DE2323206A1

DE2323206A1 - Durchgangsregelventil fuer gas

Info

Publication number: DE2323206A1
Application number: DE19732323206
Authority: DE
Inventors: Gaston Sifre; Jean-Pierre Soury
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1973-11-22
Also published as: GB1417343A; JPS4949228A; FR2184143A5

Description

PP/P/C

BA 42247 ' ^{fll MAi 1973}

SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS EIECTRIQUES ET

MECANIQUES (ALSTHOM) 38, Av. Kleber, 75 PARIS (16) Frankreich

DURCHGANGSREGELVENTIL FOR GAS

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchgangsregelventil für hochreines Gas und umfasst eine Vorrichtung zum progressiven Schliessen eines Durchgangs in einem Sitz, durch die der Durchgangsquerschnitt für das Gas progressiv in dem Masse anwächst, wie die Schliessvorrichtung sich im Durchgang in Str'dmungsrichtung des Gases "bewegt.

Es sind Ventile dieser Art bekannt, in denen die Schliessvorrichtung mindestens im Sinne des Verschliessens durch eine Schraubspindel betätigt wird, die sich in einer Bohrung des Ventilkörpers dreht und ihrerseits durch eine Drehvorrichtung, beispielsweise einen Verstellknopf oder ein Handrad, über eine mit dieser Drehvorrichtung fest verbundene zylindrische Mutter bewegt wird. Ein hermetisch abschliessender Faltenbalg ist einerseits an der Schraubspindel befestigt, andererseits in einen Befestigungsring eingehängt, der während der Bewegungen der Drehvorrichtung und der Schraubspindel seine Lage beibehält. Der Befestigungsring wird unter Zwischenschaltung

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einer Dichtung gegen die Innenwand des Ventilkörpers gedrückt.

Diese Ventile arbeiten nicht mit genügender Genauigkeit, wenn die Durchflussmengen gering sind. Auch ist die Durchgangsmenge nicht gleichmässig.

Ziel der vorliegenden Verbesserung ist es, Durchgangsregelventile für hochreines Gas bereitzustellen, die eine genaue und gleichbleibende Einstellung der Durchgangsmenge ermöglLcnan, selbst bei sehr geringen Durchflussmengen.

Die erfindungsgemässe Verbesserung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Mutter mit einem Kragen ausgestattet ist, der elastisch gegen den Befestigungsring des Faltenbalges gedrückt wird.

■ Des weiteren gehören zum erfindungsgemässen Ventil folgende Konstruktionsmerkmale ι

- Der elastische Druck zwischen Befestigungsring und Kreißen wird durch einen zwischen dem Kragen, und einem Spannstück, das in ein mit dem Ventilk'drper festverbundenes Muttergewinde gedreht ist, liegenden Federring erreicht. Es ist vorteilhaft, als Muttergewinde das einer auf eine Verlängerung des VentilkSrpers geschraubten Mutter zu wählen, die mit einer Spannschulter für den Befestigungsring mit seiner Dichtung versehen ist.

- Die Schliessvorrichtung hat zylindrische Form, und der Durchgang im Sitz besteht aus einer seitlichen Erweiterung, die entgegen der Str'omungsrichtung des Gases zunimmt.

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Es sind auch Absperrventile "bekannt, in denen die Schliessvorrichtung mindestens im Sinne des Schliessens durch einen Kolben bewegt wird, der in einer Führung läuft und seinerseits durch eine Verstellvorrichtung, beispielsweise ein Handrad, betätigt wird, die ein Muttergewinde trägt, mit dem sie auf das Aussengewinde des Ventilk'drpers aufgeschraubt werden kann; ein hermetisch sehliessender Faltenbalg ist einerseits am Kolben, andererseits an einer Schulter der Führung befestigt.

In solchen Ventilen wird die Vakuumdichtheit und Dichtheit gegenüber der AussenatmoSphäre dadurch gewährleistet, dass die Stirnseite der Kolbenführung, die dem Ventilsitz am nächsten liegt, gegen eine in einer Rille einer Innenschulter des Ventilk'drpers liegende Dichtung gedrückt wird; hierzu wird die Kolbenführung in einem Muttergewinde gedreht, das im Innern des Ventilkb*rpers eingeschnitten ist, Durchgangsregelventile für hochreines Gas, die eine einfache Einstellung des auf die Dichtung ausgeübten Druckes zulassen, so dass dauernd eine v'dllige Vakuumdichtheit und Dichtheit gegenüber der Umgebungsatmosphäre erreicht wird, könnten in dieser Art nicht gebaut werden.

Die erfindungsgemässe Verbesserung soll eine einfache Einstellung des Drucks auf den Dichtring und eine vollkommene und dauerhafte Dichtheit eines Durchgangsregelventils bei Vakuum und gegen die Umgebungsatmosphäre gewährleisten können und so jegliche Verunreinigung des Gases verhindern, dessen

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Durchgang geregelt wird. Hierzu wird in einem solchen Regelventil die Korbenführung mit einem Kragen versehen, der mit einem auf die Verlängerung des Ventilkörpers geschraubten Teil gegen eine Dichtung gedruckt wird, die auf einer Schulter der Innenwand des VentilkÖrpers liegt.

Es folgt die Beschreibung zweier erfindungsgem'ässer Durchgoxigsregelventile für reines Gas unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt ein Ventil, in dem das Durchgangsregelorgan aus einer abgeschrägten, zylindrischen Nadel oesteht, die sich in einer zylindrischen öffnung bewegt j diese zylindrische Nadel wird durch eine Schraubspindel gesteuert, die mit einer mit dem BecLkmungshandrad fest verbundenen zylindrischen Mutter zusammenarbe ite t.

Fig» 2 stellt ein Ventil dar - die Verstellvorrichtung ist vom Ventilkörper getrennt gezeigt -, in dem das Durchgangsregelorgan aus einer zylindrischen Nadel besteht, die sich in einer öffnung kreisförmigen Querschnitts bewegt, die sich entgegen der Strömungsrichtung erweitert« Die zylindrische Nadel wird durch einen in einer Führung laufenden Kolben gesteuert, der durch ein Bedienungshandrad mitgenommen wird, das auf ein Aussengewinde des Ventilkörpers gedreht wird.

Das Ventil gemäss Fig. 1 umfasst einen Ventilkb"rper 1 mit zwei Verbindungsstutzen 2 und 3 zu Leitungen für das ein- und austretende Gas, Der Ventilkörper, oder zumindest seine

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Innenflächen, sind aus nichtrostendem Material: Stahl, Metall oder einer Legierung, aus P ο lymono chlo ro tr if luo räty len oder irgendeinem anderen Polymer, das die gleichen Eigenschaften in Bezug auf mechanische Festigkeit, chemische Widerstandsfähigkeit und Vakuumverhalten aufweist. In der Kammer 4 des Ventilkörpers, die in einer Bohrung 5 geringeren Durchmessers ihre Fortsetzung findet, läuft eine als Nadel 5A ausgebildete Schliessvorrichtung aus nichtrostendem Stahl, die weiter unten beschrieben wird. Diese Nadel wird mit einem Kragen 5B durch den Kopf 6 einer Schraubspindel 6A gehalten, die sich im Muttergewinde einer zylindrischen Bedienungsmutter 7 bewegt; die Dichtheit zwischen dem Kopf 6 und der Mutter 7 wird mit einem Faltenbalg 8 aus nichtrostendem Stahl gewährleistet, der mit einem Ende an einer Schulter des Endstücks 6 und mit dem anderen an einem Befestigungsteil 7A angebracht ist. Die Nadel wird vom Halter 5B gestützt, und zwar vorzugsweise lösbar, damit sie leicht gegen verschiedene Nadeln für das Regeln in anderen Durchflussmengenbereichen ausgetauscht werden kann.

Das Endstück 7A wird entlang einer ringförmigen Nase 7B gegen eine Dichtung 9 aus Polytetrafluoräthylen gedrückt, die in einer Rille in einer Innenschulter des Ventilkörpers liegt. Dieses Andrücken geschieht mit Hilfe eines Messingeinschraubzylinders 11, der in ein Muttergewinde am Ende des Ventilkörpers 1 eingeschraubt ist.

Die zylindrische Mutter 7 drückt mit einem Kragen auf die der Ventilbohrung gegenüberliegende Seite des Teils 7A₁

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Sie ist mit dem Handrad 12 über eine Madenschraube 13 fest verbunden. Ihre richtige Stellung während des Drehvorgangs wird durch einen Federring 14 gewährleistet, der durch eine Messingspannschraube 15 gegen den Kragen 10 gedrilckt wirdj die Spannschraube wird dabei in den Einschraubzylinder 11 geschraubt»

Die Nadel 5A befindet sich in einer zylindrischen öffnung eines Ventilsitzes 16 aus nichtrostendem Stahl und wird mit einer Innenschulter 18 des VentilkSrpers gegen die mit dem Eintrittsraum 17 verbundene öffnung gedrückt, und ?war unter Zwischenschaltung einer Dichtung 19. Eine Feder 20 sorgt dafür, dass die Hadel die öffnung freigibt, wenn die Schraubspindel 6A sich vom Ventilsitz fortbewegt. Die Nadel 5A ist im allgemeinen zylindrisch, trägt aber eine Abflachung 21, die sich entgegen der Strömungsrichtung verbreitert, wodurch der Durchgang so gesteuert wird, wie es weiter unten beschrieben wird. Der Durchgang ist weiterhin durch einen Kanal 22 mit dem Eintritt sstutzen 2, und der Innenraum des Ventils durch einen Kanal 23 mit dem Austrittsstutzen 3 verbunden.

Mit einem Aussengewinde 24 am Ventilkörper und zwei Muttern 25 und 26 kann das Ventil positioniert werden, z.B. in der Wandung einer Gasverteilerstation.

Das Ventil arbeitet folgendermassen: Ausgehend von der Schliesstellung gemäss der Figur dreht man das Handrad und die zylindrische Schraube 7, die mit ihm fest verbunden

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ist, so dass die Schraubspindel 6A in die !.futter 7 hineingeschraubt wird. Der Kopf 6 der Schraubspindel bewegt sich entsprechend der Zeichnung nach oben und die Nadel 5A löst sich etwas von der Bohrung des Ventilsitzes 16. Mit Hilfe der seitlichen Abflachung 21 wird ein Durchgang geringen Querschnitts für den Gasdurchfluss freigegeben, der Durchgangsquerschnitt wächst in dem Masse, wie die Nadel sich im Sinne der Zeichnung nach oben bewegt. Das Gas kann dann durch den Eintrittsstutzen 2, den Kanal 22, den freigegebenen Durchgang in der Bohrung des Ventilsitzes 16, die Bohrung 5, den Kanal 23 und den Austrittsstutzen 3 fliessen. Wie ersichtlich, ist es dank der Abflachung 21 möglich, den Durchgangsquerschnitt für das Gas, und damit die Durchgangsmenge, genau zu regeln. Die Bewegung der Nadel wird im übrigen durch den Federring 14 gleichförmig gehalten, der einen konstanten Druck auf den Kragen der zylindrischen Mutter während ihrer Drehbewegung ausübt und dadurch gewährleistet, dass ihre Drehachse genau mit der Längsachse der Bohrung des Sitzes 16 zusammenfallt, so dass jegliche Schwankung der Gasdurchgangsmenge ausgeschlossen ist. Des weiteren schliessen der Faltenbalg 8 und die Dichtung 9 den vom Gas berührten Teil des Ventilkörpers hermetisch gegen eingefettete Teile und die UmgebungsatmoSphäre ab und verhindern so jegliche Verunreinigung des Gases.

Die Montage des Ventils kann in zwei Arbeitsgängen erfolgen: Erst werden die inneren Bauteile (Sitz, Nadel, ITadelauflage) unter Beachtung aller Vorsichtsmassnahmen zur

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Vermeidung von Verunreinigungen an den Innenwänden (Arbeiten in dekontaminierter Atmosphäre) montiert und das Endstück 7A mit dem Einschraubzylinder 11 auf die Dichtung gedrückt. Darauf werden die verschiedenen Teile des Verstellkopfes ohne besondere Vorsichtsmassnahmen gegen Verunreinigungen montiert, da er ja von der Kammer 4 des Ventilkörpers durch den Faltenbalg und die Dichtung getrennt ist.

Das Schliessen des Ventils geschieht durch gegensinniges Drehen des Handrads, so dass die Schraubspindel 6Δ aus der Mutter 7 herausgeschraubt wird und so die Nadel im Sinne der Figur nach unten drückt·

Das Ventil in Fig . 2 umfasst ebenfalls einen Ventilkörper 1 mit zwei Stutzen 2 und 3 mit Ein- und Austrittskanälen für das Gas. In der Kammer 4 des Körpers läuft eine zylindrische Nadel 5A. Diese Nadel wird vom Kopf 6 eines Kolbens 30 aus nichtrostendem Stahl gehalten, der ein Axialgewinde trägt j mit dem Kolben kann die Bewegung des Handrads 12 mittels einer mit dem Gewinde koaxialen inneren Schraubspindel 32 auf die Nadel einwirken. Das Handrad enthält ein Muttergewinde 33» mit dem in Zusammenarbeit mit einem Aussengewinde 34 des Ventilk'drpers das Handrad auf den Ventilkörper gedreht und anschliessend der Kolben 30 im Sinne der Zeichnung nach unten bewegt werden kann. Dieser Kolben gleitet in einer Kolbenführung 35» die einen Kragen 3.6 aufweist, der mit einem Messingspannring gegen die Dichtung 9 gedrückt wird. Der Messingspannring wird in ein Muttergewinde am Ende des Ventilkörpers gedreht.

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Der Ventilsitz 16 ist nicht zylindrisch, sondern enthält eine seitliche Ausweitung 38, so dass der senkrechte Querschnitt des Durchgangs in Strömungsrichtung abnimmt « Der Sitz wird mit einer Mutter 37 gegen das Unterteil des VentilkSrpers gedrückt, und eine Dichtung 19 verhindert jegliches Leck zwischen dem Sitz und dem Ventilk'drper·

Dieses Ventil funktioniert folgendermassen: Ausgehend von der Schliesstellung gemäss Fig. 2 wird das Handrad 12 so gedreht, dass es vom Aussengewinde 34 des Ventilkörpers gedreht wird. Es bewegt sich im Sinne der Zeichnung nach oben und nimmt den Kolben 30 mit« Dieser läuft in der Führung 35 und gibt die Nadel 5A frei, der sich unter dem Einfluss der Feder 20 nach oben bewegt. Wegen der Ausweitung des Durchgangs im Sitz wird für den Durchfluss des Gases ein Teil des Querschnitts freigegeben: mit dem Weiterbewegen der Nadel nach oben im Sinne der Zeichnung nimmt dieser freigegebene Teil zu. Das Gas fliesst dann durch den Stutzen 2, den Kanal 22_} den freigegebenen Durchgang in der Bohrung des Sitzes 16, die Ventilkammer 4, den Kanal 23 und den Austrittsstutzen 3. Die sehr progressive änderung des Durehgargsqu erschnitts für das Gas entsprechend der Stellung der Nadel im Sitz ermöglicht eine sehr genaue Regulierung der Gasdurchflussmenge. Im übrigen wird durch den Faltenbalg 8 und die Dichtung 9 jegliche Verunreinigung des Gases durch Schmiermittel am Kolben oder durch die Umgebungsatmosphäre vermieden.

Das Schliessen des Ventils geschieht natürlich dadurch, 309847/0483

dass das Handrad auf dem Gewinde 34 zurückgedreht wird, wodurch der Kolben 30 und die Nadel 5A nach unten im Sinne der Zeichnung bewegt werden.

Obwohl der Aufbau des Ventils, so wie er beschrieben wurde, vorzuziehen ist, können doch verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen. Das Ventil könnte mehr als zwei Wege enthalten, beispielsweise drei mit zwei Handradern« Die Stutzen zu den Gasleitungen können aufgelötet oder aufgeschweisst werden, sollten aber vorzugsweise mit Verbindungsstücken ausgerüstet sein, die einem hohen Unterdruck standhalten können» Der Faltenbalg kann an der Mitnehmerschraubspindel an dem von der Regelnadel weitest entfernten Ende und am Befestigungsteil in der Nähe des Sitzes angebracht werden.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 ·, Durchgangsregelventil für hochreines Gas, zu dem eine Vorrichtung zum progressiven Schliessen eines Durchgangs in einem Sitz gehört, die mit dem Sitz so zusammenarbeitet, dass der Durchgangsquerschnitt für das Gas progressiv anwächst, wenn die Sehliessvorrichtung sich im Durchgang in Strömungsrichtung des Gases bewegt, wobei die Sehliessvorrichtung zumindest beim Schliessen durch eine Schraubspindel betätigt wird, die sich in einer Bohrung des Ventilkörpers bewegt und ihrerseits durch eine Drehverstellvorrichtung über eine zylindrische Mutter, die mit dieser Drehverstellvorrichtung festverbunden ist, bewegt wird, und wobei ein hermetisch dichter Faltenbalg einerseits an der Schraubspindel, andererseits an einem Befestigungsring angebracht ist, der während der Bewegung der Verstellvorrichtung und der Schraubspindel seine Lage nicht verändert und unter Zwischenschaltung einer Dichtung gegen die Innenwand des Ventilkörpers gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Schraube' (7) mit einem Kragen (10) versehen ist, der elastisch auf den Befestigungsring (7Δ) des Faltenbalgs gedrückt wird,

2· Regelventil gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Druck des Kragens (10) gegen den Befestigungsring (7A) des Faltenbalgs durch eine Federscheibe (14) gewährleistet wird, die zwischen dem Kragen und einem Spannring (15) liegt, der in ein mit dem Ventilkörper festverbundenes Muttergewinde eingeschraubt ist.

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3. Regelventil gemäss Anspruch 2, dadurch gekenn ze ichne t, dass das mit dem Ventilk'drper festverbundene Muttergewinde aus einer Mutter (11) besteht, die in eine Verlängerung des Ventilk'drpers geschraubt ist und mit einer Schulter für das Andrücken des Befestigungsrings (7Δ) auf die Dichtung (9) versehen ist.

4. Regelventil gemäss einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessvorrichtung (5Δ, Fig. 2) zylindrisch ist und dass der Durchgang im Sitz eine seitliche Ausweitung (38) besitzt, die sich in Strömungsrichtung des Gases verengt.

5. Durchgangsregelventil für hochreines Gas, zu dem eine Vorrichtung zum progressiven Schliessen eines Durchgangs in einem Sitz gehört, die mit dem Sitz so zusammenwirkt, dass der Durchgangsquerschnitt für das Gas progressiv anwächst, wenn sich die Schliessvorrichtung im Durchgang entgegen der Strömungsrichtung des Gases bewegt, wobei die Schliessvorrichtung zumindest beim Schliessen durch einen Kolben betätigt wird, der in einer Führung läuft und seinerseits durch ein Verstellorgan mit einem Muttergewinde, mit dem es auf ein Aussengewinde des Ventilk'drpers geschraubt werden kann, bewegt wird, und wobei ein hermetisch dichter Faltenbalg einerseits am Kolben, andererseits an einer Schulter der Führung befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (35) einen Kragen (36) besitzt, der mit Hilfe eines Teils (11), das in die Verlängerung des Ventilk'drpers geschraubt ist, gegen eine Dichtung (9) gedrückt wird, die in einer Schulter der Innenwand des VentilkSrpers liegt.

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