-
"Ventil"
-
Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Ein Sperrschieber mit nicht steigendem Ventilschaft und trennbaren
Sitzen und mit selbnttatig durch Kunststoff abgedichteten Zwischenflächen zwischen
dem Schieber und dem Sitz und dem Sitz und dem Ventilgehäuse geht aus der US Patent';chrift
2 433 638 hervor. Ein ähnliches abgedichtetes Ventil mit steigendem Ventilschaft
und von entlasteter Ausführung ;ur Verwendung unter hohem Druck ist in den US Patenten
3 53s 938 und 3 696 831 beschrieben. In diesen beiden Patenten ist für die Schaftdichtungen
eine Packung aus "Chevron" verwendet, die von ringförmigen aufgeschraubten Stopfen
zusammengepreßt ist.
-
In einem unter der Bezeichnung "Graygate" bekannten Ventil scheinen
mehrere aber getrennte schichtweise angeordnete DichtuLqgen in Metall-Kunststoff-Metall-Berührung
um den Ventilschaft und in einer Tasche im Deckelteil angeordnet zu sein; aber das
Ventil hat einen nicht steigenden Schaft, bei dem das Problem einer axial bewegbaren
Ventilspindel oder eines sich axial bewegenden Schaftes nicht besteht und die Metallringe
nicht schalenförmig ausgebildet und im Gebrauch längs ihrer Ränder nicht auf exakte
Größe gepreßt sind.
-
Es ist anzunehmen, daß sich das Ventil gemäß der Erfindung ohne Leckverluste
in Umgebungen höheren Drucks und über einen größeren Temperaturbereich hinweg verwenden
läßt als die oben erwähnten Ventile.
-
Stapelweise angeordnete, schalentormige Packungeringe ftir eine Rohrleitungsaufhängung
sind in US Patent 2 417 181 offenbart; aber hier tritt wiederum keine relative axiale
Bewegung der abgedichteten Glieder auf, sondern es handelt sich lediglich um eine
statische Dichtung, und die Dichtung weist keine Ringe aus festem Schmiermittel
zwischen schalenartigen Metallringen auf, die durch eine Druckeinrichtung flach
gedrückt werden, welche in ihrer Gestalt der der Packringe entsprechend erscheint.
-
Die bei den Dichtringen mit Metall-Metall-Berührung der in US Patent
2 992 840 offenbarten Art eintretenden Schwierigkeiten sind in der deutschen Patentanmeldung
P 26 o7 880.8
der Anmelderin beschrieben. Diese Anmeldung offenbart
Dichtungen für Rohrleitungsaufhängungen verschiedener Art mit kegelstumpfförmigen
Metallringen, die durch eine zusammenpressende Einrichtung in gewißem Ausmaß flach
gedrückt sind.
-
Aber es ist nur eine statische Dichtung gebildet, und es tritt keine
relative Bewegung der Aufhängung und t? Bohrlochkopf auf.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Dichtung zwischen einer inneren
zylindrischen Fläche und einer äußeren konischen Fläche geschaffen und nur ein Metallring
und ein nicht metallischer Ring vorgesehen, wobei der Mejal'lring sowohl am Innenumfang
als auch am Außenumfang in der Nähe seiner konvexen Oberfläche abgerundet und geprägt
ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen,
dessen beweglicher Betätigungsschaft auch unter schwierigen Bedingungen wie unter
extremen Temperaturen und hohem Druck zuverlässig abgedichtet ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Ventil erfindungsgemäß so ausgebildet,
wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
-
Die Erfindung schafft auch ein Ventil mit einem entlastenden Absperrschieber
für hohen Druck mit steigendem Ventilschaft, wobei eine Dichtungsanordnung mit Schmierung
und rvletall-bletall-Berührung zwischen dem Hauben- bzw. Deckelteil des Ventilkörpers
bzw. Ventilgehäuses und dem VentilbeStigungsschaft und zwischen dem Kammerteil des
Ventilgehäuses und dem Entlastungs- bzw.
-
Ausgleichschaft vorgesehen ist. Jede Dichtungsanordnung kann
mehrere,
z.B. drei, schalenförmige, elastische Metalldichtringe und einen hochtemperaturbeständigen
und chemisch widerstandsfähigen Ring aus festem Schmiermittel, z.B. aus Tetrafluoräthylen
oder Graphit, zwischen je zwei benachbarten Metalldichtringen aufweisen. Jede Metalldichtung
kann weicher sein als der Schaft und einen rechteckigen Querschnitt haben, und die
Kante an ihrem Innenumfang an der konkaven Seite kann abgerundet sein.
-
Die Schalenform der Metalldichtringe kann dadurch gebildet sein, daß
die Querschnittsrechtecke mit ihren Längsseiten auf Kegelmantellinien liegen, so
daß eine "konkave" Kegelinnenseite und eine "konvexe" Keqelaußenseite entsteht.
Da die Querseiten der Quersc1inittsrechtecke nicht parallel zur Achse der Metalldichtringe
liegen, weisen derartig ausgebildete Metalldichtringe eine praktisch linienförmige,
ringförmige, äußerste Umfangskante auf. Die entsprechende innerste Umfangskante
ist vorzugsweise abgerundet. Jede Dichtungsanordnung ist in einer ringförmigen Tasche
im benachbarten Teil des Ventilgehäuses angeortinet, die den Schaft umgibt. Jede
Tische kann von einem ringförmigen stopfen verschlossen sein, der so weit in die
Tasche hineingeschraubt ist, daß die schalenförmigen lletallringe so stark abgeflacht
sind, wie nötig ist, um den Innen-und Außenumfang jedes Ringes mit dem Schaft bzw.
dder Tasche unter so starkem Druck in @in@@ift zu bringen, daß eine plastische Verformung
der inneren @mfangskante an der konkaven Seite und der äußeren Umfangs @nte an der
konvexen Seiten verursacht wird, und daß die elastischen Pinge aus festem Gleitmittel
mit dem Schaft und fer Tasche in Eingriff verformt
werden und eine
Bewegung der Dichtung gegenüber der Tasche bei im Gebrauch stehenden Ventil trotz
Temperaturschwankungen es Ventils und Fluiddruckschwankungen im Ventil und um das
Ventil herum vermieden ist. Die Dichtungsanordnung für den Ventilschaft kann auch
zum Abdichten von Sicherungs- oder Verschlußschrauben und in anderen Fällen verwendet
werden, bei denen im Verhältnis zueinander bewegbare Teile sowohl während der relativen
Bewegung als auch danach abgedichtet sein müssen.
-
Die Schaftdichtungen können stapelartig angeordnet sein, unter Supervorspannung"
stehen, ein Festschmiermittel bzw. Zwischenringe aus einem gleitfähigen Werkstoff
aufweisen und Metall-Metall-Berührung haben.
-
Abgesehen von der Dichtungsanordnung kann das Ventil so ausgebildet
sein, wie in der deutschen Patentanmeldung P 25 44 353.2 beschrieben. Die Dichtungsanordnung
beim erfindungsgemäßen Ventil verkörpert einige Prinzipien, wie sie in der deutschen
Patentanmeldung P 26 o7 880.8, allerdings nur für eine statische Dichtung, beschrieben
sind. Der Inhalt der beiden vorgenannten deutschen Patentanmeldungen wird ausdrücklich
in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung einbezogen.
-
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften @ingelheiten
anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig.
1 einen senkrechten Schnitt durit ein Ventil gemäß dei Erfindung Fig. 2 einen Teilschnitt
in derselben Ebene die Fig. 1
aber in vergrößertem Maßstab durch
eine abgewandelte Form der Dichtungsanordnung für den Betätigungsschaft, bei dem
der Stapel aus kegelstumpfförmigen Metalldichtringen vom Druck innerhalb des Ventils
weg weist; Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Dichtungsanordnung um den Betätigungsschaft
in einem abgewandelten Ventil, bei dem die Dichtungsanordnung für den Schaft nur
zwei kegelstumpfförmige Metalldichtringe umfaßt; Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig.
3 aber durch die Dichtungsanordnung für den Ausgleichsschaft des abgewandelten Ventils;
Fig. 5 und 6 Teilschnitte durch die abgewandelte Ausführungsforin des Ventils in
vergrößertem Maßstab, bei denen die Taschen der Dichtungsanordnung für den Betätigungsschaft
bzw.
-
den Ausgleichsschaft dargestellt sina; Fig. 7 und 8 zeigen gemeinsam
eine Ansicht des Betätigungsschaftes des abgewandelten Ventils (der Ausgleichsschaft
ist hinsichtlich der Dichtungsanordnung entsprechend gestaltet und nicht gesondert
gezeigt); Fig. 9 und 10 einen Axialschnitt bzw. eine Stirnansicht des Druckstopfens
für die Dichtungsanordnung am Ausgleichsschaft; Fig. 11 und 12 Axialschnitte durch
einen Druckring und einen Stützring für die Schaftdichtungsanordnung (sowohl für
den Betätigungsschaft als auch für den Ausgleichsschaft) des abgewandelten Ventils;
Fig. 13 und 14 eine Draufsicht und eine Seitenansicht
eines elastischen
Ringes aus festem Schmiermittel, z.B.
-
'Molly-Teflon" in einer Abmessung für die abgewandelte Ausführungsform
des Ventils gemäß Fig. 3 bis 12; Fig. 15 und 16 einen Axialschnitt und einen vergrößerten
Teilschnitt in der gleichen Ebene durch einen kegelstumpfförmigen Metalldichtring
in einer Abmessung für das abgewandelte Ventil gemäß Fig. 3 bis 14; Fig. 17 eine
Ansicht zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaftdichtungsanordnung gemäß
der Erfindung.
-
Fig. 1 zeigt ein Ventil mit einem hohlen Ventilgehäuse, das ein Kammerteil
21 und ein Hauben- bzw. Deckelteil 22 umfaßt, welches am Kammerteil unter Zwischenschaltung
einer Dichtung 25 mittels Schraubbolzen 23 und Muttern 24 befestigt ist, Im Kammerteil
vorgesehene Kanäle 26, 27 bilden eine Strömungsbahn in die Kammer und aus der Kammer.
An den inneren Enden der Kanäle 26, 27 vorgesehene Sitze 29, 31 wirken mit zwei
mit Öffnungen versehenen Schiebern 33, 35 zusammen, die die Fluidströmung (z.B.
Wasser, Ö1, Gas) durch das Ventil steuern. Ein Kunststoffdichtmittel ist in Behältern
37, 39 enthalten und wird selbsttätig durch Verteilerkanäle 41, 43 zur Zwischenfläche
zwischen dem Schieber und dem Sitz und dem Sitzhals und dem Gehäuse zur Abdichtung
zugeführt, wie in den oben genannten Patenten und der Anmeldung beschrieben. Das
Ventil ist für einen Sollarbeitsdruck von 1757,50 kg/cm2 (25000 psi) ausgelegt und
kann unter einem Druck bis zu 2636,25 kg/cm2 geprüft werden.
-
Die Schieber werden durch einen insgesamt zylindrischen Betätigunqsschaft
45 zwischen der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung und einer geöffneten
Stellung hin und her bewegt, bei der die Öffnungen 47, 49 in den Schiebern und der
sie überbrückende Ring 51 mit den Öffnungen 53, 55 in den Ventilsitzen ausgerichtet
sind. Das obere Ende des Betätigungsschaftes ragt aus der Ventilkaminer durch eine
Öffnung 57 im Deckelteil heraus. Zwischen dem Schaft und einer zylindrischen Tasche
61 im Deckelteil wirkt eine Dichtungsanordnung 59 gemäß der Erfindung. Die Dichtungsanordnung
59 ist in der Tasche 61 mittels eines Druckstopfens 63 zusammengedrückt, der in
einen mit Innengewinde versehenen Hals 65 oben am Deckelteil eingeschraubt ist.
Fluid kann zwischen der Tasche und dem Stopfen durch eine Entlüftungsöffnung 67
entweichen.
-
Auch die Aul3enr,eite des Halses 65 des Deckelteils hat ein Gewinde,
auf das eiiie [,ager ab(leckende Kappe 69 aufgeschraubt ist. Eine auf das obere
Ezide des Betätigungsschaftes 45 aufgeschraubte Butter 71 hat einen Flansch 74,
der zwischen axialen Drucklagern 76,78 angeordnet ist, wobei die Lager auch mit
der Oberseite des Druckstopfen 63 und dem oberen Ende der Kappe 69 in Eingriff stehen.
Eine Abdichtung zwischen der Kappe 69 und der Mutter 71 ist durch eine O-Ringdichtung
73 geschaffen. Auf einen entsprechend geformten Bereich 79 der mutter 71 ist ein
Handrad 75 mit einer nicht kreisförmigen Öffnung 77 aufgesetzt. Eine auf das obere
Ende der Mutter 71 aufgeschraubte Sicherungsmutter 81 hält das Handrad
an
Ort und Stelle. Fluid kann zwischen der Mutter und dem oberen Ende 85 des Betätigungsschafts
durch eine Entlüftungsöffnung 83 entweichen.
-
Mit den unteren Enden der Schieber ist ein insgesamt zylindrischer
Entlastungs- oder Ausgleichsschaft 91 verbunden, der durch eine Öffnung 93 aus der
Ventilkammer herausragt. Eine Dichtungsanordnung 94 gemäß der Erfindung schafft
eine Abdichtung zwischen dem Ausgleichsschaft und einer zylindrischen Tasche 95
im Ventilgehäuse. Die Dichtungsanordnung 94 ist in der Tasche 95 durch einen Druckstopfen
97 zusammengepreßt, welcher in eine mit der Öffnung 93 und der Tasche 95 koaxiaLe,
mit Gewinde versehene Bohrung 99 eizigeschraubt ist. Fluid kann zwischen dem Ende
des Druckstopfens 97 und dem Ende des Misgleichsschaf tes durch eine Entlüftungsöf
fnung 101 entwe ic}leIl.
-
Wenn das lfandrad 75 gedreht wird, dreht sich auch die dem Betätigungsteil
zugehörige Mutter 71 und bewirkt, dc'L13 der Betätigungsschaft 45 die Schieber 33,
35 anhebt oder absenkt, mit denen er über einen T-förmigen Kopf 103 verbuiiden ist.
I)'i',' bewirkt wiederum, daß der mit den Schiebern durch einer lose passenden Kopf
105 verbundene Auslgleichsschaft 91 nach oben oder unten bewegt wird. Es stellt
sich ulso eine relative AxiaLbewegung zwischen den beiden Schäften, d.h. dem Betätigungsschaft
45 und dem Ausgleichsschaft 91 und den zugehörigen Dichtungsanordnungen 59 bzw.
94 ein. Die Dichtungsanordnungen müssen während dieser relativen Bewegung dicht
bleiben, Deshalb siiid
die Dichtungsanordnungen 59, 94 Gleitdichtungen
im Gegensatz zu der statischen Dichtung 25 zwischen dem Deckel-und dem Kammerteil
des Ventilgehäuses, wo keine relative Bewegung auftritt.
-
Da die Dichtungsanordnungen 59 und 94 gleich sind, wird nur eine im
einzelnen beschrieben. Die Dichtungsanordnung 94 weist einen Stapel aus drei kegelstumpfförmigen
bzw. schalenförmigen ¢id ringen 111 auf, zwischen denen schichtartig elastische
Zwischenringe 113 aus festem Schmiermittel mit niedrigerem Elastizitätsmodul als
die Metalldichtringe angeordnet sind, die vorzugsweise aus Stahl hergestellt sind,
wie in den oben genannten Patenten beschrieben. Im Boden der Tasche und in der Nähe
des Druckstopfens 97 ist jeweils ein Anpassring 115 bzw. 117 vorgesehen. Diese Änpassringe
sind dem Boden der Tasche bzw. dem Ende des Druckstopfens entsprechend gestaltet
und liegen flach an ihnen an, während ihre entgegengesetzten Flächen Kegelflächen
sind, die die gewünschten Winkel für die Metalldichtringe in fertig zusammengebautem
Zustand haben. In entspanntem Zustand sind die Metalldichtringe, wie siM später
noch ergibt, stärker konisch, d.h. sie haben kleinere Kegelwinkel als in dem in
Fig. 1 gezeigten zusammengebauten Zustand. Gegebenenfalls kann aber auch einer oder
beide Anpassringe weggelassen sein, wobei dann der Boden der Tasche und/oder das
Ende des Druckstopfens eine konische Oberfläche unter dem gewünschten Kegelwinkel
und in der gewünschten Fläche hat.
-
Die Metalldichtringe sollten aus einem weicheren Metall bestehen
als die Ventilspindeln oder Ventilschäfte, um diese nicht durch Reibung abzunutzen.
Aus dem gleichen Grund sollten die Metalldichtringe beim Zusammenbau nicht mehr
abgeflacht werden als gerade nötig istw um ihren Innendurchmesser zu verringern
und ihren Außendurchmesser zu vergrößern, damit sich ein mäßiger Prägeeingriff mit
der Tasche und dem Schaft ergibt. Der geprägte bzw. auf exakte Größe gepreßte Rand
des Innenumfangs jedes Metalldichtringes ist abgerundet, und zwar vorzugsweise unter
einem Radius, der etwa der Hälfte der ichtringdicke entspricht, z.B. 0,51 mm (0,02
Zoll) Radius für eine Dichtung, die 1,02 mm (0,04 Zoll) dick ist.
-
Beispiele von für die Zwischenringe 113 geeigneten Werkstoffen sind
"Teflon" (Tetrafluoräthylenpolymerisat), "Molly-Teflon" (wie Teflon aber mit einem
ca. 15 % Gehalt an MoS2 (Molybdänsulfid) und "Graphoil" (verdichteter Graphit).
-
Diese Werkstoffe reiben sich am Schaft ab, füllen die vertieften Stellen
und bilden einen alles überdeckenden Film und schmieren die Berührungsflächen zwischen
dem Schaft und den Metalldichtringen. Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß
nur die Dichtung zwischen dem Schaft und den Dichtringen eine Gleitdichtung ist,
während die Dichtung zwischen den Dichtringen und der Tasche statisch ist.
-
Dadie Zwischenringe der Temperatur und chemischen Einwirkung des
durch das Ventil gesteuerten Fluids und auch
der Umgebungstemperatur
und dem Medium ausgesetzt sind, in dem das Ventil arbeitet, sollte das Material
der Zwischenringe gegen die erwartete chemische Wirkung und die vermutlichen Temperaturbereiche
beständig sein, z.B. von 148,890 C (3000 F) bis herunter zu -23,33° C (-10° F) oder
noch darunter.
-
Wünschenswert wären Werkstoffe, die für einen Temperaturbereich bis
herunter zu -53,890 C (-75° F) geeignet sind.
-
Das Material der Zwischenringe muß ausreichend elastisch sein, um
ohne zu zerbrechen den Belastungen standzuhalten, die zum Flachdrücken der Metalldichtringe
nötig sind.
-
Vorzugsweise haben die Zwischenringe zur leichteren Herstellung anfangs
eine rechteckige Gestalt und nicht den Querschnitt entsprechend ihrer endgültigen
Einbfluform, so daß sie (vorzugsweise elastisch aber zumindest plastisch) so weit
verformbar sein miissen, ohne sich zu zersetzen, daß sie eine solche Formänderung
ermöglichen.
-
Obwohl die geprägten Metalldichtringe Dichtungen mit Me tall-bIe
tall-Beriihrung mit dem Schaft und der Tasche bilden, ist klar, daß die Lnzienumfänge
der Dichtringe bei Bewegung des Schafts nicht sofort und vielleicht niemals weiter
plastisch fließen, um sich der neuen benachbarten Schaftoberfläche anzupassen, und
daß in der Zwischenzeit das Material der Zwischenringe in zeitweilig vorhandene
Spalte hineinfließen kann, um Leckverluste zu vermeiden. Deshalb sollte das Material
der Zwischenringe vorzugsweise die Fähigkeit haben, wie Gummi
elastisch
in solche Spalte zu fließen. Ein Elastomer wie Teflon ist deshalb der bevorzugte
Werkstoff. Wenn die Schmierung für weniger wichtig gehalten wird, könnte auch ein
Werkstoff w- "HiCar" verwendet werden. Wenn auch ein elastischer Werkstoff als Material
für die Zwischenringe bevorzugt ist, kann auch ein weiches plastisches Metall, wie
Blei verwendet werden. Verwendbar ist auch ein zusammengesetzter Stoff, z .13.
-
aus "Molly-Teflon" und "Graphoil".
-
In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Kegel der Metalldichtringe zu
der Druckseite hin weisen, gegenüber der abgedichtet werden soll. Für eine Schaf
tdichtung kann dies die bevorzugte Anordnung sein, obwohl beim Abdichten zwischen
parallelen Oberflächen der Eingriff zwischen Innen uiid Außenumfang der Dichtung
ähnlich ist, so daß sie umkehrbar sizil.
-
Man kann den rnnen- un<1 Außenumfang der Metalldichtringe als Lippendichtungen
betrachten, die zum Abdichten gegen Druck auf die konvexe bzw. konkave Fläche der
Dichtringe geeignet sind. Wenn man die Kegel zur Druckseite hin weisen läßt, werden
die Innenumfänge der Kegel als Lippendichtungen wirksam, und an diesen Innenumfängen
muß eine Gleitdichtung geschaffen sein.
-
Die Zwischenringe 113 sollten mit Preßsitz auf dem Schaft und in der
Tasche angeordnet sein, z.ß. eine diametrale Passung mit einem Ubermaß von einigen
Tausendstel eines Zoll haben. Für die Tasche und den Schaft ist nur eine gewöhnliche
Oberflächenbearbeitung
zum Glätten nötig, die mit der normalerweise
bei elastomeren Packungen angewandten Oberflächenbearbeitung vergleichbar ist. Es
ist zwar bevorzugt, einen Stapel aus drei Metalldichtringen mit zwei schichtartig
dazwischen angeordneten elastischen Schmiermittelringen (Dreifach-Decker) zu benutzen,
um eine Stützung zu haben, aber auch ein Paar Metalldichtringe funktioniert gut,
wie nachfolgend beschrieben.
-
Wenn eine offene Schichtanordnung vorgesehen ist, d.h. ein Metalldichtring
und ein Ring aus einem elastomeren Schmiermittel an der Fluiddruckseite des Metalldichtringes,
kann auch eine Abdichtung erzielt werden, aber der elastomere Stoff hat die Tendenz,
in den Spalt zwischen dem Schaft und der Öffnung im Deckel- oder Kammerteil des
Ventilgehäuses zu fließen, so daß der Druckstopfen in Abständen nachgezogen werden
muß. Die Verwendung von mehreren Metalldichtringen, die die Zwischenringe völlig
einschließen, verhindert eine solche Extrusion, denn es besteht keinerlei Spalt
zwischen den Metalldichtringen und dem Schaft und der Tasche.
-
Um Leckverluste trotz der Hochdruck- und Niedrigdruckzyklen zu vermeiden,
werden die Druckstopfen angezogene um die Dichtungen mit einer Vorspannung zu belasten,
die größer ist als sie der höchste zu erwartende Fluiddruck verursacht, Da sich
bei rascher Temperaturänderung, wenn z.B. in der Arktik oder in der Wüste die Sonne
aufgeht, das Metall rascher expandiert als das Elastomer, sollte die Vorspannung
sogar größer sein als die zum Ausgleich der Belastung durch das Druckfluid nötige
Vorspannung,
z.B. zweimal so groß, um zu verhindern, daß eine relative Bewegung der Metalldichtringe,
der Zwischenringe und zur Tasche und des Schafts eintritt. Eine solche hohe Vorspannung
kann man als "Supervorspannung't bezeichnen. Eine typische Anordnung erfolgt mit
einem Drehmoment auf die Druckstopfen von ca. 82,953 bis 124,429 mkg (600 bis 900
ft.lb.), wie nachfolgend im einzelnen beschrieben.
-
Die Toleranz für die Durchmesser des Schaftes und der Metalldichtringe
und der Tasche kann + 0,127 mm (+ 0,005 Zoll) betragen.
-
Die Metalldichtringe sind keine Tellerfederstapel oder Belleville-Federn,
denn die wären zu hart und würden die Schäfte abreiben. Statt dessen bestehen sie
z.B. aus geglühtem austenitischem rostfreiem Stahl (Nr. 316 o. dgl.).
-
Sie müssen prägbar sein, ohne einen Abdruck am Schaft zu hinterlassen
(der vielleicht nur eine Rockwellhärte von 30 hat).
-
Wenn Anpassringe 115, 117 verwendet sind, können sie aus ziemlich
hartem Werkstoff bestehen, z.B. aus Stahl Nr.
-
4140, aber sie sollten engen Sitz mit der Tasche haben, um zu gewährleisten,
daß keine Berührung mit dem Schaft eintritt, wenn die Druckstopfen gedreht werden.
-
Als Material für den Schaft eignet sich z.B. K-Monel, obwohl auch
ein, vergleichbarer Stahl geeignet wäre.
-
Das Gehäuse (Kammerteil und Deckelteil) kann aus einem beliebigen
Stahl hergestellt sein, wie er üblicherweise für Hochdruckventile verwendet wird.
-
Fig. 2 zeigt schematisch eine nach hinten weisende dreifache Dichtungsanordnung
für den Betätigungsschaft, wobei die linke Hälfte der Zeichnung die Dichtungsanordnung
in unbelastetem Zustand und die rechte Hälfte der Zeichnung die Dichtungsanordnung
so zeigt, wie sie nach Belastung erscheint.
-
Für den Teilen gemäß Fig. 1 entsprechende Teile sind die gleichen
Bezugszeichen mit Apostroph verwendet. Der Anpassring 117' hat Axialbohrungen 118,
die die Abnahme erleichtern.
-
Fig. 3 und 4 zeigen Dichtungsanordnungen für die Schäfte eines abgewandelten
Ausführungsbeispiels eines Ventils, bei dem nur zwei Metalldichtringe und ein Zwischenring
für Jede Schaftdichtung vorgesehen ist. Es sind wieder die gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 1 für entsprechende Teile verwendet, allerdings mit Anführungsstrichen.
-
Fig. 5 bis 16 zeigen typische Beispiele von Werkstoffbearbeitungen,
Toleranzen und Abmessungen für die Taschen, Schäfte, Druckstopfen für die Dichtungsanordnungen,
Anpassringe, Zwischenringe und Metalldichtringe für die Dichtungsanordnungen der
Schäfte des Ventils gemäß Fig. 3 und 4. Wegen der Masse und der Geometrie der Teile
wird ausdrücklich auf die Fig. 5 bis 16 Bezug genommen.
-
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer Dichtungsanordnung
für einen Schaft, in der nur zwei Metalldichtringe 1112 und ein Zwischenring 113
"' und keine Anpassringe vorgesehen sind. Statt dessen haben die Flächen 2012 203
der Tasche und des Druckstopfens einen Kegelwinkel, wie er für die Metalldichtringe
in zusammengebauter und belasteter Stellung gewünscht ist, Die abgerundeten Kanten
205 an den inneren Rändern der Metalldichtringe an deren konkaven Seiten sind in
der Zeichnung links deutlich zu sehen, in der der unbelastete Zustand der Dichtungsanordnung
gezeigt ist. Die Formänderung des Zwischenrings und der Metalldichtringe zur Anpassung
an die konischen Flächen der Tasche und des Druckstopfens ergibt sich aus einem
Vergleich der linken Hälfte der Figur mit der rechten Hälfte der Figur, in der der
belastete Zustand der Dichtungsanordnung dargestellt ist, Es ist ferner zu erkennen,
daß die Metalldichtringe vor der Belastung weder mit dem Schaft noch mit den Seiten
der Tasche in Eingriff stehen, und daß der Außenumfang des Zwischenrings anfangs
kleiner ist als der Innendurchmesser der Tasche, daß aber der Zwischenring selbst
vor der Belastung mit Paß- (Preß- )Sitz auf dem Schaft angeordnet ist, z.B. mit
einem Übermaß von einigen Tausendstel eines Zolls. Fig. 17 zeigt auch das Prägen
oder plastische Fließen des Metalls, welches sowohl am Innen- als auch am Außenumfang
der Metalldichtringe auftritt, d.h. nicht nur an der Kante 205 sondern auch an der
Kante 207.
-
Gleichfalls verwendbar wären z.B. Dichtungsanordnungen
mit
einem Stapel aus mehr als drei Metalldichtringen mit dazwischen angeordneten Zwischenringen.
Es kann auch eine hydraulische Hilfsbelastungseinrichtung vorgesehen sein, um die
Metalldichtringe noch mehr zu prägen oder auf geirtizischte Größe zu pressen, ohne
die Druckstopfen weiter zu drehen.
-
L e e r s e i t e