil 50 mit seiner Dichtfläche 52 an der Dichtfläche 22 der Scheibe 20 anliegt. Diese Wirkung ist selbstverständlich auch bei abweichenden Winkeln der aneinander anliegenden Dichtflächen 22 und 52 erzielbar.

Bei Versuchen mit dem 8-Zoll-Ventil (203,2 mm-Ventil) wurde bei Verwendung von Luft der maximale Leckverlust an dem geschlossenen Ventil mit 0,566 cbm/h (bezogen auf technische Normalbedingungen) bei einem Druck von 17,572 kp/qcm und bei Temperaturen im Bereich von -18 bis +260 ° C beobachtet. Die maximale Durchflußmenge eines 8-Zoll-Ventiles (203,2 mm-Ventiles) beträgt 9,5^45 cbm/min Wasser bei einer Druckdifferenz von 0,O7O3I kp/qcm zwischen beiden Seiten des Ventiles. Dieses Ergebnis ist zu vergleichen mit einem üblichen Drosselklappenventil, das in der Schließstellung die Durchflußkennzahl 3 hat. Dies bedeutet, daß ein derartiges Ventil einen Leckverlust von 13,6 l/min bei einer Druckdifferenz von 0,07031 kp/qcm zwischen beiden Seiten des Ventiles aufweist.

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Ein zweckmäßiges Verfahren, die Genauigkeit der Abmessungen des Dichtringes 40 zu überprüfen, besteht in einer Lehrenprüfung des Durchmessers, wobei die Winkellage der Dichtfläche 52 (Winkel j) nicht in die Überprüfung einbezogen werden braucht. Zu diesem Zweck wird der Dichtring kO mit seiner Seitenfläche h6 nach unten weisend in ein Gestell oder Futter eingesetzt und ein Lehrenwerkzeug quer zu dem Dichtring kO mit Anlage an der Seitenfläche h'} auf den Dichtring 40 aufgesetzt. An dem Lehrenwerkzeug ist ein Ring 70 befestigt, der einen festen Abstand von der Oberfläche des Lehrenwerkzeuges hat, die auf der Seitenfläche k3 des Dichtringes ^O aufliegt. Der für die Lehrenprüfung maßgebende Außendurchmesser t des Ringes 70 beträgt 189»^8 mm. Falls der Dichtring kO genau hergestellt ist, berührt der Ring 70 die Dichtfläche 52 des Dichtringes ^O in einer Tiefe, die dem Abstand ρ von 8,9 mm zwischen der unteren Auflagefläche des Lehrenwerkzeuges und der unteren Kontur des Ringes 70 entspricht. Der Ring 70 selbst hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 3»175 mm.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ventil für Flüssigkeiten, die unter hohem Druck stehen und/odereine hohe Temperatur aufweisen und/oder Feststoffteilchen enthalten, mit einem Ventilgehäuse, durch das sich ein Strömungskanal erstreckt und in dem ein Schließorgan mit einer umlaufenden Dichtfläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (11) mindestens ein metallischer Dichtring (4o) angeordnet ist, mit dem die Dichtfläche (22) an dem Schließorgan (Scheibe 20) in dessen in die Schließstellung geschwenkter Lage zum Unterbrechen des Strömungskanals (18) zusammenwirkt, daß der Dichtring (4o) einen mit der 'Dichtfläche (22) zusammenwirkenden Lippenteil (50 ) aufweist, der in der Schließstellung des Schließorganes (Scheibe 20) an der Dichtfläche (22) unter Vorspannung anliegt, wodurch für beide Richtungen der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal (18) eine Dichtwirkung über einen vorgegebenen, niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit entsteht, und daß bei Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal (18) in einer Richtung der Druck der Flüssigkeit auf eine' Fläche (Außenkonusflache 51 ) an dem Dichtring (4o) im Sinne einer Erhöhung des Anlagedruckes des Lippenteiles (50) an der Dichtfläche (22) wirkt, wodurch für diese Richtung der Strömung der Flüssigkeit in dem Strömungskanal (18) eine Dichtwirkung über einen vorgegebenen, höheren Bereich des Druckes der Flüssigkeit entsteht.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (32) an dem Lippentail (50) als Stellungsausgleichiläche ausgebildet ist, wodurch die Dichtwirkung bei einem Verbiegen des Lippenteiles (50) unter dem Einfluß durch die Temperatur und/oder den Druck hervorgerufener Kräfte mindestens über den niedrigeren Bereich des Druckes der Flüssigkeit aufrechterhalten bleibt.

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3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan eine schwenkbare Scheibe (20) ist, an deren Umrandung die umlaufende Dichtfläche (22) vorgesehen ist.
4. Ventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Dichtfläche (22) an der Scheibe (20) ein Teil einer Konusfläche ist, und daß der Lippenteil (50) mit einer Neigung in gleicher Richtung wie die Konusfläche in den Strömungskanal (18) ragt.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse A des Strömungskanales (18) die Verlängerungen der Konusfläche und des Lippenteiles (50) in demselben Punkt zusammenlaufen.
6. Ventil nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß der Lippenteil (50) des Dichtringes (40) mit einem die Schmierfähigkeit und die Härte vergrößernden überzug versehen ist, wodurch die Verschleißfestigkeit des Dichtringes (4θ) vergrößert ist.
7. Ventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (11) eine zwischen zwei Seitenwänden (63,33) gebildete Nute vorgesehen ist, und daß der Dichtring (40) einen Wulstteil (4i) aufweist, der dichtend zwischen den Seitenwänden (63» 33) iⁿ eier Nute aufgenommen ist.
8. Ventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstteil (41). auf einer Seitenfläche (46) mit gleichmittigen Rippen (47) versehen ist, die der einen Seitenwand (33) zugekehrt sind.
9. Ventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seitenwand (63) mit einem Vorsprung (65) versehen ist, der mit der Gegenfläche (43, 48, 54) an dem Wulstteil (4i) zusammenwirkt, wodurch der Dichtring (4θ) mechanisch in der Nute festgehalten ist.

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