DE2830607C2 - Anordnung zur dichtenden Befestigung eines Ventilsitzringes - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur dichtenden Befestigung eines Ventilsitzringes auf einer ringförmigen Bodenfläche einer Gehäuseausnehmung mittels eines Zwischen-Gewinderings, der auf seinem Außenumfang ein mit einem entsprechenden Gewinde im Gehäuse zusammenwirkendes Außengewinde aufweist und auf seinem Innenumfan-g mit einer Einrichtung zur formschlüssigen Anlagt am Ventiisitzring versehen ist

Es sind Ventilsitz-Anordnungen im Gehäuse bekannt, bei denen über einem Widerlager mit Dichtung ein Innengewinde eingeschnitten ist und an dem Ventilsitz mit geringerem Durchmesser ein Außengewinde angeordnet ist, wobei die Halterung des Ventilsitzes durch einen Zwischengewindering erfolgt (CH-PS 2 30 123; GB-PS 5 86 885). Bei diesen bekannten Ventilsitz-Anordnungen ist jeweils immer nur ein Gewinde an der Erzeugung der Dicht- bzw. Ausziehkraft beteiligt. Mit den üblicherweise verwendeten Feingewinden ist die erforderliche Anzugskraft zur Plastifizierung der Dichtauflage nicht erreichbar — daher erfolgt eine Dichtschweißung als Notlösung. Wegen der zu geringen Dichtkraft tritt bei Wechseliasten (Schwingungen oder Temperaturwechsel) Spaltkorrosion auf, die die Gewindeflanken zerstört und ein Lösen des Gewindes erschwert. Die wesentlichen Probleme, die bei bekannten Ventilkonstruktionen zu überwinden sind, bestehen in der Korrosion der Gewinde v/ährend des Betriebs, so daß die Gewinde später zum Auswechseln des Verrtilsitzes nicht mehr gelöst werden können; in der unterschiedlichen Wärmedehnung der einzelnen Teile im Betrieb; in der Gefahr des Lösens der Gewinde im Betrieb, beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung oder aufgrund von Wechselbeanspruchungen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anordnung zum dichten Befestigen eines Ventilsitzes in einem Gehäuse zu schaffen, die mit einem einzigen Element nicht nur eine wirksame und nachstellbare Abdichtung bewirkt, sondern bei der insbesondere auch eine Korrosion und damit verbundene Erschwerung der Lösbarkeit wirksam vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur formschlüssigen Anlage am Ventilsitzring aus einem Gewinde besteht, dessen Steigung gleichsinnig, jedoch etwas größer oder kleiner ist als die Steigung des Außengewindes. Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß das Gewinde am Ventilsitz eine Steigung von 3 mm, das Gewinde am Gehäuse eine Steigung von 2 mm hat. Vorteilhaft ist eine Dichtung auf der ringförmigen Bodenfläche angeordnet

Durch die Anordnung von zwei Gewindepaaren gleichsinniger, jedoch etwas unterschiedlicher Steigung nach der Erfindung, werden die Nachteile bisher bekannter Ventilsitz-Anordnungen vermieden. Es wird nach der Erfindung ermöglicht, die Gewinde mit einer Steigung zu versehen, die es erlaubt eine ausreichende Gewindetiefe sowie ausreichende Abstände zwischen den einzelnen Gewindegängen auszuführen, um dem Gewinde eine hervorragende Tragfähigkeit zu verleihen. Andererseits wird aufgrund des geringen Unterschiedes in der Steigung der beiden zusammenwirkenden Gewindepaare eine hervorragende gleichmäßige, jedoch sehr feine Keilwirkung zum Verspannen der einzelnen Teile gegeneinander und Anpressen der Dichtung in ihrem Sitz erreicht Mit der Differenz der beiden Gewindesteigungen ist ein Gewindekeil darstellbar, der mit eivrem einzelnen Gewinde niemals erreichbar ist Durch die damit erreichte, sehr geringe Steigung kann bei gleichem aufgewendeten Drehmoment beim Anziehen der Gewinde eine wesentliche Erhöhung der Axialkraft erreicht werden. Das bedeutet, daß bei der Anordnung nach der Erfindung sowohl die Verspannungskraft der einzelnen Teile gegeneinander als auch die Dichtkraft sehr wesentlich höher sind als bei irgendeiner der bisher bekannten Ventilsitz-Anordnungen mit nur einem Gewinde.

Andererseits wird auch erreicht, daß beim Lösen der verspannten Verbindungen der Anteil der Reibungswinkel negativ ist, so daß auch ein Losbrechen einer etwa durch Korrosion verblockten Verbindung wesentlich erleichtert ist Die Kombination von zwei Gewinden, mit anderen Worten, Gewindepaaren mit um einen geringen Betrag unterschiedlicher Steigung an einem Gewindeverbindungsteil verringert den Faktor des Steigungswinkels auf die Winkeldifferenz, wobei jedoch der Reibungswinkel doppelt einzusetzen ist Es können also verhältnismäßig große Einzelsteigungen für die verschiedenen Gewinde gewählt werden, bei denen die Oberflächengüte fRauhigkeitsgrad), Flächenpressung an den Gewindeflanken, Fertigungs- und Passungstoleranzen günstig gehalten werden können. Maßgebend für die Wirkung ist lediglich die Steigungsdifferenz zwischen den beiden Gewinden, wobei diese möglichst klein sein sollte.

Nach der Erfindung ist eine leicht zugängige, auswechselbare Ventilsitzanordnung geschaffen, wobei die Ventilsitzbefestigung mit einem einzigen Element durchführbar ist. Es läßt sich eine sehr leichte Montage erreichen, indem zunächst der Zwischen-Gewindering auf den einzusetzenden Ventilsitz aufgeschraubt wird und anschließend beide Teile in das Innengewinde im Gehäuse eingeschraubt werden. Dabei kann der Ventilsitz schon auf eine besondere Dichtfläche aufgedrückt werden. Eine Verspannung wird dadurch erreicht, daß anschließend der Zwischengewindering noch weiter angezogen wird, wobei sich wegen der unterschiedlichen Steigungen der Gewinde auf seiner Außen- und Innenseite die Verspannung ergibt, die

einerseits durch hohe Obersetzung des Anzugsmomentes eine hohe Dichtkraft erzeugt, und zwar schon in den allerersten Gewindegängen, so daß auch ein korrosiver Angriff innerhalb des Gewindes nicht mehr stattfinden kann und auch bei Schwingungen innerhalb des Ventils infolge Selbsthemmung der Schraubverbindung die Dichtkraft nicht nachläßt Andererseits ist zum Auseinandernehmen der Anordnung lediglich die Verspannung im Zwischen-Gewindering zu lösen, und danach ist die gesamte Anordnung leicht demontierbar, weil die Gewindegänge nicht korrodiert sind und auch nicht mehr unter Spannung stehen.

Die miteinander verspannten Gewindegänge sind wegen der dichten Anlage aneinander gegen Korrosionsangriffe geschützt Sollten andere Gewindegänge nicht miteinander verspannt sein, so können diese ausschließlich nur außerhalb der miteinander verspannten Gewindegänge liegen und sehr kurz sein. Beim Lösen der Anordnung kann also nicht der Zustand eintreten, daß beispielsweise korrodierte Gewindegänge eines Außengewindes, mit korrodierten Gewindegängen eines innengewindes zusammentreffen, sondern eine Seite der Gewindegänge ist immer blank. Korrodierte Oberflächen sind sogleich nach Lössn der Verspannung außer Eingriff. Das wird dadurch erreicht daß der mit einem Gewinde größerer Steigung versehene Ventilsitz mittels des Zwischen-Gewinderings über ein Gewinde kleinerer Steigung in das Ventilgehäuse eingeschraubt wird und nach Anliegen der Dichtung zwischen Sitz und Gehäusedichtfläche durch Festhalten des Ventilsitzes und weiteres Anziehen des Zwischen-Gewinderings unter Ausnutzung der kleinen Steigungsdifferenz zwischen Sitz- und Gehäusegewinde mit großer Kraft zwischen Dichtungsanlage und Gehäusegewinde verspannt wird. Nach Lösen dieser Verspannung läßt sich die Einheit, die aus Sitz und Gewindering besteht, leicht wieder herausschrauben, da auch beim Lösen eine hohe Kraftübersetzung wirksam wird und keine korrodierten Gewindeflanken in Eingriff miteinander kommen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung stellt eineir axialen Schnitt durch eine Anordnung zum Befestigen eines Ventilsitzes mit einem Teil des Gehäuses und mit dem Ventilsitz dar.

ίη ein Gehäuse t ist ein Ventilsitz 2 eingesetzt Zu diesem Zwecke ist in dem Gehäuse eine Bohrung mit mehreren Abstufungen = Durchmesser-Verringerungen eingeformt. In der zylinderförmigen Innenfläche 4 der ersten Abstufung 3 ist ein Innengewinde 5 eingeschnitten, das nach diesem Ausführungsbeispiel eine Steigung von 2 mm hat Bei der darunterliegenden nächsten Abstufung 6 ist die zylinderförmige Innenwandung glatt, und die daran anschließende ringförmige Bodenfläche 7 dient zur Auflage eines Dichtungsringe? 8. Daran schließt dann mit weiterhin verringertem Durchmesser die stromabseitige Bohrung 9 des Gehäuses an.

In das Gehäuse ist ein Ventilsitz 2 eingesetzt der ringförmig ausgebildet ist nach dem Ausführungsbeispiel mit einer durchgehend glatten Innenbohrung 10, die an ihrem oberen Ende mit dem eingeschliffenen eigentlich Ventilsitz 11 versehen ist An seiner Außenfläche ist der Ventilsitz 2 in seinem oberen Teil im Bereich der ersten Abstufung 3 mit einem Außengewinde 12 versehen, das nach diesem Ausführungsbeispiel eine Steigung von 3 mm hat. Darunter ist an dem Ventilsitz 2 ein Bund 13 angeformt dessen Außendurchmesser in den Durchmesser der zweiten Abstufung 6 im Gehäuse hineinpaßt An der ringförmigen Unterfläche des Bundes 13 ist die Anlage für den Dichtungsring 8 ausgebildet Daran anschließend hat der ringförmige Ventilsitz 2 einen geringeren Durchmesser, der in die weiterführende Bohrung 9 des Gehäuses 1 hineinpaßt

Auf seiner freien Oberfläche ist der Ventilsitz mit zwei oder mehreren Sacklöchern 14 versehen, die zum Einsetzen der Stifte eines Einschraubwerkzeuges dienen.

Ein Zwischen-Gewindering 15 Vn eine etwas geringere Höhe als die erste Stufe 3 in den Gehäuse 1, einen Außendurchmesser mit einem Außengewinde, das dem Innengewinde 5 in der ersten Stufe 3 des Gehäuses entspricht sowie einen Innendurchmesser mit einem Innengewinde, das dem Außengewinde 12 an dem Ventilsitz 2 entspricht Auf der freien Oberfläche des Zwischen-Gewinderinges 15 sind ebenfalls zwei oder mehrere Sacklöcher 16 angeordnet zum Einsetzen von Stiften eines Anschraub-Drehwerkzeuger.

Zum Zusammensetzen wird zunächst der Zwischen-Gewindering 15 auf das Außengewinde 12 des Ventilsitzes 2, das eine Steigung von 3 mm hat aufgeschraubt bis die Oberflächen beider Teile etwa miteinander fluchten. Sodann werden diese beiden miteinander verschraubtea Teile in das Gehäuse eingesetzt, und der Zwischen-Gewindering 15 wird in das Gewinde 5 in dem Gehäuse 1. eingeschraubt, wobei der Ventilsitz 2 in gleicher Weise wie der Zwbchen-Gewindering 15 gedreht wird. Sowie bei diesem Einschraubvorgang der Ventilsitz 2 mit seinem Bund 13 auf den E.'ichtring 8 aufdrückt, so daß eine ausreichende Di-chtung hergestellt ist, wird das Drehwerkzeug, das an dem Ventilsitz 2 angreift festgehalten, und der Zwischen-Gewindering 15 wird noch weiter gedreht, beispielsweise mit einem vorgegebenen Anzugsdrehmoment. Aufgrund der unterschiedlichen Steigungen der Gewinde 5 und 12 auf Innen- und Außenseite des Zwischen-Gewinderinges 15 wird dadurch einerseits ein weiteres Anpressen des Ventilsitzes 2 gegen die Dichtung 8 erreicht und andererseits tritt dadurch eine Verspannung des Gewindes 5 an der Außenseite des Zwischen-Gewinderinges 15 und des Gewindes 12 an der Inr-enseite des Gewinderinges 15 aufgrund der verschiedenen Gewindesteigungen gegeneinander ein. Durch diese Verspanr-ung erfolgt eine dichtende Anlage der Gewindeflanken in beiden Gewinden sowie eine Selbsthemmung der Gewinde, die ein Selbstlösen verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur dichtenden Befestigung eines Ventilsitzrings auf einer ringförmigen Bodenfläche einer Gehäuseausnehmung mittels eines Zwischen-Gewinderings, der auf seinem Außenumfang ein mit einem entsprechenden Gewinde im Gehäuse zusammenwirkendes Außengewinde aufweist und auf seinem Innenumfang mit einer Einrichtung zur formschlüssigen Anlage am Ventilsitzring versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur formschlüssigen Anlage am Ventilsitzring aus einem Gewinde (12) besteht, dessen Steigung gleichsinnig, jedoch etwas größer oder kleiner als die Steigung des Außengewindes ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (12) am Ventilsitz eine Steigung von 3 mm, das Gewinde (5) am Gehäuse (1) eine Steigung von 2 mm hat.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (8) auf der ringförmigen Bodenfläche (7) angeordnet ist.