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Hochdruckventi 1
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Die Erfindung betrifft ein Hochdruckventil mit einem Kanal, in den
ein seitlicher Einlaß mündet und der einen axial über den Einlaß verschiebbaren
Ventilkörper enthält.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochdruckventil zu schaffen,
das bei hohen Mediendrücken sicher abdichtet, ohne daß der Ventilkörper gegen einen
Sitz drücken müßte.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Ventilkörper
mindestens einen einstückig angeformten rohrförmigen Abschnitt aufweist, welcher
radial gegen die Wand des Kanals drückt.
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Das erfindungsgemäße Hochdruckventil ist ein sitzloses Ventil, dessen
Ventilkörper mit mindestens einem Dichtkörper über den Einlaß bewegt werden kann,
um diesen abzusperren. Durch den Dichtkörper wird ein Abschnitt des Kanals in Bezug
auf den Einlaß abgesperrt. Der
Mediendruck treibt den rohrförmigen
Abschnitt gegen die Seitenwand des Kanals, so daß die Anpreßkraft, mit der der rohrförmige
Abschnitt gegen die Wand des Kanals gedrückt wird umso größer ist, je höher der
Mediendruck ist. Ein derartiger Ventilkörper ist selbstabdichtend, d.h. seine Dichtwirkung
erhöht sich in Abhängigkeit vom Druck. Der rohrförmige Abschnitt enthält vorzugsweise
ein nach außen drückendes Federelement und der Flansch ist durch eine Stützscheibe
nach außen abgestützt.
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Durch die Verwendung eines einstückigen Ventilkörpers, der aus einem
gleitfähigen, abriebfesten und gegen Temperaturen und Chemikalien widerstandsfähigen
Material besteht, wird eine hohe Dichtwirkung unter Vermeidung von Materialverschleiß
und eine hohe Lebensdauer des Ventils erzielt. Der Ventilkörper sollte zweckmäßigerweise
aus einem geeigneten Kunststoff mit den genannten Eigenschaften bestehen, vorzugsweise
aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Ein solcher Ventilkörper hat eine relativ hohe
Steifigkeit und Formstabilität.
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Der Mediendruck unterstützt die Dichtwirkung, so daß das Ventil bis
zu Drücken von ca. 80 bis 400 bar wirksam ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
des Hochdruckventils, und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel.
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Gemäß Fig. 1 enthält ein Gehäuse 25 in einer Bohrung eine Buchse 26,
die den Kanal 18 seitlich begrenzt. Der Ventilkörper 12 ist an dem in Längsrichtung
bewegbaren Schaft 10 befestigt. Der Einlaß 24 für das abzusperrende Medium führt
seitlich in den Kanal 18 hinein.
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An dem verjüngten Endbereich 11 des Schaftes 10 ist der Ventilkörper
12 mit einer Mutter 13 befestigt. Der Ventilkörper 12 besteht aus einem einstückigen
Formteil aus PTFE. Dieses Formteil weist eine hohle Säule 14 auf. Jedes Ende der
Säule 14 geht in einen radialen Flansch 15 über und an den Flansch 15 schließt sich
ein rohrförmiger Abschnitt 16 an, der einen Abschnitt der Säule 14 mit radialem
Abstand koaxial umgibt. Die rohrförmigen Abschnitte 16 sind also gewissermaßen über
die Enden der Säule 14 zurückgebogen. In jedem Rohrstück 16 sind ringförmige Federelemente
17 angeordnet, die dieses Rohrstück nach außen gegen die Wand des Kanals 18 drückt.
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Zu beiden Enden des Ventilkörpers 12 ist eine Stützscheibe 19 aus
Stahl angeordnet. Die obere Stützscheibe 19 stützt sich an einer Ringschulter 20
des Schaftes 10 ab und die untere Stützscheibe 19 an der auf dem Ende des Abschnitts
11 befestigten Mutter 13.
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Die Säule 14 enthält eine eingepaßte Hülse 21. Zwischen der Hülse
21 und dem verjüngten Abschnitt 11 besteht ein ringförmiger axialer Durchtrittsweg
22, der sich über die gesamte Länge des Ventilkörpers 12 erstreckt.
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Dieser Durchtrittsweg 22 steht über radiale Ausnehmungen 23 der Stützscheiben
19 mit den unterhalb und
oberhalb des Ventilkörpers befindlichen
Räumen des Kanals 18 in Verbindung.
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Der Einlaß 24 für das abzusperrende Medium befindet sich seitlich
an dem Gehäuse 25. Der Einlaß 24 führt rechtwinklig auf die Wand der Buchse 26.
In dieser Wand befinden sich Bohrungen 27 im Bereich einer mit dem Einlaß 24 verbundenen
Ringnut 30 des Gehäuses 25. Durch die Ringnut 30 strömt das Medium in die Bohrungen
27 und von dort in den Kanal 18, wenn sich der Ventilkörper 12 in der öffnungsstellung
befindet. Dann verteilt sich der Druck des Einlasses 24 in dem Kanal 18, und zwar
auf die Bereiche oberhalb und unterhalb des Ventilkörpers 12.
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Wird der Ventilkörper 12 in die dargestellte Schließposition bewegt,
dann befindet sich der eine rohrförmige Abschnitt 16 oberhalb und der andere rohrförmige
Abschnitt 16 unterhalb der Bohrungen 27, so daß der von den Flanschen 15 begrenzte
ringförmige Innenraum 28 des Ventilkörpers 12 mit Druck beaufschlagt wird. Dieser
Druck treibt die rohrförmigen Abschnitte 16 nach außen, um sie gegen die Wand der
Buchse 26 zu drücken und die Dichtwirkung zu erhöhen. Der Druck wird somit in dem
Raum 28 gefangen, so daß der Ventilkörper 12 diesen Druck absperrt. Wird das Ventil
geöffnet, so wird der Ventilkörper (12) in dem Kanal (18) axial verschoben, so daß
der Einlaß 24 über die Bohrungen 27 entweder mit dem einen oder dem anderen Abschnitt
des Kanals 18 verbunden ist. Das vom Einlaß 24 kommende Medium kann dann den betreffenden
Abschnitt des Kanals 18 axial durchströmen.
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Der Außendurchmesser der rohrförmigen Abschnitte 16 vergrößert sich
mit zunehmendem Abstand von dem Flansch
15, so daß nur die über
den Spannringen 17 liegenden freien Endbereiche der Abschnitte 16 abdichtend gegen
die Wand der Buchse 26 gedrückt werden.
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Das dargestellte Hochdruckventil kann erforderlichenfalls auch so
ausgebildet werden, daß nur einer der beiden Dichtkörper in der beschriebenen Weise
ausgebildet ist, während der andere Dichtkörper beispielsweise ein zylindrischer
Stopfen ist.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gleicht weitgehend demjenigen der
Fig. 1, so daß sich die nachfolgende Beschreibung im wesentlichen auf die Erläuterung
der Unterschiede beschränkt.
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Gemäß Fig. 2 ist in einer Bohrung des Gehäuses 25 die zylindrische
Buchse 26 unverschiebbar angeordnet. Der radiale Einlaß 24 ist mit einer Ringnut
30 verbunden, die um die Buchse 26 herum umläuft. Im Bereich der Ringnut 30 weist
die Buchse 26 radiale Bohrungen 27 auf, durch die das Medium vom Einlaß 24 in den
Kanal 18 strömen kann.
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In axialem Abstand von der Ringnut 30 befindet sich eine weitere innere
Ringnut 31 in der Bohrung des Gehäuses 25. Diese Ringnut 31 steht über Bohrungen
32 der Buchse 26 mit dem Kanal 18 in Verbindung. Von der Ringnut 31 führt der Auslaß
33 als Radialbohrung durch das Gehäuse 25 nach außen.
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Der Ventilkörper 34 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen
vollen Block, der den Querschnitt des Kanals 18 im wesentlichen ausfüllt. In ein
Sackloch des Blockes ist das Ende des koaxial in den Kanal 18 hineinragenden Schaftes
10 eingeschraubt. Der Block weist
zwei nach entgegengesetzten Enden
weisende rohrförmige Abschnitte 16 auf, von denen jeder radial nach außen drückende
ringförmige Federelemente 17 enthält. An der Innenseite eines jeden Abschnitts 16
befindet sich am Fußende eine ringförmige Federungsnut 29. Der Außendurchmesser
der rohrförmigen Abschnitte 16 vergrößert sich jeweils zum freien Ende des betreffenden
Abschnittes hin, so daß in der Nähe dieses Endes eine linienförmige Dichtkante 35
gebildet wird, die abdichtend gegen die Innenfläche der Buchse 26 drückt. Zwischen
den beiden Dichtkanten 25 hat der Ventilkörper 34 einen geringeren Durchmesser.
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Die Länge des Ventilkörpers 34 ist etwas geringer als der axiale Abstand
der Bohrungen 27 und 32. In der Schließstellung befindet sich der Ventilkörper 34
im Bereich zwischen den Bohrungen 27 und 32, so daß der volle Druck des Einlasses
24 auf das innere des einen (in Fig. 2 oberen) rohrförmigen Abschnitts 16 einwirkt.
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Die betreffende Dichtkante 35 wird von dem Mediendruck gegen die Innenfläche
der Buchse 26 gedrückt und bewirkt die Abdichtung. Die andere Dichtkante bildet
lediglich eine zusätzliche Sicherung.
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Zum Öffnen des Ventils wird der Ventilkörper 24 gemäß Fig. 2 hochgeschoben,
so daß der volle Mediendruck des Einlasses 24 in dem anderen (in Fig. 2 unteren)
rohrförmigen Abschnitt 16 wirksam ist, während der Einlaß 24 mit dem Auslaß 33 verbunden
ist.
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Das Ventil von Fig. 2 kann auch als Umschaltventil benutzt werden,
um den Einlaß 24 entweder mit dem Bereich 18a des Kanals 18 oder mit dem zum Auslaß
33 führenden Abschnitt 18b zu verbinden. Der jeweils abgesperrte Abschnitt ist gegen
den Einlaß 24 durch eine doppelte
Abdichtung getrennt, wobei der
erste rohrförmige Abschnitt, in dem der Hochdruck herrscht, die Hauptabdichtung
vornimmt, während der zweite rohrförmige Abschnitt durch seine radial nach außen
wirkenden Federelemente 17 eine zusätzliche Dichtfunktion ausübt.