DE2950778C2

DE2950778C2 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Verschlußkörpers für ein Konus-Labyrinthventil

Info

Publication number: DE2950778C2
Application number: DE2950778A
Authority: DE
Inventors: Johannes R. Dipl.-Ing. 8000 München Smirra
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1982-04-29
Also published as: US4376885A; JPS6333950B2; JPS5695478A; DE2950778A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines Verschlußkörpers für ein Konus-Labyrinthventil gemäß dem Oberbegriff jeweils des Patentanspruches 1 bzw. 2.

Konus-Labyrinthventile sind aus der US-PS 31 85 438 sowie der DE-PS 20 08 765 bekannt Die ^'erschlußkörper, d. h. der Ventilteller und der Ventilsitz eines derartigen Labyrinthventils sind jeweils mit mindestens zwei als Ringkonen ausgebildeten Schneiden versehen, die bei Annäherung des Ventiltellers an den Ventilsitz in labyrinthartigen Eingriff kommen. Diese Ventile können zur Regulierung und Absperrung von verflüssigten Gasen, geschmolzenen Metallen, Festkörper-Suspensionen und ähnlichem verwendet werden. Beim Schließen des Ventiles wird dieses gleichzeitig gereinigt, da korn- bzw. faserförmige Beimischungen z. B. in Flüssigkeiten entweder beim Aufeinandertreffen der Schneiden von Ventilteller und Ventilsitz abgeschabt und damit entfernt oder zerkleinert bzw. zerschnitten und auch danach aus dem Dichtbereich zwischen Ventilteller und Ventilsitz entfernt werden. Die Schneidenform von Ventilteller und Ventilsitz ist entweder durchwegs gleich (US-PS 31 85 438) oder unterschiedlich (DE-BS 20 08 765); auch die Materialeigenschaften von Ventilteller und Ventilsitz können unterschiedlich sein. Durch unter; chiedliche Form und/oder Materialbeschaffenheit der Verschlußkörper kann das Eingriffsverhalten der Schneiden von Ventilteller und Ventilsitz an den jeweiligen Anwendungsfall optimal angepaßt werden. Beim Schließen des Ventiles erfolgt bei entsprechender Ausgestaltung von Veniiitei-Ier und Ventilsitz eine Selbstzentrierung; jedoch müssen die Maße dieser Verschlußteile hinsichtlich Konizität, Schneidentiefe und Schneidenabstand innerhalb gewisser Toleranzen eingehalten werden, damit beim Schließen des Labyrinthventiles Ventilteller und Ventilsitz mit ihren zugeordneten Schneiden entweder nahezu gleichzeitig in Kontakt kommen oder sich in einem Schereffekt, dem sogenannten »ziehenden Schnitt« beim Schließen aneinanderlegen; vgl. DE-PS 20 08 765, Spalte 4, Zeilen 51 ff.

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körper derartiger Konus-Labyrinthventile ist vorgeschlagen worden, diese Verschlußkörper im Bereich der Schneiden aus einzelnen Ringelementen zusammenzusetzen. Durch diese Art der Herstellung wird es jedoch schwieriger, die Ringelemente in ihrer Lage zueinander so zu positionieren, d. h. zu bestimmen, daß die oben erwähnten Eigenschaften bzw. Toleranzen beim Schließen des Ventils eingehalten werden. Insbesondere bei kleinen Dimensionen der Verschlußkörper sind hierzu exakte Meßinstrumente und Haltevorrichtungen not-

wendig, wobei es dann noch teilweise unausbleiblich ist, die Schneiden hinsichtlich des Konuswinkels bzw. der Schneidentiefe nachzuarbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines Verschlußkörpers für ein Konus-Labyrinthventil anzugeben, um einmal die Herstellung des Verschlußkörpers zu vereinfachen und zum anderen trotz geringer Fertigungskosten hohe Fe. ygungsgenauigkeit zu erreichen.

Diese Aufgabe ist durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst

Gemäß der Erfindung wird demnach ein Verschlußkörper, wie ein Ventilteller oder ein Ventilsitz eines Konus-Labyrinthventils aus mehreren kc^entrischen und jeweils aneinanderfügenden Ringeleme.noi aufgebaut, die mit einer Schneide entsprechender Gestalt verse ιεη und in geeigneter Weise oberflächenbehandelt sind. Die Ringelemepte mit den "-^meiden werden in ihrer Lag*? zueinander mittel⁵: _ires Bezugskörpers ιυ : positioniert, d. h. bestimmt, *■ sicher seinerseits Bezugs-

- schneiden aufweist, die bei aufgesetzten Ringelementen ι gegen die Schneiden der Ringelemente gerichtet sind.

- Die Bezugsschneiden des Bezugskörpers haben Anlagekanten, mit denen sichergestellt ist, daß die daran

jj anliegenden Schneic'-.n der Ringelemente so positioniert sind, daß die Schneiden der Ringelemente im ₌ Ventil mit den zugeordneten Schneiden des Gegenver- : schlußkörpers, d. h. des Ventiltellers bzw. des Ventilsitzzes, an den gewünschten Punkten bzw. Linien in = Kontakt kommen. Eine umständliche Vermessung bei zder Bestimmung der Schneider des Verschlußkörpers öder gar eine Nachbearbeitung der Schneiden wird auf zdiese Weise vermieden, da die Ringelemente auf dem = Beziigskörper mit genauer Schneidenhöhe bei bestimmzten Durchmessern ausgerichtet und festgehalten sind. "Anschließend werden die Ringelemente — eventuell znach Punktheftung — miteinander verbunden, und zwar ^bevorzugt durch eine radiale Elektronenstrahlschwei-—ßung, da hierbei Verformungen des positionierten ζ Verschlußkörpers durch die insgesamt geringe, da nur punktuelle Erwärmung vermieden werden können.

Die so hergestellten Verschlußkörper -.us Ringelementpaketen werden anschließend zu einem Ventilteller bzw. Ventilsitz komplettiert und in das Labyrinthventilgehäuse eingesetzt.

Es ist zwar aus dem Stande der Technik, so z. B. der US-PS 34 85 474 oder der US-PS 41 25 129, bekannt, Verschiußkörper von Ventilen aus mehreren Einzelteilen zusammenzusetzen und die Verschiußkörper des Ventiles in labyrinthartigen Eingriff miteinander zu bringen. Die vorgefertigten Einzelteile der Verschiußkörper dieser Ventile werrlen jedoch einfach auf einen vorhandenen Ventilschaft bzw. in ein Ventilgehäuse aufgesetzt und dann miteinander verspannt, ohne daß ein Bestimmungskörper im Sinne der Erfindung zum exakten Positionieren der Verschlußknrnprf»in7e!tei!e vor deren Verbindung notwendig wäre.

Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellt dar

Fig. t einen schematischen Querschnitt durch ein Konus-Labyrinthventil, dessen Ventilteller und Ventilsitz jeweils aus Ringelementen aufgebaut und gemäß der Erfindung zusammengefügt sind;

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer einen Bezugskörper enthaltenden Einrichtung zur Herstellung eines aus Ringeternenten zusammengesetzten Verschlußkorpers für ein Konus-Labyrinthventil:

F i g. 3 eine Aufsicht auf die Anordnung in F i g. 2.

Ein Konus-Labyrinthventii 1 weist e-n Ventilgehäuse 2 mit eiuer Ventilkammer 3 sowie einem Einlaß 4 und einem Auslaß 5 auf. In der Ventilkammer 3 ist in der Gegend der Einmündung des Einh^es um diesen herum ein Ventilsitz 6 und diesem gegenüber ein Ventilteller 7 angeordnet, der in Richtung auf den Ventilsitz bis zur Anlage mittels einer Ventiltellerstange 8 ve: 'loben werden kann, wodurch der Hiniaß 4 gegen den /· .slaß 5 abgesperrt wird.

Ventilsitz und Ventilteller weisen jeweils mehrere konzentrische und aneinander anliegende Ringelemente 9 auf, die an einer ihrer Schmalseiten mit Schneiden 10 versehen sind. Die Ringelemente bestehen aus einem geeigneten Metall; die Form der Schneiden ist je nach dem Anwendungsfall unterschiedlich (vgl. DE-PS 20 08 765).

Die Ringelemente 9 der Verschiußkörper Ventilteller bzw. Ventilsitz werden aus einzelnen Rohrstücken hergestellt, wobei die Schneiden auf einer Drehbank gefräst werden. Danach können Hie Schneiden der Ringelemente noch oberflächenbehaiiJelt, z. B. galvanisiert gehärtet und poliert werden.

Im Falle des in F i g. 1 dargestellten Konus-Labyrinthventiles 1 ist für den Ventilsitz 6 bzw. den Ventilteller 7 jeweils ein Paket aus drei Ringelementen 9 vorgesehen. Die Rin^elemente jedes Verschlußkorpers 6 bzw. 7 weisen jeweils gleiche Schneidenform auf, wie dies für den Ventilteller in Fig.2 dargestellt ist: jedoch sind auch unterschiedliche Schneidenformen möglich.

Zur Montage des Ringelementpaketes werden die

Ringelemente auf einen Bezugskörper 11 aufgesetzt.

Dieser Bezugskörper weist eine Grundplatte J2 auf. die zeine Mittelsäule 13 trägL Der Außendurchmesser der "Mittelsäule 13 isi gleich dem Innendurchmesser des ^kleinsten Ringelementes 9i des in Fig.2 dargestellten Ventiltellers, so daß die Mittelsäule 13 an der Zylinderinnenfläche des Ringelementes 9i anliegt, wenn dieses auf den Bezugskörper 11 aufgesetzt ist. Außen an rdem Ringelement 9i liegt das mittitre Ringelement 9?

lund an diesem das äußere Ringelement 9j an.

Auf der Oberseite der Grundplatte 12 des Bezugskör- :pers 11 sind ringförmige Bezugsschneiden 14 mit £AnIagekanten 15 vorgesehen. Die Bezugsschneiden 14 sind den Kanten der Schneide-! i0 der Rin^cicmcnie 9 entgegengerichtet. Die Bezugsschneiden 14 haben sinen rechteckigen Querschnitt, sind entweder aus der Grundplatte 12 des Bezugskörpers herausgefräst oder jeweils Teil eines Bezugsringelementes 16 des Bezugskörpers, wie dieses in F i g. 2 gestrichelt dargestellt ist. Im letzteren Falle sind die Bezugsrin.^elemente 16 ähnlich wie die Ringdemente 9 des Ventiltellers bzw. des Ventilsitzes hergestellt und mit dem Bezugskörper verschweißt.

Die Lage der Anlagekanten 15 der Bezugsschneiden 14 des BezugEkörpers V. isi sehr genau und i„ eingerichtet, daß die Anlagepunkte der Schneiden der Ventilteller-Ringelemente längs der Anlagekanten 15 den Anlagepunk*?n zwischen den Schneiden des Ventiltellers und denjenigen des Ventilsitzes beim Schließen des Ventiles entsprechen.

Wenn die Ringelemente 9|, 92 und 93 auf den Bezugskörper 11 aufgesetzt sind, werden s^;e mit einer Spannvorrichtung 17 mit ihren Schneiden 10 gegen die Anlagekanten 15 de/ Bezugsschneiden 14 gedrückt Die Spannvorrichtung 17 w?ist mehrere Federstahlbügei 18 auf, die von einer gemeinsamen Mittelplatte 19

ausgehen. Die Sattelplatte 19 ist aui die Mittclsüule 13 aufgelegt und gegen diese mit einer Spannschraube 20 gepreßt. Jeder Fedcrstahlbügel 18 ist an seinem der Mittelplatte J9 entgegengesetzten Ende nach unten gebogen und liegt dort auf einem der Ringelemcnte 9 ■> auf. Für jedes Ringelemcnt sind z. B. drei Federstahlbügel vorgesehen. Unabhängig von der durch die Herstellung der Schneiden 10 unterschiedlichen Höhen der Ringelemente 9 werden die Ringeiemente durch die Federstahlbügel 18 mit gleicher Kraft mit ihren ichneiden 10 leicht auf die Bezugsschneiden 14 gedruckt und dort gehalten.

Die Ringelemente 9 werden an ihrer Oberseite an mehreren Punkten durch Punktschweißungen 21 miteinander verbunden. Erst danach werden sie mit einem Elektronenstrahlschweißgerät 22 endgültig miteinander verschweißt. Dieses Elektronenstrahlschweißgerät 22 produziert einen Elektronenstrahl 23, der etwa in der Mitte der zylindrischen Teile der Ringelemente radial auf diese gerichtet wird und die Ringelemente radial durchdringt Entweder werden die Ringelemente durch radiale Stichschweißnähle 24 an mehreren Stellen miteinander verbunden. Es ist auch möglich, die Radiafschweißriäht um den gesamten Umfang der Ringelemente zu führen, fn der Höhe der Radialschweißnaht 24 ist in der Mittelsäule 13 eine Ausnehmung 25 vorgesehen, damit die Mittelsäule nicht mit den Ringelementen verschweißt wird.

Nach dem Verschweißen kann das aus den drei Ringelementen 9|,9? und 9j bestehende Ringelementpaket von dem Bezugskörper abgenommen und im Ventil eingebaut werden. Selbstverständlich ist es möglich, die Oberseite der Ringelemente abzuschleifen, bevor sie in das Ventil eingebaut werden. Das von dem Bezugskörper abgenommene und begradigte Ringelementpaket wird daraufhin mit der Ventiltellerstange 8 verbunden und dient als Teil des Ventilteller-Verschlüßkörpers.

In ähnlicher Weise wird der Ventilsatz 6 aus Ringelcmentcn hergestellt und danach in die Ventilkammer eingesetzt.

Ein Verschlußkörper kann gemäß der Erfindung sehr einfach hergestellt werden; er wird aus einzelnen, separat gefertigten Ringclementen zusammengesetzt die jeweils mit einer Schneide versehen und oberfläche.ibehandelt sind. Zum Bestimmen, d. h, zum Positionieren der Lage der einzelnen Ringelemente untereinander, ist ein einziger Bezugskörper erforderlich, durch den die Ringelemente immer in der richtigen Position justiert werden, So daß ein Vermessen der einzelnen Schneidenlagen nicht mehr notwendig ist Die auf dem BezugskötpciT von den Ringelementen eingenommene Lage wird auch durch das Elektronenstrahlschweißen nicht verändert, da hierdurch keine großen Temperaturgradienten auftreten, die zum nachträglichen Verziehen der Ringeiemente führen könnten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Verschlußkörpers, wie Ventilteller bzw. Ventilsitz eines Konus-Labyrinth ventil es, wobei Ventilteller und Ventilsitz jewel's mindestens zwei als Ringkonusse ausgebildete Schneiden aufweisen, die bei Annäherung des Venliltellers an den Ventilsitz beim Schließen des Ventiles in labyrinthartigen Engriff kommen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst zylindrische Ringelemente (9) jeweils mit einer Schneide (10) versehen werden, daß danach zum Aufbau des Verschlußkörpers mehrere Ringelemente mit unterschiedlichen Durchmessern konzentrisch so ineinandergesetzt werden, daß sich die Ringelemente berühren, daß anschließend die Ringelemente zum Positionieren in die endgültige Stellung mit ihren Schneider, _vi0) auf Bezugsschneiden (14) eines Bezugskörpers (11) aufgesetzt werden, und daß schließlich die Ringelemente in dieser Lage mittels radialer Elektronenstrahlschweißung (22 bis 24) miteinander verbunden werden.

2. Einriebung zur Herstellung eines Verschlußzkörpers eines Konus-Labyrinth ventiles, wobei der Verschlußkörper mindestens zwei als Ringkonusse ausgebildete Schneiden aufweist, die beim Schließen des Ventiles mit ihren Schneidenspitzen an Flanken zvon Schneiden eines entsprechend aufgebauten Gegen-Ventilkörpers zur Anlage gelangen und so εϊηεπ labyrinthartigen Verschluß des Ventiles bewirken, und wobei ferner der Verschlußkörper aus ^einzelnen zylindrischen und mit einer konischen Schneide versehenen Ringelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich-3ung einen Bezugskörper (11) aufweist, auf den die noch nicht miteinander verbunaenen Ringelemente (9) des Verschlußkörpers (,, 7) teleskopartig ineinander liegend mit ihren Schneiden (10) aufsetzzbar sind, daß der Bezugskörper den Schneiden der ^Ringelemente des Verschlußkörpers entgegengeurichtete Bezugsschneiden (14) mit Anlagekanten (15) für die Flanken der Schneiden (10) des Verschlußikörpers aufweist, daß ferner mit dem Bezugskörper ^eme Spannvorrichtung (17) verbunden ist, die die zaufgesetzten Ringelemente des Verschlußkörpers jnit deren Schneiden (10) auf den Bezugsschneiden fj4) hält und gegen diese drückt, und daß die Einrichtung ein Schweißgerät (22) aufweist, mit dem die auf dem Bezugskörper (11) gehaltenen Ringelemente (9) miteinander verbunden werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät ein Elektronenstrahlschweißgerät (22) ist, mit dem die Ringelemente (9) des Verschlußkörpers (6, 7) in radialer Richtung miteinander verschweißt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper (11) eine Mittelsäule

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Riiigelementes (9i) entsprechenden Durchmesser aufweist, und daß mit dem oberen Ende der Mittelsäule die Spannvorrichtung (17) zum Halten und Andrücken der Ringelemente (9) gegen die Bezugsschneiden (14) des Bezugskörpers (11) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (17) mehrere Federstahlbügel (18) aufweist, mit denen die Ringelemente (9) des Verschlußkörpers (6,7) gegen die Bezugsschneiden (i4) des Bezugskörpers (11) andrückbar sind

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsl.örper (11) zumindest im Bereich der Bezugsschneiden (14) ebenfalls aus konzentrischen aneinander liegenden zylindrischen Bezugsringelementen (16) aufgebaut ist, die jeweils mit der Bezugsr-:hneide (14,15) versehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschneiden (14) im Bereich ihrer Anlagekanten (15) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.