DE2608202A1 - Korrosionsbestaendiges rohrleitungsventil fuer den betrieb mit aggressiven medien - Google Patents
Korrosionsbestaendiges rohrleitungsventil fuer den betrieb mit aggressiven medienInfo
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- F16K1/226—Shaping or arrangements of the sealing
- F16K1/2268—Sealing means for the axis of rotation
Description
Meissner & Meissner 9 608 2
PATENTANWALTSBÜRO
PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL.-ING. P. E. MEISSNER (MCHN)
DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)
1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22
Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den 2?»FebrUar 19/0
Pr/Ha.
Fall 307 — MD-74-8
DRESSER INDUSTRIESjINC.
The Dresser Building, Elm and Akard Streets, Dallas, Texas 75221, USA.
Korrosionsbeständiges Rohrleitungsventil für den Betrieb mit aggressiven Medien.
Die Erfindung bezieht sich auf ein korrosionsbeständiges Rohrleitungsventil
für den Betrieb mit aggressiven Medien.
Das Gebiet, in das die Erfindung fällt, betrifft Ventile einschließlich
ihrer Auskleidung und Schutzmittel dafür.
Der Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, umfaßt Ventile, insbesondere Flügelventile des Typs, bei dem ein kreisförmiger
Schließflügel bzw. eine Schließscheibe entweder mittig oder außermittig in der Durchflußöffnung im Ventilgehäuse drehbar
gelagert und zwischen den Stellungen "offen" und "geschlossen" verstellbar ist. Der Aufbau eines solchen Ventils besteht im
allgemeinen aus einem Gehäuse und einer Schließscheibe aus Gußeisen od.dgl. die mittels eines Betätigungszäpfens, der sich aus
dem Gehäuse nach außen erstreckt, drehbar ist. Wenn das Ventil im Betrieb aggressiven Medien ausgesetzt werden soll, so müssen
— 2 — 609837/0766
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| TEL.: 089/22 35 44 | 030/886 23 82 | 3695716000 | ||
| ORIGINAL INSPECTED |
um so mehr korrisionsempfindliche Teile und manchmal sogar das
ganze Ventil aus seltneren und teureren Werkstoffen, wie z.B. rostfreiem Stahl, hergestellt werden.
Eine mit geringen Kosten herzustellendes Alternativkonstruktion ergibt sich durch eine neuere Entwicklung der Industrie zur
Erzielung eines Korrosionsschutzes, wonach entweder ein schützender Polymerüberzug und/oder eine lösbare Ausfütterung solcher
Teile oder Oberflächen vorgesehen ist, die gegen den korrodierenden Angriff des Rohrleitungsinhalts, für den das Ventil vorgesehen
ist, empfindlich sind. Flügelventile für den Betrieb mit aggressiven Medien sind z.B. durch die US-PSn 3 801 066,
3 563 510, 3425 439, 3 376 014, 3 241 806 und 3 076 631 bekannt.
Trotz der Vorteile, die derartige Schutzüberzüge oder Futter bieten,
ist ein Problem nicht gelöst worden,.nämlich ein wirklich zufriedenstellender
Korrosionsschutz der Betätigungs- bzw. Lagerzapfen. Dieses Problem ist besonders akut bei außermittiger Anordnung
des Flügels im Vergleich zur mittigen Anordnung, weil bei der erstgenannten die Zapfen den schädlichen Einflüssen mehr ausgesetzt
sind. Wo eine dynamische Dichtung verwendet wird, um
die Ventilzapfen zu schützen, ist zwar die Gefahr einer Undichtigkeit stark herabgesetzt, jedoch nicht vollständig beseitigtund
die Zapfen werden schließlich doch angegriffen. So führt das
Fehlen eines Schutzes der Zapfen in einer oder anderer Form möglicherweise zur Zerstörung des Ventils. Aus diessm Grunde
und mangels einer geeigneten billigen Lösung müssen für Ventile, die Korrosionsangriffen ausgesetzt sind, Zapfen aus teurerem und
seltenerem korrosionsbeständigen Werkstoff, wie rostfreiem Stahl, verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein korrosionsbeständiges
Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch die Ventilzapfen völlig korrosionsgeschützt sind und somit dafür
billige Werkstoffe verwendet werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Ventilkonstruktion gelöst, die die
in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale aufweist.
- 3 609837/0766
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Stirnansicht eines Flügelventils des Platten-Typs,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Dichtung
und
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 4 eingekreisten Teils.
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 4 eingekreisten Teils.
Das in Fig. 1 dargestellte Flügelventil weist ein ringförmiges
Gehäuse 10 auf, das eine zentrale Durchflußöffnung 12 begrenzt, in der ein einfach oder doppelt abgesetzter Schließflügel 14
drehbar mittels Zapfen 18 und 28 gelagert ist. Um die Durchflußöffnung zu schließen, wirkt der Flügel 14 mit einer elastischen
Ringdichtung in bekannter Weise zusammen. Ein fester Zapfen 18, der sich durch eine Bohrung 20 in einen Ansatz 22 des Ventilgehäuses
nach außen erstreckt, trägt den Flügel 14 im unteren Teil des Ventils. Ein Stift 26 im Hals 22 sichert den Zapfen
gegen axiale Verschiebung. Der Betätigungszapfen 28, der sich durch eine Bohrung 30 eines einstückig mit dem Ventilgehäuse
ausgebildeten Halses 32 erstreckt und drehbar darin gelagert ist, trägt den Flügel 14. Beide Zapfen 18 und 28 bestehen aus einem
billigen Werkstoff, z.B„ Kohlenstoffstahl. Der Zapfen 28 ist
mit dem Flügel 14 formschlüssig verbunden, indem das untere Zapfenende einen sechseckigen Querschnitt oder eine andere geeignete
Ausbildung hat und mit einer entsprechend ausgebildeten Ausnehmung im Flügel zusammenwirkt. Das obere Ende 35 des Zapfens 28 weist
ebenfalls eine geeignete Querschnittsausbildung auf, die als Ansatz für einen hand- oder motorbetätigten Antriebshebel 36 dient.
Das gesamte Ventilgehäuse 10 und auch der Flügel 14 sind mit einem
feuchtigkeits-bzw. flüssigkeitsundurchlässigen, elastischen
Polymerüberzug 40 versehen, der mit den Metalloberflächen ein-'
schließlich den Bohrungen 20 und 30 für die Zapfen verbunden ist. Der Überzug 40 kann entweder aus einer thermoplastischen oder
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duroplatischen Verbindung bestehen, die sich durch gute, chemische
und mechanische Widerstandsfähigkeit auszeichnet, wie z.B. Nylon, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid od.dgl.
Für den hier in Betracht kommenden Zweck hat sich Nylon als bevorzugter Stoff ergeben.
Um einen Korrosionsschutz für die Zapfen 18 und 28 zu erreichen, sind elastische Ringdichtungen 42 und 44 vorgesehen, die die
Zapfen 18 bzw. 28 jeweils im Bereich zwischen Gehäuse 10 und Flügel 14 umschließen. Jede dieser Ringdichtungen besteht aus
einem geeigneten Elastomer, wie z.B. Buna-N od.dgl. Innerhalb der Dichtungen ist ein starrer Einsatz 48 aus Kohlenstoffstahl od.dgl„
angeordnet, der gleitend am Zapfen 18 bzw. 28 anliegt und im übrigen voll von dem Elastomer umschlossen ist und somit gegen
den Rohrinhalt bzw. das das Ventil passierende Medium geschützt ist. Der Einsatz 48 ist vorzugsweise ein Ring mit der Dicke "Yn
von ungefähr 0,8.ram und einer Breite nXw von etwa 3,2 mm, der die
elastischen Eigenschaften der Dichtung in axialer Richtung unwesentlich, in radialer Richtung jedoch wesentlich, wenn nicht sogar
ganz einschränkt. Sofern ein Schutz des Elastomers erforderlich ist, kann ein zusätzlicher Überzug oder eine Hülle aus Teflon
auf die exponierten Oberflächen aufgebracht werden.
Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Dichtungen 42 und 44 in
ihrer natürlichen Form (s. Figur 3), d.h. im völlig unbelasteten Zustand.eine Dicke "AH am Umfang aufweisen, die auf eine Dicke nBN
oder etwas weniger als die Dicke WBM nach innen zurückgeht, damit
im eingebauten Zustand eine ausreichende Zusammendrückung gesichert ist (s. Fig. 4). Bei einer gebräuchlichen Ausführungsform ist die
Dichtung mit einem Wert 11A" von etwa 7 mm und einem Wert 11B11 von
etwa 5,7 mm ausgeführt, was sich als sehr zweckmäßig erwiesen hat.
Von entsprechender Bedeutung ist, daß die Umfangskontur solche wechselnde Oberflächendurchmesser aufweist, daß in axialer
Richtung zwei durch eine nach innen ausgebildete Kehle 58 getrennte Wülste 50,52 bestehen, die über die Stirnseiten 54,56 axial
hinausragen. Infolge dieser Ausbildung wird der Dichtungsring von der in Fig. 4 gestrichelten Form in die ausgezogene Form
gedrückt, die den Betriebszustand darstellt· Bin Effekt der
Zusammendrückung ist eine wesentliche Vergrößerung der radialen
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Tiefe der Kehle 58, so daß der Rohrleitungsdruck, der durch eine Vielzahl von Pfeilen angedeutet ist, so an der Dichtungsoberfläche
ansteht, daß eine Selbstdichtungswirkung erzeugt wird, indem die Dichtungsränder gegen die benachbarten Flächen gedrückt werden.
Aufgrund der axialen Abdichtung wird mit der Anordnung erreicht, daß die Zapfen 28 und 18 vollständig gegenüber dem Rohrinhalt
Isoliert sind, so daß ein billiger Werkstoff für die Zapfen verwendet werden kann,ohne Rücksicht auf seine Korrosionseigenschaften.
Sollte das Ventil so montiert werden, daß die Zapfen vertikal verlaufen (wie in der Zeichnung dargestellt), so· sind
die Dichtungen durchaus in der Lage, eine ausreichende Festigkeit zu bieten, den Flügel 14 zu tragen.
Mit der obigen Beschreibung wird eine neue Ventilkonstruktion offenbart, die einen besonders guten Korrosionsschutz für ein
Flügelventil gewährleistet, ii^iem die Ventilzapfen vollständig
geschützt werden, und durch die die Möglichkeit gegeben wird, billige Werkstoffe für die Zapfen zu verwenden. Durch die Anwendung
der neuen Zapfendichtung mit einem die radiale Elastizität einschränkenden Einsatz, der andererseits die axiale Elastizität
nicht beeinträchtigt, wird eine Deformation und Zerstörung des Elastomers der Dichtung im Betrieb verhindert. Mit den neuen
Dichtungen wird nicht nur ein Schutz der Zapfen 18 und 28 erreicht, sondern sie bewirken auch einen konzentrischen Sitz des Flügels
in bezug auf die Durchflußöffnung 12. Ferner ist, weil die Lageroberflächen dort entsprechend durch die Dichtungen geschützt
werden, die Möglichkeit des Festfressens des Zapfens infolge . Eindringens von Rohrinhalt im wesentlichen, wenn nicht sogar
vollständig ausgeschlossen, und es ist die Lagerlebensdauer auf das Maximum erhöht, das mit einer Dauerschmierung erreichbar
ist. Infolge der auf den Ventilzapfen 18,28 zwischen Gehäuse und Flügel 14 sitzenden, Ib axialer Richtung voll elastischen
Dichtungen 42,44 wird durch eine relativ einfache Gestaltung eine Minderung der Herstellungskosten und eine Steigerung der Betriebszeit für derartige Ventile erreicht, die zudem praktisch wartungsfrei
sind β
- 6 609837/0766
Claims (8)
- 26082Q225.2.1976 MD-74-8 FallPatentansprücheKorrosionsbeständiges Rohrleitungsventil für den Betrieb mit aggressiven Medien, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Durchflußöffnung zwischen einem Einlaß und einem Auslaß sowie mit einem Verschlußglied in der Durchflußöffnung, das zwischen den Stellungen "offen" und "geschlossen·1 mittels eines mit ihm verbundenen Zapfens, der aus dem Gehäuse herausragt, verstellbar ist,dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringdichtung (44) auf dem Zapfen (28) im Bereich zwischen dem Verschlußglied und dem Gehäuse (10) unter Vorspannung angeordnet ist, und daß die Ringdichtung aus einem Elastomer (46) und einem die.radiale Elastizität bzw. Einfederung beschränkenden Einsatz/besteht.
- 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (48) ein starrer Ring ist, der in das Elastomer eingebettet ist.
- 3. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da-ß es ein Flügelventil ist und das Verschlußglied aus einem drehbaren Flügel (14) besteht.
- 4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (14) zapfengelagert ist, wobei ein zweiter Zapfen (18) dem ersten Zapfen (28) diametral gegenüber in derselben Achsrichtung angeordnet ist und eine zweite Ringdichtung (42) auf dem Zapfen (18) im Bereich zwischen dem Flügel (14) und dem Gehäuse (10)unter Vorspannung angeordnet ist.
- 5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (42,44) im ungespannten Zustand einen Querschnitt aufweist, dessen axiale Ausdehnung vom Umfang in Richtung auf das Zentrum abnimmt.
- 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsoberflache der Ringdichtung (42,44) eine vorbestimmte609837/0766Kontur aufweist, die dem Druck des Durchflußmediums ausgesetzt ist und eine dementsprechende Selbstdichtung bewirkt.
- 7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Umfangsoberflache der Ringdichtung (42,44) von in axialer Richtung wechselndem Oberflächendurchmesser gebildet ist.
- 8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Gehäuse und Flügeloberflächen, die an die Ringdichtungen (42,44) angrenzen, einen Überzug (40) aus einer Polymerverbindung haben und die Ringdichtungen unter axialer Vorspannung an diesen Überzügen anliegen .«■ H. J. Presting609837/0766Leerseite
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