DE3637857A1

DE3637857A1 - Drehkegelstellventil mit exzentrischer kegellagerung

Info

Publication number: DE3637857A1
Application number: DE19863637857
Authority: DE
Inventors: Harald Hoffmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-06
Filing date: 1986-11-06
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3637857C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehkegelstellventil mit exzentrisch gelagertem Kegel in einem Gehäuse, das aus einem extrem kurzbaulängigem Gehäuse-Basisring und einer angefügten Sitzeinrichtung, als eines der Primärfunktionsteile, die gleichzeitig das Gehäuse- Endstück und den Rohrleitungsanschluß bildet, besteht. Die durchströmten Räume/Flächen dieser Sitzein richtung/Gehäuseteile haben harmonische kontinuier liche Querschnittsveränderungen und haben keine Toträume, Nuten, Fugen, Spalten, Gewindeverbindungen und sind deswegen strömungstechnisch optimal gestaltet.

Bei den Drehkegelventilen, die zur Gattung Stellarmaturen, Stellventile gehören, die den Richtlinien bzw. Bedingungen nach VDJ/VDE 2173, 2174 entsprechen bzw. angepaßt wurden, sind neben dem Drehkegel, die Sitzeinrichtung und das innendrucktragende Ventilgehäuse erforderlich.

Die Sitzeinrichtung, die nach dieser Erfindung auch Gehäuseteil ist, bestimmt die maximale Durchflußkapazität (Kv-Wert) des Stellventiles und die Regelung des Stoff stromes (Medium), sowie die Abdichtungsqualität des Ventilabschlusses (Leckage), in Verbindung mit dem Drehkegel der exzentrisch gegenüber der Gehäusesitz mitte drehgelagert ist.

Für die Regelung verfahrenstechnischer Vorgänge werden unter anderem diese Drehkegelventile eingesetzt. Bei der Regelung wird der Drehkegel (einstellbarer Wider stand) gegenüber der Gehäusesitzeinrichtung verstellt bzw. eingestellt. Ferner muß die Gehäusesitzeinrichtung relativ leicht und/oder einfach auszutauschen sein, wenn geänderte Kapazitätsgrößen oder Ersatz in der Anlage verlangt werden. Deswegen ist dieser Gehäusesitz als einteilige Ausführung am Gehäusebasisring nur zentrisch angelegt und mit Transportschrauben gesichert. In der An lage wird das Drehkegelventil zwischen den Bohrlei tungsflanschen mittels Spannschrauben eingeklemmt. Die Gehäuse- und Sitzkonstruktion, als totraumlose Ausführung erlaubt eine Durchströmungsoptimierung in beiden Fließrichtungen.

Bekannt sind Drehkegelventile mit exzentrischer Kegellagerung, in verschiedenen Fabrikaten, die aber relativ große gegossene Gehäuse verwenden und als Sitzeinrichtung mehrere Teile benötigen, die im Gußgehäuseinneren untergebracht sind und dadurch praktisch ein Gehäuse im Gehäuse bilden, mit den Nach teilen, Fugenspalten, Hohlecken, Gewindespiel/ Verspannung (Festfressen) Kanten, Absätze, dadurch ungünstiges Strömungsverhalten, sehr schwierige Er satzteilmontage bei Medien mit Ablagerungserschei nungen, relativ rauhe, rissige, porige Gußober fläche im Gehäuseinneren und poröses, lunkerhaftes Gefüge. Deswegen nicht geeignet für Lebensmittel industrie, ungeeignet für Papier-Zelluloseherstellung, kristallisierende, polymerisierende Medien, explosive toxische Strömungsgüter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine totraum lose, strömungsoptimale Gehäuseinnenform zu finden, die Vielzahl der Teile als Sitzeinrichtung auf ein relativ einfaches Gehäusesitzteil zu vereinfachen, die geometrische und werkstofftechnologische Anpassung an die Erfordernisse flexibler zu erreichen, die Ab hängigkeit von der Gußtechnik, zum Beispiel beim Gußgehäuse zu überwinden, Ventilkomponenten in ver schiedenen Werkstoffen,wie technische Keramik, Kunst stoffe mit Stahl, Metall zu paaren oder spezifisch zu kombinieren, sowohl für die Primärteile Sitzein richtung und Kegel, als auch für die Gehäuse als Druck behälter, sowie die Fertigungstechnik der Teile kosten sparender zu gestalten.

Die Drehkegellagerung axialspielfrei und dauerelastisch spiellos anpassungsfähig auch bei thermischer Belastung zu gestalten durch die mittelbare Anordnung der Lager wellen-Packungs- bzw. Dichtungsteile mit Rücksicht auf Funktion (Schmutzspalte, Maßversatz) und um eine lebensmittelreine Ausführung zu erreichen, dadurch, daß kein Medium über das Axialspiel in die Radiallagerung gelangen kann (Gleitringdichtungsprinzip). Die Dreh kegellagerungen sind bei der Lebensmittelausführung an den Stirnseiten geschlossen (Sacklagerbohrungen).

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile werden im folgenden weiterhin erläutert:

Totraumlose, strömungsoptimale, turbulenzfreie, hohlsogar me, geräuschminderende Durchströmungsgeometrie, fugen-, spalten-, gewindespiel-, hohlecken-, drehkegel axialspiel-lose Strömungsinnenflächen, die verhindern, daß Strömungsgut (Medium) sich ablagert, die Teile zubäckt, daß Spaltkorrosion entsteht, daß sich Bakterien bilden (Lebensmittelindustrie).

Gehäuseendstücke sind gleichzeitig Mehrfunktionsteile bzw. erlauben eine flexible Austauschbarkeit hinsicht lich funktionaler Geometrie und/oder Werkstofftechnologie.

Die Teile haben zueinander weder eine direkte Ge windeverbindung noch relativ lange Einschiebfüge tiefen die zu Materialkaltverschweißungen (Festfresser) führen oder in den Fügespielspalten mediumzementiert werden.

Die Gehäuseteileherstellung ist nicht auf die Gießtechnik angewiesen, sondern alle Vormaterial- Techniken können angewandt werden. Die Herstellung aus z. B. Halbzeugen ist relaitv einfach und wirtschaft lich zu erreichen durch abfallarme Anordnung und Reste verwertung (Recycling).

Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen, weiterhin erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Drehkegelstellventil, ohne Antrieb, längs wandig aufgeschnitten in perspektivischer (dimetrischer, isometrischer) Projektion, um die durchströmungsoptimale Venturidüse 5, die ununterbrochenen Strömungsoberflächen zu 5, die von dem relativ kurzbaulängigem Gehäusebasis ring 1 und dem Gehäuseendstück/ Sitzeinrichtung 2 gebildet werden mit ihrer Ventil-Sitz-Dicht zone 11, gegenüber dem exzentrisch gelagerten Drehkegel 12 in geöffneter Stellung dargestellt um den Strömungsverlauf durch das Ventilinnere transparenter zu machen.

Fig. 2 das Drehkegelstellventil nach Fig. 1, in einer Ansicht im Längsschnitt, mit einem Minimum an Ge häuse, durch den Gehäusebasisring 1 und der Sitzeinrichtung 2, die gleichzeitig das Gehäuseendstück 2 ist. Der Gehäusebasisring 1 kann auch direkt als Gehäuseendstück funktio nieren wie strichpunktiert nach 3 darstellt.

Fig. 3 das Drehkugelventil nach Fig. 2 in einer Ansicht im Querschnitt und den Gehäusebasis ring 1 mit der exzentrischen Kegellagerung 12 mit gleichzeitiger axialspielloser und dauer elastisch anpaßbaren Anordnung 8, mittels Lager buchse 13 und Stopfbuchse 14 als Wellenabdichtung und Axialpuffer (Elastic-Element).

Fig. 4 das Drehkegelventil nach Fig. 1 in einer An sicht im Längsschnitt wie Fig. 2, aber mit einem zusätzlichen Gehäuseendstück 4 als Übergang 3 und Anschluß zur Rohrleitung (ohne Flansch dar gestellt, zum Einspannen zwischen den Rohr leitungsflanschen).

Fig. 5 das Drehkegelventil nach Fig. 1, in einer An sicht im Längsschnitt wie Fig. 2, mit einer zusätzlichen Schalldämmvorrichtung 6 als Gehäuse endstück 4 nach Fig. 4 und damit innerhalb des Gehäuses, also an der Schallquelle angesiedelt.

Fig. 6 das Drehkegelventil nach Fig. 1, in einer An sicht im Längsschnitt wie Fig. 2, mit einem Gehäuseendstück 10 wie in Fig. 4, Teil 4, aber in baulängerer Ausführung 10 mit Flanschen wie dar gestellt oder ohne Flansche um die DIN-Baulänge oder eine Sonderlänge zu erreichen.

Bezugszeichenliste 1 Gehäusebasisring
2 Ventilsitzeinrichtung-Gehäuseendstück
3 Übergangszone vom Gehäusebasisring
zur Rohrleitung hin
4 Gehäuseendstück als Düse, oder
je nach Fließrichtung - Diffusor
5 Totraumloser Durchströmungsinnenraum
(Venturidüse)
6 Schalldämmvorrichtung
7 Fügestellen der Gehäuse/Ventilsitzteile
8 Drehkegelaxialfixierung axialspielfrei
9 Drehkegellagernaben
10 verlängertes Gehäuseendstück (Paßstück)
für z. B. DIN-Baulänge
11 Ventilsitz-Dichtzone am Abschluß
12 exzentrisch gelagerter Kegel
13 Antriebswellen-Lagerbuchsen
14 Stopfbuchsenabdichtung (Elastic-Element)
15 Transportsicherung (Normteile)

Claims

1. Drehkegelstellventil (Regelventil) mit exzentrisch gelagertem Drehkegel, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse gebildet wird aus einem relativ kurz-baulängigem Gehäuse-Basisring (1) als axial spielfreie Drehkegellageraufnahme, Antriebswellenab dichtungsraum, Aufnahme für Gehäuse-Endstücke und der angefügten Ventil-Sitzeinrichtung (2), die gleich zeitig als Gehäuse-Endstück (2) funktioniert.

2. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangszone (3) vom Gehäuse-Basisring (1) zum Bohrleitungsanschluß hin, vom Gehäuse-Basisring (1) direkt gebildet wird oder mittelbar durch ein zweites angefügtes Gehäuse-Endstück (4), Düse oder Diffusor erreicht wird.

3. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuse-Innenraum (5) eine totraumlose Durchströmungsprofilierung darstellt, die optimal für beide Richtungen ist.

4. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuse-Innenraum (5) eine Venturidüse, also eine strömungstechnische Optimierung nachbildet.

5. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Strömungsumkehrung in der Armatur verbesserte Durchflußwerte (Kv-Werte) erreicht werden, durch die totraumlose Venturidüsenform (5).

6. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse-Endstück (4), also innerhalb des kompletten Gehäuses, eine Schalldämmvorrichtung (6) integriert ist, was auch ein relativ leichtes Nach rüsten in der Anlage (Baustelle) ermöglicht.

7. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Innenformgebung (5), nämlich totraumlos, ohne offene Spalten, Fugen, Gewinde und durch die Verwendung von homogenen und relativ leicht span abhebend bearbeitbaren Teilen aus Halbzeugmaterialien, eine Qualifikation einfach erreicht wird, wie sie für die Lebensmittelindustrie, Papier-Zellulose-Herstellung oder für polymerisierende Medien, gefordert wird.

8. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Erzeugnisformen für die Gehäuseteile (1) und (4) Sitzeinrichtung (2) anwendbar sind, wie Walzen, Schmieden, Halbzeuge, Spritzteile, isostatisches Pressen, einfache Gußstücke.

9. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß man nicht nur auf die Erzeugnisform "Gegossen" angewiesen ist; da Guß kein homogenes, dichtes glattes Material ist und Oberflächen- und Gefügeprüfungen wegen Bissen und Lunker erfordert und ferner lange Liefer zeiten oder entsprechende Vorratskosten benötigt und daß Materialausschuß oft nach der Drehbearbeitung erst sichtbar ist, oder zuletzt während der Beanspruchung in der Produktionsanlage festgestellt wird anhand von Ge häusewanddurchbrüchen durch das dehnbeanspruchte poröse rissige Gußgefüge, was uns die Praxis ja schon lehrte.

10. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Materialien, wie Stahl, Metall, Kunststoff, technische Keramik, zusammen oder gepaart verwendbar sind.

11. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Anpassung sowohl der Geometrien als auch der Materialtechnologien an die von der Verfahrenstechnik vorgegebenen Erfordernissen, einfach und schnell erreichbar ist.

12. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß eine optimale Materialnutzung auch bei Halbzeugen, Grobbleche DIN 1543, erreicht wird, durch Abfallver wertung (Recycling).

13. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkegelaxialfixierung (8) gleichzeitig von den Radiallagerteilen erreicht wird, und zwar axialspielfrei und dauerelastisch anpaßbar auch bei thermischer Belastung durch die nach der Lagerbuchse (13) angeordneten Stopfbuchsenpackungsteile (14).

14. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzeinrichtung (2), die ja gleichzeitig als Gehäuseendstück (2) funktioniert, sowohl als einteilige als auch in mehrteiliger Ausführung, z. B. Sitzkanten panzerung an der Ventilsitz-Dichtzone (11) oder örtlicher Weichsitz (11) gestaltet werden kann.

15. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß man nicht auf die Schweißtechnik als Fügeverfahren angewiesen ist (aufwendige Technik, Wärmebehandlung, Gefügeveränderung an den Bandzonen der Schweiße und der Grundwerkstoffe, Prüfungen, schweißbare Werkstoffe sind begrenzt).

16. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse-Endstück (10) mit oder ohne Flansche ausgebildet, eine verlängerte kontinuierliche Strömungsübergangsstrecke (3) zur Rohrleitung hin darstellt, um die DIN-Baulänge oder eine Sonderbau länge, relativ einfach zu erreichen, unter Beibehaltung des Drehkegelventiles in Sandwich-ISA-Baulänge (nach Fig. 2), als eigentliche minimale Funktionseinrichtung (Baukastensystem).

17. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseendstücke (2) und (4) als Rohrleitungs anschluß mit Anschweiß- bzw. Einschweiß-Endenprofilierung nach DIN 3202/2 ausgebildet sind, um die Armatur ein schweißen zu können.

18. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügestellen (7) der Gehäuseteile (1), (2+4) unter anderen technischen, bekannten Abdichtungen, auch mit Membran-Schweißdichtungen nach DIN 2695 abgedichtet werden.

19. Drehkegelstellventil nach Anspruch 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrisch gelagerte Kegel (12) mit seinen Drehkegellagernaben (9) zum Medium hin geschlossene Lagerbohrungen hat (Sacklöcher), für z.B. lebensmittel reine Ausführung.