DE3029935A1

DE3029935A1 - Regelventil mit entlastetem absperrelement

Info

Publication number: DE3029935A1
Application number: DE19803029935
Authority: DE
Inventors: Roberto Palese Bari Filidoro; Nicola Bari Sciascio di
Original assignee: Nuovo Pignone SpA
Current assignee: Nuovo Pignone SpA
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1981-03-19
Also published as: FR2465146B1; IT7925762A0; DK349680A; US4351353A; FR2465146A1; IT1123188B; DE3029935C2; IE801565L; GB2067267A; JPS5642778A; IE50311B1; GB2067267B; BE885233A; NL8004339A; LU82708A1

Description

Regelventil mit entlastetem Absperrelement

Die Erfindung betrifft Fluiddurchflußregelvenjbile.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit entlasteten Absperrventilen bzw. Schieberventilen, d.h. Ventile, bei denen das Absperrelemer-t bzw. der Schieber an beiden Endflächen mit demselben Druck beaufschlagt ist, so daß das Fluid nur gering auf 4as Absperrelement einwirkende Kräfte erzeugt. Somit können sowohl das Absperrelement als auch seine Betätigungseinrichtung unter geringen Belastungen betrieben werden. Hieraus ergibt sich, daß das Ventil extrem kompakt ausgeleg-c- und unkompliziert aufgebaut ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Ventil mit einem entlasteten Absperrelement bzw. einem Schieber koaxial zur Strömungsrichtung zu schaffen, bei dem sich das Absperrelement bzw. de Schieber und das bewegliche Betätigungselement ohne einenande zu behindern in parallelen Richtungen starr zusammengekoppelt bewegen.

Das Ventil nach der Erfindung weist im wesentlichen οin Absperrelement bzw. einen Schieber auf, der in einem zylindrischen Gehäuse gleitend beweglich ist, das mit Auslaßöffnunger versehen und koaxial zu der Rohrleitung angeordnet ist, und daß der Stopfan mit dem Schaft der Betätigungseinrichtung oder dem Stellglied - mit Hilfe eines Hebels verbunden ist.

Das Absperrelement bzw. der Schieber ist mittels Durchgangsbohrungen entlastet, die ein- und denselben Druck auf beiden

130012/0651

BAD ORIGINAL

Seiten des Schiebers bzw. des Absperrelements und an den beiden Stellen des Gehäuses, d.h. stromauf und stromab des Absperrelements , aufrechterhalten.

Ein bevorzugter Gedanke nach der Erfindung liegt in einem Regelventil zur Fluiddurchflußregelung mit einem entlasteten Absperrelement, das eir zylindrisches Führungsgehäuse bzw. eine zylindrische Führungsbuchse hat, das mit Auslaßeifnungen versehen ist und ein koaxiales Absperrelement hat, das in dem Gehäuse gleitet. Das Absperrelement ist mittels Durchgangsbohrungen entlastet, die auf den beiden gegenüberliegenden Flächen und in den beiden Stellen des Gehäuses, d.h. stromauf und stromab des Absperrelements, denselben Druck aufrechterhalten.

Das Absperrelement ist mit Hilfe eines Stellhebels starr mit dem Betätigungsschaft derart verbunden, daß sida das Absperrelenent und der Schaft in derselben Richtung unbehindert längs parallelen Achsen starr bewegen.

Diese Verbindung ist federnd nachgiebig ausgelegt, um irgendwelche Parallelitätsfehler zwischen dem Retätigungsschaft und dem Gehäuse auszugleichen, die entweder ihre Ursache in konstruktiven Mängeln oder in extremen Arbeitsbedingungen haben.

Bei einer Auslegung (Fig.4) ist der Stellhebel(2)zw3ckinäßig schwanenhalsförmig ausgebildet, um das Gewicht und die Gesaintabme^sung derselben zu begrenzen, und der Hals des Ventilskörpe-r ist im Querschnitt elliptisch.

Das Ventil hat eine universell verwendbare Auslegung und arbeitet unabhängig von der Fluidströmup.gsrichtung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte

130012/0651

BAD ORIGINAL

Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 und 2 schematische Ansichten zweier Aus-

führungsformen des Ventils nach d& Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Pohnittansicht de

Absperrelements beim Ventil nach d Erfindung,

Fig. 4A bis 4D vier verschiedene Arbeitsstellunge

des Ventils nach der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Ver

deutlichung der möglichen Einbaulagen des Ventils nach der Erfinde

Fig. 6 eine vergrößerte Ausschnittsansicl

des Ventils nach Fig. 1 oder 2,

Fig. 7 eine Fig. 6 ähnliche Ansicht eine:

alternativen Ausführungsform eine: Dichtung im Bereich des Schafts d< Betätigungseinrichtung,

Fig. 8 eine schematische Ansicht zur Ver

f'.cutlichung der Verbindung zwisch aem Stellhebel und dem Betätigung schaft,

Fig. 9 und 10 schematische Ansichten zweier kon

struktiver Auslegungen des Ventil körpers,

Fig. 11 eine schematische Ansicht einer

130012/0651

BAD ORIGINAL

speziellen Auslegung mit einer sehr wirksamen Abdichtung,

Fig. 12 eine scheuiatische Ansicht einer

Ausführungsform cLps Gehäuses für clon Hochtemperaturbetrieb, und

Fig. 13 eine weitere schematische Ausle

gungsform eines Gehäuses für den Hochtemperaturbetrieb.

Nach den Fig. 1 und 2 ist der Schieber bzw. das Absperrelement 1 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und wird mittels j eines Hebels 2 verstellt, mit dem es mit Hilfe einer Einrichtung 3 verbunden ist, die in einem Gehäuse 4 gleitet.

Das Gehäuse 4 hat eine im wesentlichen zylindrische Form und ist mit Öffnungen versehen, die symmetrisch längs der Zylinderfläche angeordnet sind, um eine Verbindung zwischen dem Vontileinlaß und -auslaß herzustellen. Bei der Bewegung des Absperrelements werden diese Öffnungen verdeckt und geöffnet, um hierdurch den Durchfluß zu regeln.

Nach Fig. 3 ist das Absperrelement 1 .Tilt einem Hohlraum orthogonal zu seiner Achse versehen, der zur Aufnahme der Verbindungseinrichtung 3 dient, und ferner ist wenigstens eine Durchgangsbohrung 5 vorgesehen, um die Stelle 6 mit ier Stelle 7 zu verbinden, um an beiden Stellen denselben Druck aufrechtzuerhalten.

Das Gehäuse 4 ist mit einem einzigen Sitz 8 versehen, der einen Fluidaustritt verhindert oder weitgehend minimal hält, wenn das Ventil geschlossen ist, und ferner ist ein Dichtungsring 9 vorgesehen, der einen Fluidaustritt zwischen den stromauf-

130012/0651

BAD ORIGINAL

wärtigen und stromabwärtigen Abschnitten über die Ausgleichs· bohrungen verhindert.

Das äußere Ende des Gehäuses ist mit einer konischen Ablenkeinrichtung versehen, während das andere Ende des Gehäuses ii einen Tragbund übergeht, der zur Absützung an dem Körper 17 dient.

Die dem Sitz zugewandte Stirnfläche des Absperrelements ist i Profil konisch, und der Rand der Gehäuseöffnungen ist abgerundet. Durch diese Auslegung wird ein Druckabfall verminderi und es werden Nachteile vermieden, die auf unregelmäßige durchgehende Strömungen zurückzuführen sind.

Bei den Ausführungsformen wird die Verbindung 3 zwischen dem Hebel und dem Absperrelement mit Hilfe von zwei Kugeln erreicht, die mittels eines Begrenzungsstifts blockierbar sind. Der Punktkontakt zwischen dem Hebel und dem Absperrelement ge währleistet eine exakte Gleitbewegung des Absperrelements in dem Gehäuse, stellt darüberhinaus ein besseres Aufliegen des Absperrelements auf dem Sitz sicher, wenn das Ventil geschlos sen ist. Aus Gründen einer vereinfachten Auslegung .tnd eines vereinfachten Aufbaus ist der Stellhebel 2 zweckmäßigerweise in Form eines Schwanenhalses ausgelegt.

Der Stellhebel 2 ist mit dem Betätigungsschaft 10 über einen konischen, geteilten Ring 11 verbunden, der mittels einer Rin mutter sicherbar ist, die auf den konischen Ring auJ^eschraub werden kann.

Die Verbindung zwischen dem Betätigungsschaft und dem 'Absperr· element ist sowohl hinsichtlich der Vermeidung der Auswirkungen von möglichen Parallelitäxsfehlern zwischen der Betätigungs schaftachse und der Achse des Absperrelements und hinsichtlich des Ausgleichs von Parallelitätsfehlern in den V/an-

130012/0651

BAD ORIGINAL

düngen des radialen Hohlraums in dem Absperrelement zweckmäßig.

Wenn der Hebel federnd nachgiebig ist, dämpft und absorbiert eine solche Verbindungsart auch Beanspruchungen bei Übergangszuständen der Strömungsgeschwindigkeit aer durch das Ventil gehenden Fluide.

Ein wesentliches Merkmal des Ventils nach der Erfindung liegt in der Tatsache,daß es keine Flansche zur Verbindung mit der Rohrleitung hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung kann das Ventil zwischen Gegenhaiteflanschen der Rohrleitung mit Hilie von federnd nachgiebigen, stangenförmigen Ve-rbindungselementen und unter Zwischenschaltung von geeigneten Dichtungen eingespannt werden. Durch diese Art und Weise d.sr Montage werden die Beanspruchungen vermindert, denen der Körper aufgrund der Wirkung des Drucks ausgesetzt ist.

Ferner vereinfacht diese Konstruktion auch dio Auslegungsform der Gußstücke, die zur Herstellung des Körpers erforderlich sind. Ferner werden auch das Gewicht und die Gesamtabmessungen des Ventils reduziert.

Aufgrund der Symmetrie der Kappe kann die Betätigungseinrichtung parallel zur Rohrachse auf beiden Seiten der K?ppe angeuracht werden, so daß die Betätigungseinrichtung hii-jichtlich ihrer Betätigungsweise von "Luft abgesperrt" zu "Luft offen" umgekehrt werden kann.

Da das Ventil unabhängig von der durch den Ventilkörper gehenden Fluidströmangsrichtung betrieben werden kann, sind vier Arbeitsstellungen möglich, die beispielsweise in Fig. 4 gezeigt sind:

130012/0651

BAD ORIGINAL

Fig. 4A: Luft offen . - Durchfluß abgesperrt

Fig- 4B: Luft abgespert -'Durchfluß abgesperrt

Fig. 4C: Luft offen » Durchfluß offen

Fig. 4D: Luft abgesperrt - Durchfluß- offen

Aufgrund dieser Eigenschaf te*?, des Ventils,und insbesondere der Tatsache,daß seine Ge samt abmessungen und sein Gewicht kleiner als bei entsprechend ausgelegten üblichen Ventilen sind, kann das Ventil in irgendeiner beliebigen Lage in der Rohrleitung eingebaut werden, was schematisch anhand von Fig. 5 verdeutlicht wird.

Das Ventil kann in zxvei Versionen hergestellt werden.

Bei der ersten Version nach Fig. 1 wird die Dichtung zur Aussenseite zwischen dem Schaft 10 und der Kappe 18 durch einen Satz von Dichtungsringen 12 hergestellt, während di'2 andere Seite der Kappe durch einen Gewindestopfen 13 verschlossen ist.

Bei der zweiten, schenatisch in Fig. 2 gezeigten Version wird die Abdichtung nach außen auf beiden Seiten der Kappe 18 mit Hilfe von zwei Sätzen von Dichtungsringen 12 erreic/'t.

Bei dieser Ausle,50ing ist der Betätigungsschaft 10 zweckmäßig bezüglich der Druckbelastung durch das durchgehende Fluid ausgeglichen bzw. entlastet.

Hierdurch können die Bearbeitungsbeanspruchungen in der Betätigungseinrichtung weitgehend minimalisiert und die Abmessungen weitgehend verringert werden.

Bei der zuletzt genannten Version kann der Schaft auf das gegenüberliegende Ende der Betätigungseinrichtung aufgeschraubt werden, um eine manuell betreibbare Betätigungseinrichtung anbringen zu können, die eine Nabe 15, die in Eingriff mit einem

130012/0651

BAD ORIGINAL

zur Betätigung dienenden Handrad 14 steht, das Drucklager 19, das die Reibung herabsetzt ν\ιά die mechanische Begrenzungsschraube 20 mit ihrer Kontermutter 21 umfaßt.

Bei beiden gezeigten Versionen ist die Überwurfmutter in Form einer mit einer Bohrung versehenen Ringmutter ausgelegt, die über Anpaßringe, die in Fig. 6 gezeigt sind, eine Druckkraft, ausübt.

Alternativ kann die Abdichtung nach außen durch eine extrahierbare Überwurfdichtung erreicht werden, die in Fig. 7 gezeigt ist.

Die Dichtungskammer ist in einer zylindrischen Buchse 22 vorgesehen, die in die Kappe 18 eingeschraubt ist, um den Satz von Dichtungsringen 12 aufzunehmen, die zwischen der Gleithülse 24 für den Schaft 10 und der Überwurfmutter 16 eingespannt sind.

Die Dichtung zwischen der Kappe und der Buchse wird von einer Dichtungspackung 23 gebildet.

Die Verbindung zwischen dem Stellhebel und dem Betätigungsschaft kann auch, wie in Fig. 8 gezeigt, ausgelegt sein.

Diese Verbindung wird mit Hilfe eines zwei Hälften 11 umfassenden konischen Rings erreicht, der auf einem Vorsprung des Schafts 10 angebracht ist. und mittels einer Mutter 25 und einer Kontermutter 26 festgelegt ist, die auf einem mit Gev/inde versehenen Abschnitt des Schafts aufgeschraubt sind.

Die beiden konstruktiven Versionen des Ventilkörpers sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt.

Bei der in Fig. 9 gezeigten Version ist der Ventilkörper ähn-

130012/0651 _MA1

BAD ORIGINAL

lieh einem Zylinder ausgelegt, der die von Flanschen gebil Verbindung an der Seite zur Verbindung mit der Kappe trägt

Die glatte Fläche für die Dichtungspackung und die mit Gew versehenen Bohrungen zur Aufnahme der Fixierelemente sind > dem .flachen Abschnitt vorgesehen. Bei der in Fig. 10 gezeij Version bildet die Kappe mit dem Ventilkörpe^ ein Stück un< wird mit Hilfe eines Flanschrohr .teils verschlossen.

Der Hals des Ventilkörpers ist zweckmäßigerweise elliptisch um zu erreichen, daß der Stellhebel und die federn!nachgiel: Verbindung in Form von stangenförmigen Verbindungselementer zwischen den zur Montage dienenden Rohrflanschen' unter Erzi lung einer weitgehend minimalen Gesamtabmessung beweglic sind.

Bei der speziellen, in Fig. 11 gezeigten Auslegungsform ist in das Gehäuse 4 eingesetzte Sitz 8 mit. einem federnd nacligii bigen Einsatz versehen, der in einen entsprechend ausgebild* ten Hohlraum gedrückt wird, um eine zuverlässige Abdichtung im geschlossenen Zustand des Absperrelements zu gewährleiste

Das Absperrelement ist so ausgebildet,.daß es zuerst auf dei federnd nachgiebigen Einsatz (weiche Dichtung) und dann auf den Sitz (metallische Dichtung) trifft, um den Einsatz zu schützen bzw. zu sichern.

Bei hohen BetriebstemperatUx-en kann das Cshäuse ^T*ie in Fig. gezeigt ausgebildet sein.

Die Dichtung zur Entlasung des Absperrelements wird von eine: geteilten Ring 9 gebildet, der für einen ständigen Hochtemperaturbetrieb geeignet ist.

Der Sitz bildet mit dem Gehäuse 4 ein Stück, das an dem dem

130012/0651

Bund gegenüberliegenden End? offen ist, der den Sitz mit dem Körper verbindet, und der durch eine mit Gewinde versehene Abdeckung 27 verschlossen ist, die an einer äußeren Ablenkeinrichtung vorgesehen ist.

Die Abdichtung zwischender Abdeckung und dem Gehäuse wird von einer Dichtung 28 gebildet.

Das Absperrelement 1 ist zweistückig ausgelegt, um den Hohlraum zur Aufnahme des Dichtungsrings 9 zu bilden.

Für das Betreiben unter hohen Temperaturen oder für einen Betrieb mit zuverlässiger Abdichtung ist das Gehäuse wie in Fig. 13 gezeigt ausgelegt. Der eingesetzte Sitz 8 und die Fläche des Absperrelements 1, die dem Sitz zugewandt liegt, sind auf dieselbe Art und Weise, wie in Fig. 11 gezeigt, ausgelegt.

Im Gegensatz hierzu ist das Gehäuse A- zweiteilig ausgelegt und mittels einer mit Gewinde versehenen profilierten Kappe 27 verschlossen.

Die Dichtung^ zwischen der Kappe und dem Gehäuse wird von einer Dichtungspackung 28 gebildet.

Die wesentlichen Merkmale des Ventils nach der Erfindung erge be-n sich aus der vorstehenden Beschreibung.

Es ist ersichtlich, daß der Durchfluß durch das Ventil einem geringeren Druckabfall als bei bekannten Ventilen ausgesetzt ist, so daß man einen hohen Durchsatzkoeffizienten erhält.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der zur Verstellung des Ventilabsperrslements dienende Servomotor eine wesentlich geringere Leistung und somit eine wesentlich kleinere Gesamtab-

130012/0651

BAD ORIGINAL

messung haben kann.

Ferner ist die Wahl der Vent übe tat j jung keiner Beschränkung unterworfen, und das Ventil kann elektrisch, pneumatisch odi auf irgendeine ander'e Art und Weise betätigt werden.

Dadurch, daß das Absperrelement bei seinem Bewegungsweg nur auf Widerstände in Form von Reibung zwischen dsm Absperrelement und dem Gehäuse trifft, und da das Absperrelement in a.'. len Stellungen durch das Gehäuse geführt ist, wird erreicht daß das Ventil aus Halbzeugen bzw. vorerzeugten,Produkten m: kleiner Stärke und geringem Gewicht hergestellt sein kann.

Im Vergleich zu bekannten Ventilen mit üblicher Bauart kann das Ventil nach der Erfindung mit einer Gewichtsersparnis ausgelegt werden, die 50% bei ein- und demselben Leistungsv« halten überschreiten kann.

Demnach ist das erfindungsgeuäße Ventil kostengünstiger.

Aufgrund der verschiedenen Einbauarten, der möglichen Strömungsrichtungen und der Beaufschlagung durch Luft ist das dargestellte und beschriebene Ventil universell verwendbar.

130012/0651

BAD ORIGINAL

J5r

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

M..' Regelventil mit entlastetem Absperrelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung koaxial zum Absperrclemont (1) · und entweder in derselben oder in der entgegengesetzten Richtung zur Bewegung des Absperrelements (1) verläuft, das in einem koaxialen Gehäuse (4) gleitet, und daß die Translationsbewegung des Absperrelements (1) von einem Betätigungsschaft (10) mittels eines federnd nachgiebigen Stellhebels (2) bewirkt wird.

2, Regelventil mit entlastetes Absperrelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (1) und der Betätigungsschaft (10) parallele, geradlinige Translationsbewegungen in derselben Richtung ausführen.

130012/0651 _DAn"

BAD ORIGINAL

— 2 —

3. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (3) zwischen dem Stellhebel (2) und dem Absperrelement (1) in einem radialen Hohlraum in dei Absperrelement (1) untergebracht ist.

4. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach Anspruc] 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (3) zwisc] dem Stellhebel (2) und dem Absperrelement (1) mittels eines punktförmigen und sphärischen Kontakts erreicht wird.

5. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d< der Betätigungsschaft (10) im Verhältnis zu der Druckbeanspruchung durch das Fluid vollständig entlastet bzw. ausgeglichen ist.

6. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d£ die Aufnahmekammer einsetzbar und herausnehmbar ist.

7· Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d£ die Verbindung (3) zwischen dem o;ellhebel (2) und dem Betätigungsschaft (10) mittels eines in zwei Hälften (1' ausgebildeten konischen Rings erreicht wird.

8. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, de der Vent.ilkörper in einem Stück mit der Kappe (18) gegossen ist, der mittels eines Flanschrohlings verschlossen ist.

9. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem

130012/0651

BAD ORIGINAL

der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (8) mit einem federnd nachgiebigen Einsatz zur Sicherstellung einer zuverlässigen Dichtung versehen ist (Fig. 11).

10. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (8) mit dem Gehäuse (4) ein Stück bildet, das durch eine mit Gewinde versehene Abdeckung (27) verschlossen ist, die mit einer Ablenkeinrichtung versehen ist, die die Anbringung eines hochtemperaturbeständigen Ausgleichsrings ermöglicht (Fig. 12).

11. Regelventil mit entlastetem Absperrelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (8) mit einem federnd nachgiebigen Einsatz zur Sicherstellung einer zuverlässigen Abdichtung verseher· ist, und daß das Gehäuse (4) zweiteilig mit einer mit Gewinde versehenen, profilierten Abdeckung (27) ausgelegt ist, um eine Anbringung eines temperaturbeständigen Ausgleichsrings zu ermöglichen (Fig. 13)·

130012/0651

BAD ORIGINAL