DE2263064A1 - Kaltventil - Google Patents

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(H 721) H 72/078

Eh/bd 21.12.1972

Kaltventil

Die Erfindung betrifft ein Kaltventil für wärmeisolierte Tieftemperaturanlagen mit einem Gehäuse, einem die Ventilspindel umschließenden und die Wärmeisolation der Anlagen durchsetzenden Überrohr und einem außerhalb der Wärmeisolation angeordneten Ventilkopf, wobei das Überrohr sowohl mit dem Gehäusedeckel als auch mit dem Ventilkopf in Verbindung steht und der Gehäuseboden einen Ventilsitz für den Ventilkegel aufweist.

Aus der DT-AS 1 929 627 ist bereits ein Kaltventil bekannt, dessen Innenteile ohne Abnahme der Wärmeisolierung zugänglich sind. Das Ventilgehäuse besitzt" einen abnehmbaren

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Deckel* der über ein angeflansohtes, die Ventilspindel umschließendes und die VJtirmeisolierung durchsetzendes Vorlllngerungsrohr mit dem Ventilkopf verbunden ist. Um den Ausbau der beweglichen Teile des Ventils zu ermöglichen« ohne daß das oft zur Wärmeisolation verwendete Isolierpulver nachrutsoht, 1st am Umfang des Qehäusedeokelflansches eine Trommel angebracht, die durch die Wärmeisolierung nach außen bis an den Ventilkopf führt. Das Gehäuse, das den Ventilkegel aufnimmt, ist aus einzelnen Teilen gleichen Materials zusammengeschweißt und besitzt beiderseits Anschweißenden zum Einsetzen in die Leitung. Um das Gehäuse in die aus Aluminium gefertigte Rohrleitung einschweißen zu können, wird als Gehäusematerial eine Aluminiumlegierung verwendet, während die nach außen führenden Teile, wie z.B. die Ventilspindel oder die Trommel aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellt sind.

Ein derartiges Kaltventil besitzt jedoch große Nachteile. Durch die Betätigung des Ventils unterliegen alle eich hierbei berührenden Teile einem Verschleiß. Dieser macht eich besonders am Ventilkegel und am Ventilsitz bemerkbar. Während der Ventilkegel jederzeit herausgenommen und nachgeschliffen werden kann, ist das Nachschleifen des Ventilsitzes nicht möglich, da dieser vom Gehäuseboden, der mit dem Gehäuse verschweißt ist, gebildet wird. Verstärkt wird ciieser Nachteil noch dadurch, daß dio einzelnen Gehäusete Ie einschließlich des

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GehSusebodens schweißbar sein müssen, andererseits aber auch eine hohe Festigkeit aufweisen sollen. Da sich gute Verschwelßbarkelt und hoh,e Festigkeit im allgemeinen gegenseitig aus· schließen, war es bisher nicht möglich, Kaltventile mit zufriedenstellenden Funktionseigenschaften, insbesondere mit hohen Standzeiten herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kaltventil der beschriebenen Art zu entwickeln, das eine sichere Funktion über einen großen Zeitraum gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz aus einem separaten, in den Gehäuseboden eingefügten Teilstück besteht.

Durch dio Erfindung ist es möglich, für den Ventilsitz und für das Gehäuse verschiedene Materialien zu verwenden. Somit können die unterschiedlichen Anforderungen, die an das Material der Bauteile gestellt werden, erstmals berücksichtigt werden und die Auswahl des Materials kann ausschließlich hinsichtlich der Festigkeit bzw. der Schweißbarkeit geschehen.

Demzufolge ist der Anmeldungsgegenstand zweckmäßigerweise derart weitergebildet, daß das Material für den Ventilsitz eine höhere Festigkeit aufweist, als das des Ventilkegels und des Ventilgehäuses. Der Vorteil, der sich durch die freie Materialwahl ergibt, kann noch in sinnvoller Weise dadurch er-

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gänzt werden, daß der Ventilsitz hart eloxiert ist. Damit wird eine maximale Oberflächenfestigkeit des Ventilsitzes erreicht und der Verschleiß praktisch ausgeschlossen. Es genügt daher, von Zeit zu Zeit den Ventilkegel auszubauen und nachzuschleifen, während der Ventilsitz auch ohne Nachschleifen gleichbleibende Qualität aufweist.

Kann d' e V/ahl des Materials für den Ventilsitz ausschließlich hinsichtlich der Festigkeit erfolgen, so besteht andererseits die Möglichkeit, das Material für das Ventilgehäuse ausschließlich hinsichtlich der Schweißbarkeit auszuwählen. Eine zweckmäßige AusfUhrungsform des Anmeldungsgegenstandes ist daher darin zu sehen, daß das Ventilgehäuse aus einem gut schweißbaren Material, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, besteht. Durch die Verwendung eines gut schweißbaren Materials für das Ventilgehäuse, also z.D. Aluminium, ist eine äußerst haltbare Schweißverbindung mit der Rohrleitung, die ebenfalls aus Aluminium gefertigt :i nt, gewährleistet.

Die Befestigung des Ventilsitzes im Gehäuseboden kann auf verschiedene V/eise vorgenommen werden. Neben der mechanischen Befestigung, beispielsweise durch Anpressen mittels einer Distanzhülse, oder Kleben, ist eine besonders bevorzugte AusfUhrungsform des Anmeldungsjegenstandes dadurch gekennzeichnet, daß das den Ventilsitz bildende Teilstück in den Gehäuseboden eingeschrumpft ist.

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Um die Anzahl der Nachbearbeitungen am Ventilkegel zu verringern, d.h. also den Verschleiß einzuschränken und damLt die Funktionstüchtigkelt des Ventils zu erhöhen, ist es außerdem vorteilhaft, den Anmeldungsgegenstand derart weiterzubilden, daß der Ventilsitz in den direkten Strömungsbereich der nicht durch den Ventilkegel verschließbaren Durchflußöffnung des Gehäuses hineinragt. Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß hierdurch der Druckverlust des durchströmenden Mediums sinkt. Ein kleinerer Druckverlust aber ist gleichbedeutend mit geringerem Kraftaufwand.

Die einwandfreie Funktion und damit die Verschlißfestigkeit der einzelnen Ventilteile, also hauptsächlich des Ventilkegels bzw. des Ventilsitzes,hängt allerdings nicht nur von innerhalb des Gehäuses wirkenden Kräften ab, sondern auch von solchen, die von außerhalb des Gehäuses auf dieses wirken. So sind Bewegungen der Rohrleitung, in die das Ventil eingebaut ist, beispielsweise infolge plötzlich auftretender Temperaturunterschiede, nicht auszuschließen. Damit diese Bewegungen keine Biegekräfte auf die Ventilspindel hervorrufen können, wodurch zwangsläufig die Paßform des Vontilkegels und dessen Sitz leiden würde, was zusätzliche Nachbehandlung erfordert, ist der Anmeldungsgegenstand zweckmäßi^erweise derart weitergebildet, daß der mit dem Ventilkopf verbundene Plansch des überrohres über einen Balg am äußeren Blechmantel der ,

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Wärmeisolierung befestigt ist. Eine derartige AusfUhrungsform erlaubt der Ventilspindel neben der axialen auch eine radiale Bewegung, wodurch sie plötzlich auftretenden Diegebelastungen ausweichen kann.

Da die nach außen führenden, aus schlecht wärmeleitendem Material bestehenden Teile des Ventils keine schweißverbindung mit dem aus Aluminium bestehenden Gehäuse erlauben, müssen die hierfür notwendigen Verbindungen, also z.B. die Verbindung Gehäusedeckel-Gehäuse, mit Hilfe von Flanschen hergestellt werden. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Schraubenverb indungen, vorzugsweise bei der Flanschverbindung des GehäusedeckeIs mit dem Gehäuse, einen Gewindeeinsatz aufweisen. Dadurch können trotz verschiedener Materialpaarungen die Gewindebohrungen kurz gehalten und ein exakter und fester 3itz der Flansche gewährleistet werden, was besonders hinsichtlich des Gehäusedeckelflansches in dem die V .-ntilspindel geführt wird, wichtig ist, da hiervon die Paßform des Ventilkegels auf dem Ventilsitz und somit auch der Verschleiß abhängt. Aufgrund dessen, daß der Ventilsitz völlig unabhängig von dem Ventilgehäuse hergestellt bzw. ausgeführt werden kann, sind zur Herstellung bzw. Ausführung des Ventilgehäuses nun mehr Möglichkeiten gegeben, als bisher. Der Erfindungsgedanke kann daher in vorteilhafter Weise derart weitergebildet sein, daß das Gehäuse größerer Ventile, vorzugsweise mit Nennweiten über IpO mm.

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geschweißt ist und Anschweißenden für die Anschlußrohre besitzt, und daß kleinere Ventile, vorzugsweise mit Nennweiten unter 100 mm, ein gepreßtes" Gehäuse aufweisen. Durch die. Erfindung kann also auch die Wirtschaftlichkeit erhöht werden, da kleinere Ventile im Preßverfahren wesentlich rationeller und billiger gefertigt werden können. ,

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den,Figuren 1 und 2 schematised, dargestellten Ausführungsbei."spiele näher erläutert.

In Figur 1 ist ein Eckkaltventil mit Nennweite dargestellt, dessen Gehäuse 1 einen angeflanschten Deckel 2 aufweist, der über ein angeschweißtes Uberrohr 3 an den Ventilkopf 4 angeflanscht ist. Das Gehäuse 1 ist aus dem Kopfflansch 5t dem Mantelrohr 6 und eiern Gehäuseboden 7 zusammengeschweißt und besitzt zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Anschweißenden 8 und 9, über die die Verbindung zu hier nicht dargestellten Rohrleitung hergestellt wird. Im Gohäuseboden 1st ein Absatz 10 eingefräst, in den der ringförmige Ventilsitz 11 eingeschrumpft ist, der in den direkten Strömungsbereich der nicht verschließbaren Durchlaßöffnung 12 des seitlichen Anschweißendes 9 hineinragt. Aus dem Ventilkopf k führt die Ventilspindel 13 durch das Überrohr j5 hindurch, wird im Gehäusedeckel 2 gelagert und endet im Ventilkegel 4, dessen plane Stirnfläche 15 dem Gehäuseboden 7, d.h. dem einströmenden

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Medium durch das Anschweißende 8 zugewandt ist. Die Schraubenverbindung des uehäusedeckels 2 mit dem Kopfflansch 5 weist Gciwindeeinsätze 16 auf. An dem dem Ventilkopf 4 zugewandten Ende des Überrohres 3 ist ein Flansch 17 angeschweißt, der mit dem Ventilkopf % verschraubt ist. Am Umfang dieses Flansches 17 ist ein Balg 18 befestigt, der eine bewegliche Verbindung mit dem äußeren Blechmantel 19 der VJärmeisolierung 20 herstellt. Bei Verwendung von Isolierpulver als WärmeisolatLon j st am Umfang des Kopfflansches 5 eine Trommel 21 befestigt, die nach außen bis an den Blechmantel 19 führt: Der Innenraum der Trommel 21 ist mit Schlackenwolle oder ähnlichem gefüllt.

Aufgrund der guten oohwelßeigenschaften des Gehäusematerials, sind die Schweißnähte des Gehäuses 1 nicht ausschließlich vorsetzt angeordnet, wie üblich, sondern zum Teil gekreuzt, öo wird die Rundnaht 22 des Mantelrohres 6 von der Rundnaht 23 für das Anschweißende 9 gekreuzt, wodurch sich e ne gedrungenere Form des Ventils ergibt.

Die Gehäusetelle 5» ό und 7 sowie die Anschweißenden ο und 9 sind aus einer Aluminiumlegierung mit folgender Zusammensetzung in Gew.-^ hergestellt:

Magnesium 4,0 bis 4,9

Mangan 0,6 bis 1,0 Gew.-:'

Chrom 0,05 bis 0,25 Gew.-;S

Rest Aluini η ium.

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Sie weisen, da sie schweißbar sein müssen eine niedrigere Festigkeit als der Ventilsitz 11 und der Ventilkegel l4 auf, die aus einer Aluminiumlegierung mit folgender Zusammensetzung, ebenfalls in Gew.-# bestehen:

Zink 4,0 bis 5#0 Gew.-$S

Magnesium 1,0 bis 1,4 Gew.-^

Mangan 0,1 bis 0,5 Gew.-#

• Chrom . 0,1 bis 0,25 Gew.-^

Titan 0,01 bis 0,2 Gew.-v Rest Aluminium.

Gegenüber dem Ventilkegel 14 weist der Ventilsitz 11 eine höhere Oberflächenfestigkeit auf, die durch Harteloxieren erreicht wird. Der Geliäusedeokel 2, die Ventilspindel 13 und das Über™' rohr 3 sind aus einem Chrom-lIickel-Stahl gefertigt.

In Figur 2 ist ein Eckkaltventil mit Nennweite dargestellt, dessen Gehäuse 1 gepreßt ist und dessen Ventilkegel 14 zusammen mit der Ventilspindel 13 herausgenommen werden kann, ohne daß die Verschraubung des Gohäusedeckels mit dem Gehäuse gelöst werden muß. Entsprechende Teile sind in Figur 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 1. Der. Gehäusedeckel besteht in diesem Ausführungsbeispiel Jedoch aus e-iier.i an das Gehäuse 1 angeschraubten Flansch 24, der einen ein^;efrästen Absatz 25 aufweist, auf dem eine 3pindelführungsbuchsc 26 aufliegt, In dem die Ventilspindel 13 geführt ist.

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Der äußere Durchmesser der SpindelfUhrun^sbuchse 26 Ist größer als der äußere Durchmesser des Ventilkegels 14, so daß dieser bei verschraubtem Flansch 24 zusammen mit Spindelführungsbuchse 26 herausnehmbar ist. Die Ventilspindel 13 1st von zwei konsentrisoh angeordneten, dünnen Rohren 27 und 2U, und diese von dem Oberrohr 3 umschlossen, dessen unteres Ende nut dem Flansoh 24 und dessen oberes Ende mit dem an den Ventilkopf 4 angeschraubten Flansch 17 verschweißt sind. Der ringförmige Hohlraum 29, Isolierpatrone genannt, zwischen den Rohren 27 und 28, der durch die zwei Deckel 30 und 31 abgeschlossen ist, ist mit Isoliermaterial wie beispielsweise Schlackenwolle ausgefüllt, die den Wärmefluß zwischen kalten und warmen Toil des Ventils hemmt. Die SpindeIfUhrungsbuchse 26 ist an seinem Umfang mit drei Nuten 32 versehen, so daß in derr. Raum zwischen Gehäusedeckel und Ventilkopf 4 eingedrungene Flüssigkeit wieder in den Gehäuseraum 33 zurückfließen kann. Die dem Gehäuseboden zugewandte Oberfläche 15 des Ventilkegels 14 ist hier konvex und parabolisch ausgeführt, um die Menge des durchfließenden Mediums besser regulieren zu können. In den Gehäuseboden 7 1st ein Absatz 10 eingefräst, in den der VentilsiIz 11 eingeschrumpft ist. ähnlich wie in Figur 1 sind in den Gewindebohrungen des gepreßten Gehäuses 1 Gewindeeinsätze 10 eingesetzt. Auch ist der an don Vontilkopf 4 angeschraubte Flansch 17 mit einem Balg lO versehen, der eine bewegliche Verbindung mit dem

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äußeren Blechmantel 19 der Wärmeisolierung 20 herstellt.

Entsprechende Materialteile besitzen die gleiche Zusammensetzung wie unter Figur 1 beschrieben.

Patentansprüche
Blatt Sü'.olinu]

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Claims (1)

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   (H 721) H 72/07"

   Eh/bd 21.12.1972

   Patentansprüche

   l\ Kaltventil für wärme:solierte T eftemperaturanlaßen mit einem Gehäuse, einem die Ventilspindel umschließenden und die Wärmeisolation der Anlagen durchsetzenden Üborrohr und einem außerhalb der V/ arm ei eolation angeordneten Ventilkopf, wobei das Oberrohr sowohl mit dem Gehäusedeckel als auch mit dem Vent:" lkopi" j η Verbindung steht und dor Gehäuseboden einen Ventilsitz Tür den Ventilkegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (H) aus einem separaten, Jn den Gehüuseboden (7) eingefügten TeilstUck bestellt.

   2. Kaltventil nach Anspruch 1, dadurch jipkonnzej chnet, daß das Material für den Ventilsitz (11) eine höhere Festigkeit aufweist, air: das des Ventilkeyels (14) und des Ventil^ehäu:.;es (1)..

   5. Kaltventj 1 nach Anspruch 1 oder 2,- dadurch ^kennzeichnet, daß dor Vent J 'J si tz (11) hart eloxiert 1st.

   ^!i. Kaltventil nach ejnei.¹ <ior :\i):pr\i.cito 1 hi:: 3> Oadurcli .-."!Ci

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   se.'ahnet, <laß das Ventilgehäuse (1) aus einem gut schweiß« baren Plater ".al, vorzugsweise Aluminium oder· einer Aluniniumleglerun,.*, besteht.

   5» Kaltventil nach einem dei¹ Ansprüche -1 bis K, dadurch gekennzeichnet; daß das den Ventilsitz (11) bildende TeilstUck in den Gi:häuseboden (7) eingeschrumpft ist.

   6. Kaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (11) in dem direkten Strömungsbereich vier nicht durch den Ventilkegel (14) verschließbaren Durchflußöffnung (12) des Gehäuses (1)" hineinragt.

   7. Kaltventll nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Ventilkopf (4) verbundene Plansch (17) des Überrohres (j5) über einen Balg (18) am äußeren BLechmantel (19) der Wärmeisolierung (20) befestigt ist.

   u. Kaltventll nach einem der Ansprüche 1 bis "(, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenverb."ndungen, vorzujsx^eiue bei der Flanschverbindung des Gehäusodeckels (2) mit dem Gehäuse (1), einen Gewindeeinsatz (1C3) aufweisen.

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   9. Kaltventil nach ei. 1101:1. dor· Ansprüche 1 bis <.>, dadurch gekennzeichnet, da:3 dai; Ίβΐιίίιιπ« größerer Vent lie, vorzugsweise mit Nennweiten über I50 mm, ^eschweitft i 53t und AnschweiLS-enden ftir die Anschlußrohre besitzt, und daf3 kleinere Ventile, vorzugsweise nut Nennweiten unter 10ÜMi:i, ein gepreßtes Gehäuse auL'welsen.

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