DE2811568A1 - Ventil mit pilzfoermigem abschliessendem teil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit pilzförmigem abschliessendem Teil, insbesondere zum Einsatz für Medien unter hohem Druck oder mit hoher Geschwindigkeit, bei dem die Abdichtung zwischen abschliessendem Teil und Ventilsitz durch zwei verschiedene Dichtungen, nämlich eine metallische und eine nachgiebige, d.h. weiche, elastische, erfolgt, wobei die letztgenannte in Fließrichtung des Mediums vor der erstgenannten angeordnet ist. Es ist hinreichend bekannt, daß Medien, wie Flüssigkeiten und Gase, wenn diese mit hoher Geschwindigkeit transportiert werden, immer Material mitführen, das sie von den Oberflächen, mit denen sie in Kontakt stehen, mitreissen, wie beispielsweise Schweißrückstände, oxidative Ansätze, Sandteilchen, Verunreinigungen und dergl.. Diese Materialien werden längs der Leitungen und auch durch die Ventile mitgenommen.

Es ist ferner bekannt, daß bei Ventilen mit einem abschliessenden Teil, wobei der Ventilsitz eben oder konisch ausgebildet sein kann, ein dichtender Abschluß nur erreicht wird, wenn die Dichtflächen aufeinanderpassen. Beim Beginn des Öffnens oder am Ende des Schliessens des Ventils, wenn die Durchtrittsfläche zwischen den Dichtflächen gering ist, passiert das Medium zwischen diesen Flächen mit erhöhter Geschwindigkeit und ruft aufgrund der mitgeführten harten Verunreinigungen eine Erosion der Flächen herbei, die diese beträchtlich beschädigt.
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Während des Schliessens und kurz bevor die Dichtflächen in Kontakt kommen, ist es möglich, daß harte Material-

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körner, kleine Teilchen von Schweißrückständen und dergl. zwischen den sich annähernden Flächen eingesperrt werden, die aufgrund des auf den abschliessenden Teil beim Schliessen ausgeübten Druckes beträchtlich in den Ventilsitz eindringen, was zu Vertiefungen oder Kanälen führt. Auch bei geschlossenem Ventil gefährdet ein Durchdringen des Mediums mit daraus resultierender Fortsetzung der bereits begonnen Erosion die Dichtheit des Ventils.

Diese Schwierigkeiten sind insbesondere bei Prüflaufen und bei der Inbetriebnahme von Anlagen sowie in der ersten Zeit des eigentlichen Betriebs von Bedeutung, weil Feststoffe und Verunreinigungen noch in erheblichen Mengen vorliegen, insbesondere aufgrund von anwesender Schweißschlacke und Arbeitsrückständen, die im Kreislauf oder in den Vorrichtungen zugegen sind. Es wurde nachgeprüft, daß auch kurzes Inbetriebnehmen ausreicht, um die Dichtheit eines Ventils mit ebenem oder konischem Sitz zu beeinträchtigen, und zwar insbesondere aufgrund der Tatsache, daß harte Teilchen zwischen den Dichtflächen im letzten Teil des Schließvorganges festgehalten werden, wenn die gegenüberliegenden Flächen in geringem Abstand vorliegen, nämlich auch bei einer Entfernung in der Größenordnung von einigen Zehntel mm.

Diese Schwierigkeiten führen zu Schaden an der Anlage und aufgrund des sich ständig erhöhenden Verlustes an durch die Ventile tretendem Medium wird der Ersatz der Ventile bzw. der dichtenden Teile erforderlich.

Das erfindungsgemäße Ventil mit Doppeldichtung vermeidet diese Schwierigkeiten vollständig und erlaubt es

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eine perfekte Dichtung zwischen den zugehörigen Flächen zu erreichen, auch wenn das Medium Verunreinigungen oder feste Teilchen enthält. Die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Ventils ist bedeutend erhöht. 5

Das erfindungsgemäße Ventil weist zwei Ventilsitze auf, wobei einer gebildet von einem metallischen Ring mit einer ebenen oder konischen Kontaktfläche im Zusammenwirken mit einer korrespondierenden metallischen Fläche, die eben oder konisch sein kann, des pilzförmigen, abschliessenden Teils die metallische Dichtung bildet, und die andere durch eine zylindrische Fläche, die koaxial mit der Bewegungsachse des pilzförmigen, abschliessenden Teils angeordnet ist, in Verbindung mit einer nachgiebigen Dichtung, beispielsweise einer Einlage oder einem Dichtungsstück aus Gummi, Kunststorf oder dergl., gebildet wird. Diese zweite Dichtung ist in Bewegungsrichtung des Mediums vor der metallischen Dichtung angeordnet und wird beim öffnen und Schliessen vom gleichen pilzförmigen abschliessenden Teil betätigt und wirkt folglich als Vorventil oder Vordichtung.

Die koaxial mit dem abschliessenden Teil angeordnete zylindrische Fläche für die nachgiebige Dichtung kann auf dem gleichen Ring oder dem gleichen Teil des Ventilkörpers, der die ebene oder konische metallische Dichtung trägt, angeordnet sein. Die nachgiebige Einlage ist dann in einer kreisförmigen Vertiefung mit zylindrischer Ausgestaltung vor dem Schließpilz angeordnet. Die zylindrische Fläche kann auch am vorderen Teil des pilzförmigen abschliessenden Teils vorgesehen sein, wobei die nachgiebige Einlage in diesem

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Fall in einer kreisförmigen Vertiefung angeordnet ist, die im Ring oder dem Ventilgehäuse unterhalb der metallischen Dichtung vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil so ausgebildet, daß die zylindrische nachgiebige Dichtung oder der entsprechende Zylinder sich axial verhältnismäßig weit, wenigstens einige mm, bewegen können, bevor die Flächen der metallischen Dichtung in Kontakt kommen, so daß beim Schliessen das Medium vollständig oder zumindest fast vollständig abgesperrt sind, wenn die metallischen Flächen sich noch in erheblichem Abstand befinden.

Auf diese Weise werden, auch wenn eine leichte Strömung des Mediums durch die nachgiebige Dichtung erfolgt, die gegebenenfalls vorliegenden festen Teilchen nicht mitgerissen, sei es weil diese von der nachgiebigen Dichtung zurückgehalten werden oder sei es weil die Bewegung der nachgiebigen Dichtung beim Schliessen für eine Reinigung der zylindrischen Fläche sorgt.

Bei der Öffnungsphase wird erreicht, daß das Medium durch die metallischen Dichtflächen erst durchtritt, wenn diese bereits so weit voneinander entfernt sind, daß eine ausreichend große Durchtrittsfläche vorliegt, bei der jegliche Erosion vermieden wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen werden, daß die Bewegung des Ventiltellers arretiert oder angezeigt wird, so daß es beim Schliessen möglich ist festzustellen oder den abschliessenden Teil zu arretieren, wenn sich der nachgiebige Dichtungsteil bereits im zylindrischen Sitz befindet und die Dichtung bewirkt wird. Auf

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diese Weise wird ein Kontakt zwischen den metallischen Dichtflächen vermieden. Diese Arretierung oder Anzeige ist insbesondere im ersten Abschnitt der Inbetriebnahme, beim Einfahren oder bei Prüflaufen vorteilhaft, denn es wird erreicht, daß die gesamte Anlage unter Bedingungen normalen Betriebs eingefahren bzw. geprüft werden kann, ohne daß die metallischen Dichtflächen beeinträchtigt werden. Wenn später eine ausreichende Reinheit des Mediums erreicht ist, kann diese Arretierung entfernt werden und das Schliessen der metallischen Dichtflächen vorgenommen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die beispielshafte Ausführungsformen zeigt, näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den Mittelteil eines Ventils gemäß der

Erfindung mit ebenem Sitz im Schnitt längs der Achse,
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Fig. 2 ein Detail des Mittelteils mit konischem Sitz, und

Fig. 3 das gleiche Detail des Mittelteils, wobei die nachgiebige Dichtfläche im Ventilge

häuse angeordnet ist.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil umfaßt ein Gehäuse 1 mit einer inneren Trennwand 2, die die Ventilsitze trägt, einen pilzförinigen abschliessenden Teil 3, der in axialer Richtung von einer Stange 4 bewegt wird, die oben in einem mit einem Gewinde versehenen Schaft 4a endet,

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der mit einer Schraubenmutter 5 in Verbindung steht, und der mit einem Handrad, durch mechanische oder elektrische Einrichtungen betätigt wird. Die letztgenannten Teile sind bekannt und nicht gezeigt. 5

Die Bewegungsrichtung des Mediums ist durch den Pfeil A angedeutet.

Auf der Trennwand 2 ist in bekannter Weise ein Ring 6 mit einer freien, oberen Fläche 6a in ebener Form angeordnet, die bei geschlossenem Ventil mit einer identischen kreisförmigen ebenen Fläche 3a zusammenwirkt, die auf dem beweglichen Teil 3 vorgesehen ist.

In dem gleichen Ring 6 (oder auch auf einem anderen vorgesehenen Ring oder direkt auf der Trennwand) ist ein zylindrischer Sitz 6b eingeschnitten, der koaxial mit der Bewegungsachse des abschliessenden Teils 3 angeordnet ist.

Der abschliessende Teil 3 weist einen zylindrischen Teil 3b mit einer kreisförmigen Vertiefung, die von einer Abdeckung 7 abgeschlossen ist, auf, in der die nachgiebige, weiche Dichtung 8 angeordnet ist, die mit der zylindrischen Fläche 6b des Ringes 6 in Kontakt gebracht wird.

Die Anordnung der nachgiebigen Einlage 8 und der zylindrischen Dichtfläche 6b ist derart, daß in der öffnungsphase die Einlage 8 auf der zylindrischen Oberfläche 6b läuft und die Dichtung längs einer axialen Strecke a, die mit einer strichlierten Linie angezeigt ist, aufrechterhalten wird, die so groß ist, daß ein beträchtliches

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Auseinandergehen der metallischen Flächen 6a-3a aus der Berührungsstellung erfolgt, so daß die Durchtrittsfläche derart ist, daß das Medium mit niedriger Geschwindigkeit passiert und folglich die Dichtflächen nicht beeinträchtigt werden. Um einen Kontakt der metallischen Flächen auch bei dichtenden Bedingungen durch die Flächen der nachgiebigen Dichtung während der für diese Flächen gefährlichen Periode aufgrund der Anwesenheit von Rückständen oder festen Ablagerungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Möglichkeit vorzusehen, den Kontakt zwischen den metallischen Flächen zu vermeiden. Es kann eine Sperre oder ein Anzeiger längs der Stange 4, 4a, die den abschliessenden Teil betätigt, oder in einem anderen geeigneten Teil, vorgesehen sein, beispielsweise am Handrad oder den mechanischen Betätigungseinrichtungen, und-zwar derart, daß der SchließVorgang arretiert oder jedenfalls angezeigt wird, wenn sich die metallischen Flächen 6a-3a noch in beträchtlicher Entfernung befinden, während die nachgiebige Dichtung 8-6b bereits in Funktion ist.

Dies kann beispielsweise mittels eines Gewinderings 9 erreicht werden, der in einer bestimmten Stellung mittels eines Stiftes 10 oder dergl. blockiert wird. Ein solcher Gewindering kann in der gewünschten Entfernung bezüglich des Kontaktes der metallischen Oberflächen während der erforderlichen Zeit angeordnet werden und dann während des normalen Laufs entfernt werden. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der metallisehen Dichtung in der kritischen Periode vermieden.

In Fig. 2 sind die gleichen Teile entsprechend Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die metallische

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Dichtung wird· jedoch anstatt mit ebenen Flächen mit konischen Flächen bewirkt, nämlich den Flächen 16a auf dem Ring 6 und der Fläche 13a auf dem absperrenden Teil 3. In Fig. 2 sind die konischen Flächen 16a, 13a in einer Phase dargestellt, die dem öffnen vorgeht (oder dem Schliessen nachfolgt) in der die Dichtung durch die nachgiebige Einlage 8 gegen den zylindrischen Sitz 6b des Rings 6 erfolgt.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der die metallische, zylindrische Fläche 13b, die auf dem absperrenden Teil 3 vorgesehen ist, kontinuierlich ausgebildet ist und die Funktion der Dichtfläche erfüllt, während die nachgiebige Einlage 18 von der Trennwand 2 des Ventilgehäuses getragen wird, die gleichfalls die ebene (oder konische) Fläche 26a trägt, die für die metallische Dichtung mit der Fläche 23a des abschliessenden Teils 3 vorgesehen ist. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Ventil in vielen Details anders ausgestaltet sein kann, wie beispielsweise bezüglich der Art der metallischen und elastischen Oberflächen, der Art der Verbindung und der Dichteinrichtungen, die jedoch von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden.

Claims (5)

ORKADÖRÄKLUNKER K 12 155/3Ξ Franco BARATTA Piazza Arsenale 4 Verona (Italien) Ventil mit pilzförmigem abschliessendem Teil Patentansprüche

1.) Ventil mit pilzförmigem abschliessendem Teil insbesondere zum Einsatz für Flüssigkeiten unter hohem Druck, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Dichtungen, eine metallische (3a-6a) und eine nachgiebige (6b-8), vorgesehen sind, wobei die zweitgenannte in Fließrichtung des Mediums vor der erstgenannten angeordnet ist, und die nachgiebige Dichtung durch eine feststehende, koaxial mit der Bewegungsachse des abschliessenden Teils (3) des Ventils angeordnete, zylindrische Fläche (6b) im Zusammenwirken mit einer weichen Einlage (8), die in einem beweglichen Zylinder angeordnet ist, der mit dem abschliessenden Teil (3) fest verbunden ist, oder umgekehrt, derart gebildet wird, daß das Schliessen oder öffnen der metallischen Dichtung nach bzw- vor der nachgiebigen Dichtung erfolgt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Oberfläche (6b) am gleichen Ring (6) vorgesehen ist, der die ebene oder konische Fläche (6a), die im Zusammenwirken mit der metallischen Fläche (3a) des abschliessenden Teils (3) die metallische Dichtung bildet.

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3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die weiche Einlage (8) in eine Nut des Ventilgehäuses (2) eingefügt ist und die zylindrische Dichtfläche (13b) bewegbar auf dem vorderen Teil des pilzförmigen abschliessenden Teils (3) ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die axiale Bewegung der weichen Einlage (8) oder des korrespondierenden Zylinders derart ist, daß die Abdichtung solange aufrechterhalten wird, bis die Durchtrittsfläche der Flüssigkeit zwischen den metallischen Flächen derart ist, daß eine niedrige Durchflußgeschwindigkeit vorliegt, die die metallischen Dichtflächen nicht beeinträchtigt.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Sperreinrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, um beim Schliessen des abschliessenden Teils nur die nachgiebige Dich- .

tung in Eingriff zu bringen, während ein Kontakt zwischen den metallischen Flächen verhindert wird.

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