DE2808094A1

DE2808094A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2808094A1
Application number: DE19782808094
Authority: DE
Inventors: Donald Duane Rice; Herbert Henry Walton
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1978-08-31
Also published as: US4137934A; MX146889A; JPS623344B2; JPS53134228A; BR7801133A; NL7801977A

Description

DR. BERG DIPL-ING STA^F DIPL.-ING. SCHWA3E DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 & J Q V Ό

Anwaltsakte 28 839 21». Februar 1978

PISHER CONTROLS COMPANY, INC. 205 South Center Street Marshalltown, Iowa 50158, USA

Ventil

- Ansprüche -

21-56-O153A GW $09835/0838

»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

9g _g274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

983310 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil und betrifft insbesondere ein Kugelventil für die Verwendung mit einer pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder sonstigen automatischen Betätigungseinrichtung,

Mit einer automatischen Betätigungseinrichtung arbeitende bekannte Kugelventile mit einem in einem Käfig geführten Absperrglied haben einen hohlen Ventilkörper, in welchem ein durch eine Wandöffnung einführbare Ventilkäfig befestigt ist. Zum Verschließen der Öffnung dient ein mittels Schrauben befestigter oder mit dem Körper verschraubter Deckel. Ein hin und her verschieblich im Ventilkäfig geführter Absperrkolben trägt einen daran befestigten Ventilschaft, xfelcher durch eine Dichtungspackung im Deckel aus dem Ventilkörper hervorsteht und abdichtend verschieblich in der Packung geführt istο

Die Betätigungseinrichtung ist fest an der Außenseite des Deckels angebracht. Sie weist gexföhnlich einen mit dem Ventilschaft fluchtenden Betätigungsschaft auf, welcher starr mit dem Ventilschaft verbunden ist, beispielsweise über eine verlängerte Mutter, welche sich in Eingriff mit Gewinden an den Enden der beiden Schäfte befindet.

Ein Beispiel eines solchen Ventils ist in der US-PS 5 572 382 beschrieben.

Ventile der beschriebenen Art sind zwar für viele Zwecke sehr gut geeignet, weisen jedoch gewisse Mängel auf.

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Um bei dem bekannten Ventil den aus dem Absperrkolben und dem Käfig bestehenden Ventileinsatz ausbauen oder auswechseln zu können, muß zunächst der Betätigungsschaft vom Ventilschaft gelöst, die Betätigungseinrichtung von ihren pneumatischen oder hydraulischen Druckzuleitungen gelöst und der Deckel zusammen mit der Betätigungseinrichtung vom Ventilkörper abgenommen werden. Darauf können dann der Absperrkolben und der Käfig aus dem Körper ausgebaut werden. Beim erneuten Zusammenbau eines solchen bekannten Ventils muß der Abstand zwischen den Enden des Betätigungsschafts und des Ventilschafts äußerst genau eingestellt werden, damit der Absperrkolben in Abwesenheit eines der Betätigungseinrichtung zugeführten Steuerdrucks von einer Feder der Betätigungseinrichtung mit einem ausreichenden Druck in Anlage an einem Sitz des Ventilkäfigs gehalten wird. Bei manchen bekannten Ventilen ist der Ventilkäfig an einem Ende mit einem inneren Teil des Deckels verschraubt, so daß der Absperrkolben und der Käfig gemeinsam mit dem Deckel vom Ventilkörper oder -gehäuse abnehmbar sind. Die aus dem Deckel, dem Ventileinsatz und gewöhnlich auch der am Deckel befestigten Betätigungseinrichtung gebildete Baugruppe muß dann äußerst vorsichtig gehandhabt werden, um bei der Lagerung oder beim Abnehmen des Käfigs vom Deckel Beschädigungen an der Außenseite des Käfigs zu vermeiden. Ein weiterer Nachteil dieser Art von Ventilen besteht darin, daß die pneumatischen oder hydraulischen Druckzuleitungen gewöhnlich

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von der Betätigungseinrichtung gelöst werden müssen, um den Dedel mit dem Ventileinsatz abnehmen zu können»

Die Erfindung schafft ein verbessertes Ventil mit einem aus einem Absperrkolben und einem Yentilkäfig gebildeten Ventileinsatz, welcher ohne Abnahme eines Deckels und/ /oder einer Betätigungseinrichtung von einem den Einsatz enthaltenden Gehäuse abbaubar oder auswechselbar ist, und bei welchem der Abstand zwischen einem Betätigungsschaft und dem Absperrkolben beim Zusammenbau des Ventils nicht eingestellt zu werden braucht, um ein sicheres Absperren des Ventils und Funktionieren der Betätigungseinrichtung zu gewährleisten« Ferner ist bei einem solchen Ventil gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Ventilgehäuse beim Abbauen des Käfigs und des Absperrkolbens des Ventileinsatzes von anderen Teilen des Ventils als Halte- oder Einspannvorrichtung verwendbar ist„

Somit schafft die Erfindung ein einen Strömungsdurchlaß und zwei Sitze aufweisendes Ventil mit einem einen Einlaß, einen über einen Strömungsdurchlaß damit verbundenen Auslaß und eine Kammer für die Aufnahme eines im Strömungsdurchlaß angeordneten Ventileinsatzes aufweisenden Gehäuse, einem am Gehäuse befestigten Deckel, einem am Deckel befestigten und in der Kammer angeordneten Ventileinsatz, welcher zusammen mit dem Deckel als Einheit vom Gehäuse abnehmbar ist, und einem auswärts hervorstehenden Teil des Deckels, welches solche Abmessungen hat, daß es in das Gehäuse einführbar ist, so daß das Gehäuse als Halte-

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oder Einspannvorrichtung verwendbar ist.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ventils in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine zerlegte Schrägansicht eines in Fig. 1 dargestellten Ventilkäfigs mit zwei Ventilsitzen,

Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Ventils mit einem mühelos ausbaubaren Ventileinsatz und

Fig. 4- eine Teil-Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Ventils, in welcher das Ventilgehäuse als Halterung oder Einspannvorrichtung für den abgebauten Ventileinsatz dient.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Ventil "IO hat ein Gehäuse 12, an welchem ein Deckel 14- mittels Schrauben 16 od. dergl. befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 12 verläuft ein Strömungsdurchlaß 18 von einem Einlaß 22 zu einem Auslaß 20. An den Enden hat das Gehäuse 12 Flansche 24- für seine Befestigung an komplementären Flanschen einer Rohrleitung. Das Gehäuse 12 kann jedoch auch auf andere Weise in eine Leitung eingebaut sein.

Das Gehäuse 12 enthält einen Ventilkäfig 26, einen mit diesem verschraubüen Sitzring 28 und einen auf den Sitzring 28 zu und von ihm weg verschieblich im Käfig 26 geführten Absperrkolben 30. Der Ventilkäfig 26 stellt

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ein buchsenformiges Teil dar und hat in seiner Wandung mehrere Durchlässe 32. Eine den Käfig 26 umgebende Nut enthält einen Dichtungsring 27 zur Abdichtung zwischen dem Käfig 26 und dem Gehäuse 12.

Der Sitzring 28 ist von einer ein Teil des Strömungsdurchlasses 18 des Gehäuses 12 darstellenden öffnung durchsetzt. Das obere Teil des Sitzrings 28 ist vom ventilkäfig 26 festgehalten. Ein erster Dichtungsring 29 sitzt in einer Nut in der oberen Stirnseite des Sitzrings 28 und ist zwischen diesem und einer daran in Anlage befindlichen Endfläche des Käfigs 26 festgehalten. Am Dichtungsring 29 ist die Unterseite des Absperrkolbens 30 in Anlage bringbar, um die Durchströmung des Durchlasses 18 zu sperren.

Eine den Absperrkolben 30 nahe dem oberen Ende umgebende Nut enthält einen Führungsring 62, x^elcher das Spiel des Kolbens 30 im Käfig 26 verringert und die Durchströmung des schmalen Ringspalts zwischen dem Absperrkolben 30 und dem Käfig 26 auf ein Mindestmaß begrenzt. Einwärts des Rings 62 sitzt in der Nut ein O-Ring 36, welcher durch den Ring 62 komprimiert wird und diesen in gleitender Anlage an der Wandung einer Kammer 33 oberhalb des Absperrkolbens belastet. Zum Ausgleich der Drücke in der Kammer 33 oberhalb des Absperrkolbens 30 und dem darunter liegenden Raum ist der Kolben 30 mit Bohrungen 31 versehen, so daß die von beiden Seiten auf den Kolben einwirkenden Kräfte gegeneinander ausgeglichen sind.

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Der den Sitzring 28 und den Dichtungsring 27 tragende Käfig 26 ist mit dem Deckel 14 verschraubt. Zwischen dem Deckel 14 und dem Ventilgehäuse 12 ist eine Dichtung 38 eingeklemmt.Durch Festziehen der den Deckel 14 auf dem Gehäuse 12 festhaltenden Schrauben 16 sind die genannten Teile fest zusammengehalten.

Zum Hin- und Herbewegen des Absperrkolbens 30 im Ventilkäfig 26 dient ein Betätigungsstößel 40, welcher sich am Kolben 30 abstützt, jedoch nicht daran befestigt ist. Das dem Kolben 30 abgewandte Ende des Stößels 40 ist mit einer beispielsweise pneumatischen Betätigungseinrichtung 41 verbunden.

Vom Absperrkolben 30 aus erstreckt sich der Stößel 40 durch eine dem Deckel 14 gegenüberliegende öffnung 42 des Gehäuses 12 zur Betätigungseinrichtung 41. In die öffnung 42 ist eine Stößelführung 44 geschraubt, durch welche der Stößel 40 hindurchgeführt ist und an deren äußerem Ende die Betätigungseinrichtung 41 befestigt ist. Innerhalb der Stößelführung 44 ist der Stößel 40 von einer herkömmlichen Packung, dargestellt durch einen 0-Ring umgeben.

Der erste Dichtungsring 29 ist so ausgebildet, daß der Kolben 30 mit nur relativ geringem Druck daran in Anlage zu sein braucht, um das Ventil abdichtend zu sperren. Zu diesem Zweck hat der Absperrkolben 30 einen ersten Dichtungsrand in Form einer Schneide, deren Grat jedoch

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mit einem kleinen Radius abgerundet ist. Der Dichtungsring 29 ist vor der Beaufschlagung durch die Strömung sicher geschützt und hat daher eine lange Lebensdauer,, Er kann ge nach den Einsatzbedingungen aus einem elastomeren oder plastischen Werkstoff sein,,

Gemäß der Erfindung enthält das Ventil einen besonders ausgebildeten zweiten Sitz, an welchem ein zweiter Dichtungsrand an der Außenseite des Absperrkolbens 30 nur dann in Anlage kommt, wenn sich der Kolben 30 in seiner Schließstellung in Anlage am unteren Sitz, d<,h_o am ersten Dichtungsring 29 befindet= Aus dieser Anordnung des oberen Sitzes ergeben sich u°A= die Vorteile, daß eine Einstellung des Abstands zwischen den beiden Sitzen nicht notwendig ist, daß die Bewegung des Absperrkolbens nicht durch die Reibung gleitender Dichtungen behindert ist und daß zum dichten Absperren des Ventils nur eine gernige Belastung des Kolbens notwendig ist» In der geöffneten Stellung befindet sich der Absperrkolben 30 weder an der ersten, unteren noch an der zweiten, oberen Dichtung in Anlage*

Der obere Dichtungsring 64 liegt in einer Nut in der oberen Stirnseite 63 des Käfigs 26 und ist zwischen diesem und dem Deckel 14 festgehalten= Am oberen, dem ersten Dichtungsrand 30a gegenüberliegenden Ende hat der Absperrkolben 30 ein Teil mit vergrößertem Durchmesser, an welchem ein zweiter Dichtungsrand 30b abwärts hervorsteht. Der zweite Dichtungsrand 30b ist wie der erste

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Dichtungsrand 30a schneidenförmig ausgebildet und hat einen mit einem kleinen Radius abgerundeten Grat. Der obere Dichtungsring 64 ist vor einer Beaufschlagung durch die Strömung sicher geschützt und hat daher eine lange Lebensdauer. Er kann je nach den Einsatzbedingungen aus einem elastomeren oder plasgischen Werkstoff sein.

Zur Erzielung des für das dichte Absperren des Ventils notwendigen Abstands zwischen den beiden Sitzen ist keine Einstellung des Ventileinsatzes notwendig, da sowohl der erste als auch der zweite Dichtungsring 29 bzw. 64 vom Ventilkäfig festgehalten sind und der erste sowie der zweite Dichtungsrand 30a bzw. 30b einstückig mit dem Absperrkolben 30 ausgeführt sind. Innerhalb der Toleranzgrenzen liegende Abweichungen werden durch das mehr oder weniger tiefe Eindringen der schneidenförmigen Dichtungsränder 30a, 30b in die zugeordneten Dichtungen ausgeglichen, so daß ein dichtes Absperren des Ventils gewährleistet ist.

Der Absperrkolben 30 ist durch eine in der Kammer 33 angeordnete Druckfeder 50 in seine Absperrstellung belastet. Ein in eine aufwärts gewandte Fläche des Absperrkolbens 30 geschraubter Ventilschaft 51 durchsetzt einen in eine öffnung des Deckels 14 geschraubten Führungsnippel 52. Eine im Führungsnippel 52 angeordnete Packung herkömmlicher Art verhindert das Entweichen des Strömungsmittels. Eine auf das äifere Ende des VesEtilschafts 51 geschraubte Mutter 53 kann in Verbindung mit einer

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am Deckel 14 befestigten (nicht «largestelItea) Skala dazu'dienen, die Jeweilige Stellung des Tentils anzuzeigen.

In Fig. 2 sind eier· Tentilkafig 26 und die damit aenen Seile dargestellt. Ber erste, tint ere Dichtungsring 29 liegt in einer· ifat in der oberen Stirnseite dies Sitz— rings 28, welcher seinerseits mit dem ratteren Ende dies Käfigs 26 versehrambt ist. Ber als O-Bing ausgebildete Bichtongsrimg 27 sitzt in einer das sintere Teil des Käfigs .26 umgebenden !fet. Her aweite oder obere Bichtongsring 64 liegt im einer Butt in der oberen Stirnfläche 63 des Hfigs 26_S welcher seinerseits in ein unteres Seil des Deckels 14 eingeschraubt ist« Yar dem ExnsehrsEBfoen dies Vemtilkäfigs 26 in den Hecke 1 14-müssen zumachst der J-tosperrkolben JO mit dem "Ventilschaft 51 Qsd die Feder 5ö im dieit Elf ig eingesetzt werden» Auf diese Weise werdlem düe genanmtem feile set einer Einheit, d.h. zee einem ¥emtileinsatz ¹JO srasaniiiiengef-ugt tmd diese dann in das TemfcilgeMSaise 12 eiagebaat» Eiir die ¥artEmg tind HberpriifEsn'g der einzelnen üEeile läßt sich der Einsatz 7® raShelos EEmdl timter ¥erwemdcing herkömmlicher ¥erk— zeage dEsreh Absehraittfoen des Sitzrings 28 and des Ventil— kafigs 26 zerlegen,, so daB die einzelnen !Peile ader der Einsatz 70 insgesamt mühelos auswechselbar sind»

Fig. 3 zeigt dem in das Ventilgehäuse 12 eingesetztem Ventileinsatz "70« Wach ISsem der Schrauben 16 ISBt sich der Becfeel 1% z0sannEem inriLt dleaa fj^tp^w befestigten Vemtil— einsatz 70 tfgwi Sehäiise 12 abnehmen, ohne daß dazm die

Betätigungseinrichtung Ψ\ abgebaut, die Anschlüsse der Betätigungseinrichtung gelöst oder das Ventil insgesamt aus der Rohrleitung ausgebaut werden mußte. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Zusammenbau des Ventils keinerlei Einstellungen notwendig sind. Da nämlich die Betätigungseinrichtung 4i beim Auseinandernehmen des Ventils nicht abgebaut zu werden braucht and der Absperrkolben 30 durch das !Festziehen der Schrauben 16 über der zwischen dem Deckel und dem Gehäuse liegenden Dichtung 33 genau in seine ursprüngliche Stellung gebracht wird» befinden sich der Stößel 40 und der Kolben JO nach dem erneuten Zusammenbau des Ventils in. ihrer richtigen Stellung relativ zueinander.

HacL· dem Ausbau des Einsatzes 70 s-^s dem Ventil kann er durch Abschrauben des Sitzrings 28 und des Käfigs 26 mittels einfacher Werkzeuge in seine einzelnen Teile zerlegt und diese gegebenenfalls erneuert werden. Zum Abschrauben des Sitzrings 28 und des Käfigs 26 muß der Deckel 14- auf irgend eine Weise festgehalten werden. Fig. 4- zeigt die Verwendung des Ventilgehäuses 12 als Halterung oder Einspannvorrichtung beim Zerlegen des Ventileinsätzes 70. Kach dem Abschrauben der Kutter 53 vom Ventilschaft 'ρΛ und Absahme des leckeis Ί^ mit dem Ventileinsatz 70 vom Gehäuse Ί2 kann der Deckel übertopf gedreht und in dieser Stellung mittels der Schrauben i6 auf dem Gehäuse befestigt werden, so daß der Einsatz mühelos überprüft und gegebenenfalls zerlegt werden.

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Die Erfindung löst somit die Schwierigkeiten, welche sich hinsichtlich der Wartung an Ort und Stelle bei bekannten Ventilen dieser Art stellen. Das Ventil kann unter Verwendung einfachster Werkzeuge an der Einbaustelle gewartet werden, wobei das Ventilgehäuse als Einspannvorrichtung zur das Auseinandernehmen und den Zusammenbau verwendet werden kann. Außerdan entfallen bei dem Ventil gemäß der Erfindung die bei bekannten Ventilen dieser Art notwendigen Einstellungen beim erneuten Zusammenbau.

Ferner enthält das erfindungsgemäße Ventil eine neuartige obere Dichtungsanordnung, welche nur dann schließt, wenn sich der Absperrkolben in der Schließstellung in Anlage an der ersten, unteren Sitzanordnung befindet. Dank dieser Ausgestaltung ist bei dem einen Strömungsdurchlaß und zwei Ventilsitze aufweisenden Ventil keinerlei Einstellung des Abstands zwischen den beiden Sitzen notwendig. Die Bewegungen des Absperrkolbens sind nicht durch Reibung irgendwelcher gleitender Dichtungen der zweiten Dichtungsanordnung behindert. Zum dichten Absperren des Ventils ist daher nur eine sehr geringe Belastung des Absperrkolbens notwendig.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Abwandlungen desselben im Rahmen der Ansprüche. 809835/0838

Leerse ite

Claims

Anwaltsakte 28 859

P_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_h_e

\A*/> Einen Ströungsdurchlaß und zwei Sitze aufweisendes Ventil mit einem einen Einlaß, einen über einen Strömungsdurchlaß damit verbundenen Auslaß und eine Kammer für die Aufnahme eines im Strömungsdurchlaß angeordneten Ventileinsatzes aufweisenden Gehäuse, einem am Gehäuse befestigten Deckel.,und einem am Deckel befestigten und in der Kammer angeordneten Ventileinsatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (14) und der Ventileinsatz (70) gemeinsam als Einheit vom Gehäuse (12) abnehmbar und nach Umdrehen des Deckels in der umgedrehten Stellung mit außerhalb des Gehäuses hervorstehendem Ventileinsatz am Gehäuse befestigbar sind, so daß

ORIGINAL INSPECTED

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«(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-BaakMünchen 4410122850

988273 BERGSTAPFPXTENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayec Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

das Gehäuse als Halterung oder Einspannvorrichtung verwendbar ist.
2. "Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventileinsatz (70) einen Sitzring (28), einen Ventilkäfig (26), einen Absperrkolben (30), eine Feder (50) und einen Ventilschaft (51) hat.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Betätigungseinrichtung (41) mit einem den Absperrkolben (30) allein durch Druck betätigenden Stößel (40) aufweist, welcher sich in Anlage am Absperrkolben befindet, daran jedoch nicht befestigt ist.
4. Ventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es einen ersten und einen zweiten Dichtungsring (29, 64) und zum Steuern der Durchströmung von im Ventilkäfig (26) geformten Durchlässen (32) mit den Dichtungsringen zusammenwirkende erste und zweite Dichtungsränder (30a, 30b) am Absperrkolben (30) aufweist, daß der erste Dichtungsring von dem Sitzring (28) und der zweite Dichtungsring vom Ventilkäfig derart festgehalten sind, daß sievor der Strömung durch das Ventil hindurch geschützt sind, daß die Dichtungsränder jeweils schneidenförmig ausgebildet sind, daß der erste Dichtungsrand am umfang des Bodens des Absperrkolbens abwärts hervorsteht und daß der zweite Dichtungsrand an einem erweiterten oberen Teil des Absperrkolbens

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abwärts hervorsteht, so daß die beiden Dichtungsränder um ein kleines Stück in den jeweiligen Dichtungsring eindringen und nach einem Auseinandernehmen und Zusammen bauen der Teile eine sichere Abdichtung ohne Einstellen des Abstandes zwischen den beiden Sitzen erzielbar ist.

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