DE3219309A1

DE3219309A1 - Ventil mit einem ventilverschluss

Info

Publication number: DE3219309A1
Application number: DE19823219309
Authority: DE
Inventors: Philip John Westerly R.I. Dorrian; Carl Francis Warwick R.I. Livorsi; Lawrence Francis Weekapaug R.I. Struzik; Joseph Albert Wucik, Jr.
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: Edison International Inc
Priority date: 1981-05-28
Filing date: 1982-05-22
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2101278A; GB2101278B; CA1208191A; MX159596A; JPS5830564A; IT8221483A0; IT1201091B; FR2506884A1; FR2506884B1

Description

Deutsche ITT-Industries GmbH
Fre i bürg

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Ventil mit einem Venti1verschluß

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilverschluß für einen ringförmigen Venti1 körper, der eine Ventilkammer bildet, einem Ventilverschlußglied , das in der Ventilkammer zwischen einer offenen und einer ge-C5 schlossenen Stellung bewegbar ist und einem ringförmigen Sprengring, der an dem Ventilkörper befestigt ist und mit diesem einen ringförmigen Spalt bildet.

Durch die US-Patentschrift 3.563.510 (Priese) ist eine Dichtung bekannt, in der ein O-Ring aus Gummi oder aus

elastomeren Material oder eine schraubenförmig gewundene Feder aus Runddraht das innere Glied bildet. Bei einer anderen Variante dieser Ausführung wird eine Flachdrahtfeder verwendet, die als inneres Widerstandsglied dient und zwischen zwei Schenkeln des äußeren Gliedes

in dem Ventilkörper verklemmt ist. Zwei Schenkel des äußei ^n Gliedes weisen ein Abstandshalteglied zwischen diesen auf, um eine Lagerfläche zu bilden, die einer radialen Bewegung des inneren Gliedes nach außen widersteht, wenn die Venti1scheibe schließt.

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Diese Art von Dichtung ist in Ventilen enthalten, die von aer Duriron Company Inc., Cookeville, Tennessee, unter dem Namen "Big Max" verkauft werden.

Eine andere Art von Dichtung verwendet ein Dichtglied,

das in einem Hohlraum eines Venti1 körpers "schwimmt" und ein Unterstützungsglied in dem Hohlraum aufweist, das das "schwimmende" Glied radial nach innen gegen die Ventilscheibe drückt. Die US-Patentschriften 3.282.558

(Swain), 3.497.178 (Priese), 3.642.248 (Benware),

3.986.699 (Wucik Jr.), 4.088.299 (Maciu1aitis),4.113.268 (Simons), 4.130 285 (Whittaker), 4.165.859 (Maciulaitis) und 4.194.749 (Bonafous) beschreiben Dichtungen, die diesen Ausführungen ähnlich sind. Durch diese Druck-

Schriften sind verschiedene Ausführungen von Unterstützungsglieder bekannt geworden, beispielsweise in der Ausführung von Benware ein 0- Ring, der durch Druck auf den Querschnitt desselben deformiert wird, wenn der Systemdruck in den Hohlraum eindringt und sich gegen

das Dichtglied drängt, um dieses radial nach innen gegen die Venti1scheibe zu drücken. Es ist bekannt, daß die Dichtung, die in der Druckschrift von Benware dargestellt und beschrieben ist, auch ein Unterstützungsglied aufweist, das aus einer Flachdraht- Feder besteht.

Die Flachdraht- Fedar baut einen Widerstand auf gegen das radiale Drängen des "schwimmenden" Gliedes nach außen durch ein Reagieren gegen den Boden des Hohlraumes, wodurch das "schwimmende" Glied gegen die Ver.tilscheibe gedruckt bzw. gehalten wird. Die in der Druck-

schrift von Bonafous dargestellte und beschriebene Dichtung wirkt auf eine ähnliche Weise, aber sie verwendet eine Feder aus Runddraht anstelle einer Feder aus Flachdraht. Die Druckschrift von Benware und andere von diesen Druckschriften, so z.B.die Whittaker Druck-

schrift, zeigen auch eine bandartige Feder als Unterstützungsglied. Die bandartige Feder erzeugt einen

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Band- oder Ringdruck in dem Dichtglied, der dieses gegen die Venti1 scheibe presst, was allgemein eine Dichtwirkung erzeugt. Dieser Druck ist unterschiedlich gegenüber dem Druck, der auf den Querschnitt des Unter-Stützungsgliedes wirkt, das sich gegen diesen Druck wi dersetzt.

Eine letzte hier anzuführende Art verwendet ein Dichtglied, das einen Schenkel aufweist, der in dem Ventilkörper gehalten wird. Dabei bilden das Dichtglied und
der Ventilkörper einen Hohlraum. Im allgemeinen, aber nicht immer, ist in dem Hohlraum ein Unterstützungsglied angeordnet.

In den US-Patentschriften 2.988.320 (Kent), 3.260.496
(Borcherdt), 3.734.457 (Roos), 4.005.848 (Eggleston)

und 4.044.944 (Priese) und auch in der "206 Ventil-

serie", die von Royal Industries in Santa Ana, Kalifornien, hergestellt wird, sind Ausführungen gezeigt, die den bisher beschriebenen ähnlich sind. Die Druckschrift von Kent und Priese zeigen eine Runddraht-

Bandfeder, die einen Band- oder Ringdruck in der Scheibe erzeugt und das Dichtglied radial nach innen drückt. In der Druckschrift von Roos sind Reifen bzw. Ringe aus Flachmetall für denselben Zweck verwendet. In der Druckschrift von Eggleston wird die Verwendung einer

Bandfeder aus Runddraht beschrieben, die in dem Hohlraum als Drehpunkt angeordnet ist, um den sich das Dichtglied biegen kann, wenn ein Systemdruck anliegt. Auf diese Weise wird das Dichtglied an die Ventilscheibe gedruckt.

Die typische Struktur zum Halten ringförmiger Dichtungen an entsprechender Stelle, ähnlich jenen, die für Schmetter1ingsventi1e verwendet werden, bestehen aus

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einem Klemmring, der gegen den Ventilkörper gehalten wird. Die Dichtung ist in einem kreisrunden Spalt angeordnet, der von dem Ventilkörper einerseits und dem Sprengring andererseits gebildet wird. Der Ventilkörper weist Flansche auf, die zum Verbinden des Ventils mit Flanschen der Strömungsmittelleitungen dienen.

Im Stand der Technik wird der Sprengring am Ventilkörper durch Schrauben oder Bolzen gehalten, die axial angeordnet sind und durch den Sprangring und den Ventilkörper hindurchgehen. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in der Druckschrift von Brodway dargestellt.

Alle aufgeführten, bekannten Ventilarten mit den unterschiedlichsten Ventilverschlüssen weisen Unzulänglichkeiten im Hinblick auf die Herstellungstoleranzen und die unweigerlich im Betrieb hinzukommenden Abnützungserscheinungen auf, was zur Folge hat, das solche Ventile nach relativ kurzem Einsatz Undichtheiten aufweisen. Dies wird teilweise noch durch den Systemdruck begünstigt, der je nach Ventilart und -einsatz von unterschiedlichen Seiten aus einwirkt und auch Druckunterschiede aufweisen kann.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung ein Ventil mit einem Venti1verschl uß für einen ringförmigen Ventilkörper zu schaffen, das gegenüber den bekannten Ventilen mit Ventilverschlüssen im Hinblick auf den Ausgleich von Herstellungstoleranzen, Abnützungserscheinungen während des Betriebes und der Auswirkungen von Druckunterschieden in der Strömungsmittelzu- oder -ableitung bezüglich der Dichtqualität verbessert ist.

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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Dadurch wird der große Vorteil erreicht, daß das Venti 1verschlußglied und die Dichtfläche im geschlossenen

Zustand des Ventils durch entsprechende Beweglichkeit des die Dichtfläche enthaltenden Ventilsitzgliedes vorhandenes Spiel oder Einwirkungen durch Druckunterschiede ausgleichen kann, ohne daß der innige Kontakt zwischen der Dichtfläche und dem Verschlußglied abreißen

kann oder zu Undichtheiten führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt :

Fig. 1 einen Venti1versch1uß nach der vorliegenden Erfindung, entlang des Venti1 schaftes geschnitten gezeichnet,

Fig. 2 einen Venti1versch1uß nach Fig. 1, entlang der Linie II-II in Fig. 1 geschnitten gezeichnet,

Fig. 3 ein Detail des Venti1 Verschlusses nach der vorliegenden Erfindung, in der Offenstellung des Ventils gezeichnet, geschnitten dargestellt,

Fig. 4 eine Interferenzpassung zwischen der gestrichelt dargestellten Venti1 scheibe und dem Verschlußstück nach der vorliegenden Erfindung, das in der Offenstellung des Ventils dargestellt ist, geschnitten gezeichnet,

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Fig. 5 ein Detail eines offen schraubenförmig gewundenen, aus federndem Flachmaterial bestehendes Stützgliedes, das in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6 ein Detail des Verschlusses, dargestellt in den relativen Positionen des Ventilteils und des Verschlusses nach der vorliegenden Erfindung, wenn die Venti 1 scheibe geschlossen ist und zwar
in ausgezogenen Linien, wenn kein Systemdruck anliegt, und in gestrichelten Linien, wenn in der Darstellung in Fig. 6 ein Systemdruck von rechts nach links anliegt, geschnitten gezeichnet ,

Fig. 7 ein Detail des Verschlusses, dargestellt in den relativen Positionen des Ventilteils und des Verschlusses nach oer vorliegenden Erfindung wenn die Venti1 scheibe geschlossen ist und ein Systemdruck in der Darstellung in Fig. 7 von

links nach rechts anliegt, geschnitten gezeichnet .

Fig. 1 und 2 zeigen ein Schmetterlingsventil 10, das aus einem Ventilkörper 12 besteht, der eine Ventilkammer 14 bildet. Der Ventilkörper 12 weist einen Schaft

16 auf, der in dem Ventilkörper 12 drehbar montiert ist. An dem Schaft 16 ist eine Vent i 1 scheibe 18 durch Stifte 19 oder in anderer geeigneter Weise befestigt. Die Venti1 scheibe 18 wirkt als ein Venti1versch1ußkörper, der durch Drehung des Schaftes 16, wie in Fig. 2

dargestellt, geöffnet oder geschlossen wird.

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ψ. Fig. 2 zeigt einen Doppel versatz, wie er bei solchen | Ventilen verwendet wird. Erstens ist die Fläche der rf

ύ Ventilscheibe 18 axial versetzt von der Mittellinie des I

Venti1schaftes 16. Zweitens ist der Ventilschaft 16, %

wenn auch nur wenig - nach oben oder nach unten, wie in £

Fig. 2 angedeutet ist - versetzt gegenüber der Mittel- S

linie der Ventilkammer 14. Der erste Versatz bewegt die |

Venti1scheibe 18 deutlich aus ihrem Verschluß in alle |

Offenstellungen. Ohne den ersten Versatz wurden die I

Teile des Verschlusses, bei denen die Venti1scheibe 18 I

nahe dem Ventilkörper 12 an dem Schaft 16 befestigt | sind, einer Reibung und übermäßigen Abnutzung unterwor- f fen sein. Der zweite Versatz wirkt auf den letzten Teil ;j der Bewegung der Ventilscheibe 18, sobald sie sich der I:

Schließstellung nähert, so daß sie axial zu der Ventil- ^? kammer 14 ist. Die Geometrie des Doppel Versatzes ist ;_:i dem Fachmann vertraut und ist im besonderen ein Vorteil i im Zusammenhang mit dem Verschluß nach der vorliegenden
Erfindung. Ein Vorsprung 20 begrenzt die Drehung und

legt die Geschlossenstellung der Venti1scheibe 18 fest.
Der Vorsprung 20 ist in den Ventilkörper 12 einbezogen
und so bearbeitet, daß er eine präzise Positionierung
der Venti1scheibe 18 in der Geschlossenstellung ergibt. |

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Schaft 16 in Naben f

21 mit Verschlüssen und Dichtungen 22 montiert, um
rings um den Schaft 16 eine " Undichtheit der Ventilkammer 14 auszuschließen. Die Naben 21 sind ein in den
Ventilkörper 12 integriertes Teil. Der Ventilkörper 12
weist auch ringsherum sich erstreckende Befestigungsflächen 24 auf. In den Befestigungsflächen 24 sind Bohrungen (nicht dargestellt) angeordnet, damit an den

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Ventilkörper 12 die Flansche von Rohren P befestigt werden können, die die Leitungen für die Flüssigkeit bzw. das Strömungsmittel bilden.

In einer rund herumführenden Auskehlung an der einen
Seite des Ventilkörpers 12 ist ein Sprengring 26 angebracht. Der Sprengring 26 hält einen Venti1verschluß 100 an seinem Platz, der einen bestimmten Aspekt in der vorliegenden Erfindung einnimmt. Der Venti1verschluß 100 arbeitet mit der Venti1 scheibe 18 zusammen, wenn
die Venti1scheibe 18 geschlossen ist, um einen Fluß durch die Strömungsmittelleitung zu verhindern.

Fig. 3 zeigt die Beziehungen zwischen dem Ventilkörper 12, dem Sprengring 26 und verschiedenen Befestigungsmitteln, in vergrößerter Darstellung. Die in Fig. 3
dargestellten Teile sind geschnitten gezeichnet und zwar radial an einer Stelle am inneren Umfang des Ventilkörpers 12.

Der Venti1 Verschluß 100 besteht aus einem kreisrunden Ventilsitzglied 102, das aus einem relativ harten, aber

noch flexiblen Material hergestellt ist, wie z.B. Teflon, einem synthetischen Harzpolymer. Das Ventilsitzglied 102 ist im Querschnitt U-förmig mit zwei Schenkeln 104 und 106 und einem Krümmungsteil 108 ausgebildet, das die beiden Schenkel 104 und 106 miteinander

verbindet. Das Krümmungsteil 108 schließt eine Verlängerung 110 ein, die radial nach innen in die Ventilkammer 14 vorsteht. Die Verlängerung 110 ist begrenzt durch eine kreisförmige Dichtfläche 112, die beim Schließen des Ventils mit der äußeren Fläche der Ven-

tilscheibe 18 zusammenwirkt. Wie die gestrichelten

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Linien in Fig. 4 zeigen, bildet das Ventilsitzglied 102 mit der Venti1 seheibe 18 eine Überlagerungspassung, wenn die Venti1 scheibe 18 sich in ihrer Geschlossenstellung befindet. Der Ventil Verschluß 100 besteht auch aus einem kreisrunden, im Querschnitt zusammendrückbaren Stützglied 114. Der Ventilkörper 12 und der Sprengring 26 bilden einen kreisrunden Spalt 116, in dem der Venti1verschluß 100 angeordnet ist. An dem Schenkel 104 des Ventilsitzgliedes 102 ist ein Verankerungsmittel 118 ausgebildet, das in dem in den Ventilkörper 12 eingebauten Zustand zwischen der den Spalt 115 bildenden Wand des Ventilkörpers 12 und dem Sprengring 26 eingeklemmt ist, um das Ventilsitzglied 102 in der Ausnehmung 116 zu halten. Der Ventilkörper 12 weist Auszackungen an der axialen Fläche auf und zwar an der Stelle, an der der Schenkel 104 zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Sprengring 26 eingeklemmt ist. Der axiale Abstand zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Sprengring 26 an der Stelle, an der der Schenkel 104 eingeklemmt ist, ist kleiner als die axiale Dicke des Schenkels 104 an dieser Stelle. Der Sprengring 26 weist einen Vorsprung 120 auf, damit sich weiterhin der axiale Abstand zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Sprengring 26 an dieser Stelle vermindert.

Wenn der Sprengring 26 axial gegen den Ventilkörper 12 gedrückt wird, bewirkt der Vorsprung 120 einen Kaltfluß des Materials des Schenkels 104 radial nach außen von dem Vorsprung 120 weg und unterstützt den Kaltfluß des Materials des Schenkels 104 in die Auszackungen an der entsprechenden Wandung des Venti1 körpers 12.

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Das Ventilsitzglied 102 wird auf diese Weise sicher in der Ausnehmung 116 gehalten und der so eingeklemmte Schenkel 104 wirkt als sekundäre Dichtung, um sicherzustellen, daß in der Geschlossenstellung der Ventilscheibe 18 kein Strömungsmittel durch den Verschluß 100 fließt.

Die prinzipielle Kraft, die den Sprengring 26 axial gegen den Ventilkörper 12 drückt, wird durch das eintretende axiale Zusammenpressen erzeugt, wenn der Ven-

tilkörper 12 auf beiden Seiten zwischen den Rohren P verschraubt ist. Es ist aber, wie auch immer notwendig, den Ventilkörper 12 und den Sprengring 26 in relativer Postion mit dem Verschluß 100 in ihrer geeigneten Stellung zu halten, bevor das Ventil in die Strömungsmit-

telleitungen P eingesetzt wird. Zu dem Sprengring 26 hinzugefügte Mittel verrichten diese Aufgabe.

In der Vormontage wird diese Stellung durch Stellschrauben 200 erreicht, deren Achsen radial angeordnet sind. Eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen radial

sich im gleichen Abstand voneinander erstreckenden Bohrungen 202 sind über den Umfang des Vent i 1 körper s 12 verteilt, die die Stellschrauben 200 aufnehmen. Der Sprengring 26 enthält eine gleiche Vielzahl von konischen Sackbohrungen 204, die auf die mit Gewinde verse-

henen radialen Bohrungen 202 ausgerichtet sind. Die Stellschrauben 200 weisen ein konisches Ende 206 auf, das mit einer geneigten Seite der Sackbohrungen 204 zusammenwirkt, um den Sprengring 26 axial nach rechts zu drücken, wie in Fig. 3 dargestellt, wenn die Stell-

schrauben 200 radial in die Bohrungen 204 hineingeschraubt werden. Diese dem Sprengring 26 beigefügten

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Mittel, anstelle von Axialbohrungen durch den Sprengring, wie sie bei bekannten Anordnungen Verwendung finden, erläutern einen leichteren, vorbereitenden Zusammenbau des Ventilkörpers 12 und des Sprengringes 26.

Durch das Weglassen der axialen Bohrungen durch den Sprengring 26 wird eine potentielle Ursache von Undichtheiten beseitigt. Auch kann diese Anordnung irgendeine Anzahl von solchen beigefügten Mitteln enthalten; es ist herausgefunden worden, daß bereits die

Anzahl vier ausreicht, um zu akzeptablen Ergebnissen zu gelangen.

Fig. 3 und 4 zeigen den Verschluß 100 in der Stellung, wenn das Ventil offen ist. Der kreisrunde Spalt 116, geformt durch den Venti !körper 12, und der Sprengring 26 sind in der Querschnittsform im allgemeinen gleich zu der Form des kreisrunden Sitzgliedes 102. Der kreisrunde Spalt 116 verringert sich axial zu einer sich umfänglich erstreckenden Öffnung.

Die radiale Verlängerung 110 des Krümmungsteiles 108
ragt durch diese Öffnung in die Ventilkammer 14 hinein. Das Sitzglied 102 teilt den Spalt 116 in eine erste axiale Seite 122 und eine zweite axiale Seite 124, von denen beide in Strömungsmittelverbindung in der Ventilkammer 14 sind. Der Spalt 116 beinhaltet eine radial
einwärts gelegene flächenhafte Schulter 126, die mit den Schenkeln 104 und 106 und dem Krümmungsteil 108 eine kreisrunde Ausnehmung 128 bildet. Die kreisrunde Ausnehmung 128 ist im wesentlichen radial fluchtend mit
der kreisrunden Dichtfläche 112 ausgebildet. Die radial
einwärts gehenden flächenhaften Wände der Ausnehmung 128, die durch das Sitzglied 102 gebildet wird, ist im

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Querschnitt rund und stimmt mit der äußeren Fläche des Stützgliedes 114 überein. Die Ausnehmung 128 ist in Strömungsmitteldruckverbindung mit der zweiten axialen Seite 124 des Spaltes 116. Die kreisrunde Dichtfläche
112 weist eine Fläche 130 auf einer axialen Seite der Dichtfläche 112 auf.

Fig. 5 zeigt als Einzelheit ein Teil des bevorzugten im Querschnitt zusammendrückbaren Stüztgliedes 114. Das Stützglied 114 besteht aus einem schraubenförmig gewun-

denen, metallischen, aus Flachdraht oder Flachmaterial hergestellten, federnden Element. Rostfreier Stahl oder eine unter der Bezeichnung "Hasteloy" bekannte Legierung ist das bevorzugte Material wegen ihres Widerstandes gegen Verschlechterung der Federeigenschaft,

die durch eine Vielzahl von Einflüssen erfolgen kann.

Die Steigung der Feder ist größer als die Breite des Flachdrahtes, so daß da Zwischenräume zwischen den aufeinanderfolgenden Abschnitten der Drahtwindungen sind. Solch eine "offen-schraubenförmige" Gestaltung ge-

stattet es, daß das Strömungsmittel frei um dieses herum und durch das Stützglied 114 fließen kann und auf diese Weise wird der Strömungsmitteldruck übertragen. Wenn der Querschnitt des Stützgliedes 114 in einer Richtung zusammengedrückt wird, so bewirkt dies eine

Ausdehnungsreaktionskraft quer zur Druckkraft. Eine Feder aus "Flachdraht" ist aus einem Streifen von im Querschnitt rechtwinkligen Federmaterial geformt, das leichter als anders ausgebildete Querschnittsformen solch eine Druckkraft in eine quer dazu liegende

Ausdehnungsreaktionskraft umformt.

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Der Betrieb der Venti1 dichtung nach der vorliegenden Erfindung ist am besten aus den Darstellungen der Fig. 6 und 7 zu ersehen. Fig. 6 zeigt in ausgezogenen Linien die Stellung des Venti!Verschlusses, wenn die Ventil-

scheibe 18 geschlossen ist, aber kein Systemdruck anliegt. Ein Vergleich der Darstellung in Fig. 3 oder 4 mit der Darstellung in Fig. 6 zeigt, daß das Sitzglied 102 sich leicht in axialer Richtung durch Drehen um den Schenkel 104 bewegt, wenn die Venti1 scheibe 18

schließt. Die äußere periphere Fläche der Venti1 scheibe 18 legt sich an die kreisrunde Dichtfläche 112 an und das Sitzglied 102 dreht sich in Richtung der zweiten axialen Seite 124 des Spaltes 116. Die kreisrunde Ausnehmung 128 und der Querschnitt des Stützgliedes 114

wird leicht zusammengedrückt und zwar im allgemeinen in radialer Richtung relativ zu dem Ventilkörper 12.

Das Stützglied 114 leistet Widerstand gegen diesen Druck und erzeugt eine allgemeine Reaktionskraft gegen die Schulter 126 und die Innenseite von dem Krümmungs-

teil 108, so daß das Ventilsitzglied 102 gegen die Ventilscheibe 18 drückt. Die Überlagerungspassung zwischen der kreisrunden Dichtfläche 112 und der an dieser anliegenden Fläche der Venti1 scheibe 18, unterstützt durch die im allgemeinen radiale Kraft, die

durch das Stützglied 114 als Folge des Druckes auf dieses ausgeübt wird und bildet die statische Komponente der Dichtkraft, die die kreisrunde Dichtfläche 112 gegen die Venti1 scheibe 18 gedruckt hält.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, nähert sich ein bestimmtes Umfangsteil des gesamten Umfanges der Venti1 scheibe 18 dem kreisrunden Sitzglied 102 von links nach rechts, wie in Fig. 6 veranschaulicht ist. Der oben beschriebe-

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112 bewirken gemeinsam, daß die Venti1 scheibe 18 sich
dem Sitzglied 102 in einem vorteilhaften Winkel nähert, der das Aufsetzen der Fläche F an der Venti1scheibe 18 auf die Stirnfläche 130 (Fig. 4) der kreisrunden Dichtfläche 112 (siehe Fig. 6) rund um den ganzen Umfang der Vent i 1 sehe i be 18 unerstiitzt. Wenn die Vent i 1 scheibe 18
ganz geschlossen worden ist, hat sich das kreisrunde Sitzglied 102 vorbildlich weit genug gedreht, daß gerade noch ein sehr kleiner Durchgang zwischen dem Schenkel 106 und der zweiten axialen Seite 124 des kreisrunden Spaltes 116 verbleibt, der einen Druckausgleich zwischen der Venti1 kammer 14 und der kreisrunden Ausnehmung 128 ermöglicht.

Durch den Strömungsmitteldruck wird eine dynamische Komponente zu der Dichtkraft hinzugefügt, ohne Rücksicht darauf, auf welche Seite der Venti1 scheibe 18 der

Strömungsmitteldruck wirkt, wenn das Ventil geschlossen ist. Fig. 6 zeigt in gestrichelten Linien die angenommene Position von dem kreisrunden Sitzglied 102 und der Ventilscheibe 18, wenn der Strömungsmitteldruck auf das geschlossene Ventil von der rechten Seite aus, wie in

Fig. 6 dargestellt, wirkt. Wenn der Druck sich von der rechten Seite der Venti1 scheibe 18 aufbaut, gestatten Herstellungstoleranzen und Abnützung, die unvermeidlich ein Spiel zwischen dem Ventilschaft 16, den Lagerstellen und der Dichtung 22 (siehe Fig. 1) schaffen, und

die Abweichung der Venti1 scheibe 18, aufgrund des Strömungsmitteldruckes gegen die Venti1 scheibe 18, eine axiale Bewegung der Venti1 scheibe 18 nach links. Das kreisrunde Sitzglied 102 dreht nach links mit der

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axialen Bewegung der Venti1 scheibe 18 bis der Schenkel 106 die Wand an der zweiten axialen Seite des kreisrunden Spaltes 116 berührt. Das Stützglied 114 widersteht dieser Drehung und drängt so die kreisrunde
Dichtfläche 112 und die Dichtfläche F der Venti1 scheibe 18 zusammen.

Wenn der Druck hoch genug ist, wird er auch auf die Fläche des Schenkels 104 auf die Außenschicht der ersten axialen Seite 122 des Spaltes 116 drücken und

einen axialen Druck auf das Stützglied 114 ausüben. Die | in gestrichelten Linien dargestellte Stellung des § Schenkels 104, wie in Fig. 6 übertrieben dargestellt, | zeigt die Lage im Betrieb des Venti 1 Verschlusses. Auf q jeden Fall wird die axiale Abmessung der kreisrunden |

Ausnehmung 128 verkleinert, wenn der Schenkel 104 sich ununterbrochen im allgemeinen axial unter dem Einfluß des Druckes in der Ventilkammer 14 und auf die erste axiale Seite 122 bewegt. Das Stützglied 114 erzeugt eine im allgemeinen radiale Reaktionskraft, die

zwischen der kreisrunden Schulter 126 und dem kreisrunden Sitzglied 102 wirkt, um die kreisrunde Dichtfläche 112 radial einwärts gegen die Venti1 scheibe 18 zu zwängen.

Fig. 7 zeigt die Stellung des kreisrunden Sitzgliedes
102 und die Venti1scheibe 18, wenn der Strömungsmitteldruck aus das Ventil von links nach rechts wirkt. Der Druck zwängt die Venti1 scheibe 18 nach rechts infolge von Spiel und Abweichung, wie bereits oben erwähnt. Das kreisrunde Sitzglied 102 dreht nach rechts mit der
Ventilscheibe 18. Da die Ventilscheibe 18 beim Schließen das Sitzglied 102 nach links dreht, wirkt die Gegendrehung, ausgelöst durch den Druck von links,

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gegen die originäre Drehung. Die Gegendrehung des kreisrunden Sitzgliedes 102 bewirkt tatsächlich ein

zwängen der kreisrunden Dichtfläche 112 gegen die Dichtfläche F der Venti 1 scheibe 18. Die Gegendrehung macht auch die kreisrunde Ausnehmung 128 für den Systemdruck zugänglich, was durch Öffnen des Durchganges an der zweiten axialen Seite 124 des Spaltes 116 erfolgt. Auf diese Weise wird durch den Systemdruck eine weitere Gegendrehung des kreisrunden Sitzgliedes 102 bewirkt und dies erzeugt auch eine im allgemeinen radiale einwärts gerichtete Kraft auf die innenliegende kreisrunde Ausnehmung 128, was wiederum die Dichtfläche F und die kreisrunde Dichtfläche 112 zusammenzwängt.

Auf diese Wiese sorgt der Venti1verschluß nach der vorliegenden Erfindung für eine statische Dichtkomponente, die den Verschluß bei Abwesenheit eines Systemdruckes vorbelastet und für eine dynamische Komponente ungeachtet der Richtung, aus welcher ein Systemdruck an der Ventilscheibe 18 anliegt. Bei vom Stand der Technik her bekannten VentiIverschlüssen wird angenommen, daß sie wenig effektvoll arbeiten bei einem Systemdruck in der einen Richtung als sie in der anderen Richtung arbeiten. Eine der Gründe für diese Annahme ist, daß diese bekannten Venti1verschlüsse eine unvermeidliche axiale Bewegung der Venti1 scheibe unter Druck nicht gestatten.

Der Ventilverschluß nach der vorliegenden Erfindung arbeitet sehr effektiv unabhängig von der Richtung, aus der ein Systemdruck auf die Venti1 scheibe bzw. auf ein Verschlußglied einwirkt.

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Wie in Fig. 7 dargestellt, ist die Abmessung bzw. die Größe des Durchganges an der zweiten Seite 124 des Spaltes 11 ohne das Anliegen einen Systemsdruckes nicht kritisch. Die axiale Bewegung der Venti1 scheibe 18 ten-

diert dazu, den Durchgang zu öffnen, wenn ein Systemdruck nach rechts wirkt, da das kreisrunde Sitzglied 102 sich unter diesen Bedingungen dreht. Es ist herausgefunden worden, daß die offen-schraubenförmige Flachdrahtstruktur des Stützgliedes 114 die vorteilhaf-

teste Ausbildung darstellt. Wenn auch zum Beispiel eine Runddrahtfeder arbeiten würde, ist herausgefunden worden, daß jede Windung dieser Feder eine unzureichende Bezugsfläche zwischen dem kreisrunden Sitzglied aus Teflon und der Feder und des Teflon-Kaltflusses zwi-

sehen den Windungen aufweist. Ein festes Stützglied, das im Querschnitt deformierbar ist, wie beispielsweise ein O-Ring, kann auch benutzt werden, aber diese Wahl bringt einen geringeren Vorteil, da diese Ausführungsform es nicht erlaubt, daß der Systemdruck in die ganze

kreisrunde Ausnehmung 128 eintritt, wenn ein Druck von links nach rechts (siehe Fig. 7) erfolgt.

Claims

Deutsche ITT-Indus tries GmbH
Frei bürg

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Patentansprüche

My Ventil mit einem Venti 1 versch 1 uß für einen ringförmigen Venti1 körper, der eine Ventilkammer bildet, einem Venti1verschlußg1ied, das in der Ventilkammer zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegbar

ist, und einem ringförmigen Sprengring, der an dem Ventilkörper befestigt ist und mit diesem einen ringförmigen Spalt mit einer Schulter bildet, dadurch
gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Ventilsitzglied (102) ein Verankerungsmittel (118) auf-

lü weist, das zwischen dem Ventilkörper (12) und dem Sprengring (26) befestigt ist, um das Ventilsitzglied (102) in dem ringförmigen Spalt (116) für eine begrenzte Drehung um das Verankerungsmittel (118) relativ zu dem Querschnitt des ringförmigen Spaltes (116) zu hal-

ten und um den Spalt (116) in eine erste axiale Seite (122) und eine zweite axiale Seite (124) zu teilen, von denen jede mit der Ventilkammer (14) in Strömungsmitte 1 druck verbindung steht, und mit einer ringförmigen Dichtfläche (112) versehen ist, die mit dem Ventil-

schließglied (Venti1 scheibe 18) zusammenwirkt, wobei das Ventilsitzglied (102) mit der Schulter (126) einen ringförmigen Hohlraum (128) bildet, der im wesentlichen radial auf die Dichtfläche (112) ausgerichtet ist und mit der zweiten axialen Seite (124) in Strömungsmittel-

Verbindung steht, und der Hohlraum (128) zusammengedrückt wird, wenn sich das Ventilsitzglied (102) in Richtung auf die zweite axiale Seite (124) dreht und

ZT/P Kre/V, 17.0b.1982

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wenn der Druck an der ersten axialen Seite (122) höher als ein vorbestimmter Wert des Druckes an der zweiten axialen Seite (124) ist, und daß ein ringförmiges Stützglied (114) in dem Hohlraum (128) angeordnet ist

das mit aen Wänden desselben und mit der Schulter (126) in Verbindung steht, wobei das Stützglied (114) sich einem Zusammendrücken des Querschnitts widersetzt und dabei eine Ausdehnungsreaktionskraft in einer Richtung erzeugt, die quer zu der Kraft gerichtet ist, die auf

den Querschnitt des Stützgliedes (114) ausgeübt wird.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (114) aus einem offen-schraubenförmig gewundenen Federelement besteht, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist, von dem die lange Seite des

Rechtecks mit den Wänden des Hohlraumes (128) und mit der Schulter (126) zusammenwirkt.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (102) im Querschnitt U-förmig ausgebildet und mit zwei Schenkeln (104, 106) und einem

diese verbindenden Krümmungsteil (108) versehen ist, wobei an dem ersten Schenkel (104) die Verankerungsmittel (118) angeordnet sind und beide Schenkel (104, 106) und das Krümmungsteil (108) zusammen mit der Schulter (126) den Hohlraum (128) bilden und das Krümmungsteil

(108) eine radial nach innen vorstehende Verlängerung (110) aufweist, die von der Dichtfläche (112) begrenzt wird .
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Querschnitt U-förmig ausgebildete Ventilsitzglied (102) eine erste vorbestimmte axiale Abmessung und die Verlängerung (110) eine zweite vorbestimmte

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kleinere axiale Abmessung aufweist und daß ein enger werdender Spalt (116) mit einer axialen über den Umfang sich erstreckenden Öffnung vorgesehen ist und die Verlängerung (110) sich durch die Öffnung in die Ventilkammer (14) erstreckt.
5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale innere Fläche des Hohlraumes (108) im Querschnitt einen Teil eines Kreises bildet und das Stützglied (114) im Querschnitt kreisförmig ist und aus

einem offen-schraubenförmig gewundenen Federelement mit rechteckigem Querschnitt besteht, wobei die lange Seite des Rechtecks mit den Wänden des Hohlraumes (128) und der Schulter (126) in dem Spalt (116) zusammenarbeitet.
6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Kombination eines ringförmigen Venti1 körpers (12), der eine Ventilkammer (14) bildet, eines Ventilverschlußgliedes (Venti1 seheibe 18), das in dem Ventilkörper (12) drehbar gelagert ist und in der Ventilkammer (14) sich zwischen einer Offen- und
einer Geschlossenstellung bewegen kann, einem ringförmigen Sprengring (26) der am Ventilkörper (12) befestigt ist und mit diesem einen ringförmigen Spalt (116) bildet, der eine im allgemeinen radiale flache Schulter (126) aufweist, und einer Ventildichtung (112), die mit
dem Venti1 sch 1ießglied (Venti1scheibe 18) zusammenarbeitet, wenn dieses in der geschlossenen Stellung steht.
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (12) Naben (21) enthält, in denen das VentiIschließglied, das aus

einer Venti1 scheibe (18) besteht, die an einem Schaft (16) befestigt ist, drehbar in den Naben (21) gela-

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gert ist, und der Umfang des Venti 1 sch 1 ießgl iedes mit

einem Ventilsitzglied (102) zusammenarbeitet, um in der

Geschlossenstellung eine Abdichtung des Ventils zu erreichen.
8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach innen vorstehende Verlängerung (110) des Krümmungsteiles (108) eine Uberlagerungspassung mit der Venti1scheibe (18) bildet, um das Ventilsitzglied (102) um den ersten Schenkel

(104) in Richtung auf die zweite axiale Seite (124) des Spaltes (116) zu drehen, wenn die Venti1 scheibe (18) geschlossen ist und in diesem geschlossenen Zustand eine Dichtung (Fläche 112) zwischen der Ventilscheibe (18) und dem Venti1sitzglied (102) bildet, und bei

einem den Druck auf die zweite axiale Seite (124) des Spaltes (116) um einen vorbestimmten Betrag überschreitenden Druck auf die erste axiale Seite (122) des Spaltes (116) sich der erste Schenkel (104) des Ventilsitzgliedes (102) in Richtung auf die zweite axiale Seite

(124) des Spaltes (116) bewegt und den Hohlraum (128) und das Stützglied (114) allgemein axial zusammendrückt und dabei eine allgemeine axiale Ausdehnungsreaktionskraft erzeugt, die die Dichtfläche (112) gegen die Ventilscheibe (18) drückt.
9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel (104) zwischen dem Sprengring (26) und dem Ventilkörper (12) eingeklemmt ist, wobei der Ventilkörper (12) oder der Sprengring (26) an der Klemmstelle Auszackungen auf-

weist und gegenüber diesen Auszackungen entweder am Ventilkörper (12) oder am Sprengring (26) ein Vorsprung (120) angeordnet ist und der Vorsprung (120) und die

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ausgezackte Fläche beim Verklemmen des Schenkels (104) zusammenarbeiten und einen Kaltfluß des Materials des ersten Schenkels (104) hervorrufen.
10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Ventilkörper (12) ein ringförmiger Sprengring (26) so befestigt ist, daß zwischen dem Ventilkörper (12) und dem Sprengring (26) die Ventildichtung (102) verklemmt wird.
11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Befestigungsmittel für den Sprengring (26) aus Stellschrauben (200) bestehen, die mit kegeligen Enden (206) versehen sind und die in radial sich erstreckenden mit Gewinde versehenen Bohrungen (202) im Ventilkörper (12) angeordnet sind, wobei die Bohrungen (202)

mit Sackbohrungen (204) mit konischen Flächen in dem Sprengring fluchten bzw. auf diese ausgerichtet sind und die kegeligen Enden (206) der Stellschrauben (200) im eingeschraubten Zustand mit der einen Seite der konischen Flächen der Sackbohrungen (204) zusammenarbei-

ten, um den Sprengring (26) axial gegen die entsprechende Wandung des Venti1 körpers (12) zu drücken.
12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Befestigungsmitteln (Schrauben 200 und Bohrungen 202) im gleichen Abstand über den Um-

fang des Ventilkörpers (12) verteilt sind.