DE3639221A1 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in einem Gehäuse längsver­ lagerbar geführten Verschlußorgan, das mit einem Ventilsitz unter Zwi­ schenschaltung einer ringförmigen Dichtung zusammenwirkt, die in einer Ringnut des Verschlußorgans einliegt.

Derartige Ventile sind bekannt und können bspw. als Rückschlagventil, Durchgangs-Absperrventil oder Sicherheitsventil ausgebildet sein. Die zur Abdichtung erforderliche, ringförmige Dichtung liegt in einer Ringnut ein, die im Inneren eines glockenförmig ausgebildeten Verschlußorgans angeordnet ist und eine horizontal verlaufende erste Nutwandung auf­ weist, an die sich ein senkrecht verlaufender Nutgrund anschließt, der in eine weitere horizontale, zweite Nutwandung übergeht, deren Höhe jedoch kleiner als die der ersten Nutwandung ist. In das glockenförmige Ver­ schlußorgan ist ein Haltering eingesetzt, der mittels einer Gewinde­ schraube befestigt ist und die Ringnut teilweise verschließt. Auf diese Weise wird die ringförmige Dichtung, die bspw. als O-Ring ausgebildet ist, radial abgestützt und in der Ringnut gehaltert. Um eine Dicht­ wirkung zu erzielen, weist das bekannte Ventil einen Ventilsitz auf, der mit einer stegförmig aufragenden Gegendichtfläche versehen ist, die in den Zwischenraum zwischen Haltering und verkürzter Nutwandung ein­ greift und mit dem O-Ring zusammenwirken kann. Die Verwendung eines zusätzlichen Halteringes für die Dichtung ist konstruktiv aufwendig und erfordert zusätzliche Bau- und Befestigungsteile. Überdies steht aufgrund des von dem Haltering eingenommenen Raumes nur wenig Platz für die Gegendichtfläche zur Verfügung, woraus ein nur sehr schmaler Abdicht­ bereich folgt, d. h. von dem für den Dichtzweck zur Verfügung stehen­ den O-Ringbereich kann nur ein Teil genutzt werden, was die Abdichtung erschwert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei geringem Aufwand und unter Ver­ wendung nur weniger Teile eine sichere Abdichtfunktion garantiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschluß­ organ als Ventilkegel ausgebildet ist, in dessen kegeliger Mantelfläche die Ringnut derart eingebracht ist, daß zur Halterung der Dichtung ein von der inneren Nutwandung und dem angrenzenden Mantelflächenbereich gebildeter Ringkragen besteht, dessen Durchmesser etwa so groß wie der mittlere Durchmesser der ringförmigen Dichtung ist. Ein derart gebil­ deter Ringkragen durchgreift die ringförmig ausgebildete Dichtung, d. h. zum Einbringen der Dichtung in die Ringnut muß diese über den Ring­ kragen gezogen werden, wobei der Dichtungsring sich elastisch aufweitet und nach Einliegen in der Ringnut wieder zusammenzieht. Eine derartige Halterung der Dichtung ist so effektiv, daß sich die Verwendung eines Halteringes erübrigt. Das unbeabsichtigte Abstreifen des Dichtungsringes ist selbst bei klebrigem Dichtungsmaterial, d. h. wenn dieses beim Öff­ nungsvorgang an der Gegendichtfläche haftet, aufgrund der "Übergreif­ position" des Ringkragens nicht möglich. Die beim Stand der Technik verwendeten Halteringe weisen Halteflächen für den Dichtring auf, die eben sind und tangential ohne Hintergriff an die Innenfläche des Dich­ tungsringes angrenzen. Ein mit der Erfindung vergleichbarer Halteeffekt tritt daher nicht auf. Auch kann die erfindungsgemäße Haltewirkung nicht durch einen an die zweite Nutwandung angrenzenden Ringsteg gemäß dem Stand der Technik erzielt werden, da dieser den O-Ring von außen her umgreift, d. h. der O-Ring wird beim Einsetzen nicht aufge­ weitet, sondern vielmehr im Durchmesser zusammengedrückt, damit er den Ringsteg passieren kann. Die Halterung mittels des Ringsteges setzt den Dichtungsring jedoch nicht ausreichend fest, so daß die Verwendung eines Halteringes unumgänglich ist. Da der Erfindungsgegenstand ohne Haltering auskommt, stellt das erfindungsgemäße Ventil eine kostengün­ stige und konstruktiv einfache Lösung dar, die nur wenige Teile erfor­ dert. Überdies steht ein großer Bereich der Dichtung für die Abdicht­ funktion zur Verfügung, da die Dichtung nicht teilweise von einem Halte­ ring abgedeckt ist. Dieses verbessert die Dichtungseigenschaften des erfindungsgemäßen Ventils.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringnut einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Abmessungen sind dabei derart gewählt, daß die als O-Ring ausgebildete Dichtung formschlüssig einliegt und nur mit einem Teilabschnitt die Mantelfläche des Ventilkegels überragt. Eine gute Befestigung der Ringdichtung wird erzielt, wenn die innere Nutwandung etwa senkrecht zur Mantelfläche verläuft. Hierdurch wird ein hinreichend großer Ringkragen gebildet, so daß ein Abrutschen der Dichtung wirksam verhindert ist.

Für eine gute Dichtfunktion kann die Anordnung so getroffen sein, daß der Ventilsitz einen Sitzdurchmesser derart aufweist, daß in diesem der Ringkragen in der geschlossenen Stellung des Ventils eintaucht.

Für eine hohe Präzision der Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß der Ventilsitz als in das Gehäuse eingefügtes Einsetzteil ausgebildet ist. Das Einsetzteil kann aus besonders widerstandsfähigem Material bestehen und besonderer Herstellungsverfahren, z. B. besonderer Einschleifver­ fahren, unterzogen werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mantel­ fläche am Ventilkegel in eine Not-Abdichtfläche übergeht, der am Ventil­ sitz eine entsprechende Not-Gegendichtfläche gegenüberliegt. Diese Dichtflächen sind für einen Unglücksfall vorgesehen, der bspw. dann vorliegt, wenn die Dichtung aufgrund unzulässiger Hitzeeinwirkung ver­ brannt ist, und ermöglichen eine Abdichtfunktion des Ventils durch Aufeinanderpressen von Not-Abdichtfläche und Not-Gegendichtfläche. Hierbei ist von Vorteil, wenn Not-Abdichtfläche und Not-Gegendichtfläche senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Verschlußorgans verlaufen. Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, daß die Not-Abdichtfläche an die äußere Nutwandung der Ringnut anschließt.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels und zwar zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Sicherheitsventil und

Fig. 2 das Verschlußorgan und den Ventilsitz des Ventils gemäß der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein Ventil 1, das als Sicherheitsventil ausgebildet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf bestimmte Ventilarten beschränkt, sondern kann bei Ventilen beliebiger Ausführungsformen Verwendung finden.

Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dessen Inneres ein Zuströmkanal 3 und ein Abströmkanal 4 führt. Im Ventilinneren befindet sich ein längsverlagerbar geführter Ventilkegel 5, der mit einer Schubstange 6 in Verbindung steht. An der Schubstange ist ein Anschlag 7 befestigt, an dem sich das eine Ende einer Spiraldruckfeder 8 abstützt. Das andere Ende der Spiraldruckfeder 8 liegt an einem Widerlager 9 an, das über ein Gewinde 10 mit dem Gehäuse 2 in Verbindung steht.

Der Ventilkegel 5 wirkt mit einem Ventilsitz 11 zusammen, der als Einsetz­ teil 12 ausgebildet ist und aus besonders widerstandsfähigem Material besteht, dessen für die Dichtwirkung verwendete Flächen poliert sind. Steht an dem Zuströmkabel 3 ein Druck eines Mediums an, der dem An­ sprechdruck des Sicherheitsventils entspricht, so wird der Ventilkegel 5 von dem Druck angehoben, wobei dieser den Ventilsitz 11 verläßt, so daß das strömende Medium in das Ventilinnere einströmen und aus dem Abströmkabel 4 herausströmen kann. Beim Anheben des Ventilkegels 5 wird der Anschlag 7 mittels der Schubstange 6 nach oben verlagert, so daß die Spiraldruckfeder 8 zusammengepreßt wird. Hat sich der im Zuströmkanal anstehende Druck abgebaut, so wird das Ventil aufgrund der Federwirkung der Spiralfeder 8 wieder geschlossen.

In der Fig. 2 sind die für die Abdichtfunktion wesentlichen Elemente des Ventils 1 dargestellt. Das als Ventilkegel 5 ausgebildet Verschlußorgan weist einen zylindrischen Bereich 13 auf, an den sich ein abgeschrägter Bereich 14 anschließt. Der abgeschrägte Bereich, der, über den Umfang des Verschlußorgans gesehen, einen Kegelstumpf bildet, geht in eine horizontale Ringfläche 15 über, an der sich eine Ringnut 16 anschließt. Die Ringnut 16 ist im Bereich einer kegelig verlaufenden Mantelfläche 17 angeordnet, deren Kegelspitze 18 auf der Längsachse 12′ des Ventilkegels 5 liegt, entlang derer der Ventilkegel 5 verlagerbar ist.

Die Ringnut 16 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und besitzt eine innere Nutwandung 19, einen Nutgrund 20 und eine äußere Nutwandung 21. Die Abmessungen sind dabei so getroffen, daß eine in der Ringnut 16 einliegende Dichtung 22, die als O-Ring 23 ausgebildet ist, form­ schlüssig derart aufgenommen wird, daß der O-Ring 23 mit einem Teil­ bereich über die Mantelfläche 17 hinausragt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die innere Nutwandung 19 mit dem angrenzenden Mantelflächenbereich 24 einen rechten Winkel, wodurch ein Ringkragen 25 ausgebildet wird. Der Ringkragen 25 weist einen Durchmesser D auf, der etwa so groß ist wie der mittlere Durchmesser d des O-Ringes 23. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durch­ messer D des Ringkragens etwas kleiner als der mittlere Durchmesser d der Dichtung 22. Der Ventilsitz 11 ist mit einem derartigen Sitz­ durchmesser D′ versehen, daß in diesen der Ringkragen 25 in der ge­ schlossenen Stellung des Ventils 1 eintaucht und somit die Abdicht­ funktion unterstützt.

Es sei angemerkt, daß eine Rechtwinkligkeit zwischen innerer Nutwandung 19 und angrenzendem Mantelflächenbereich 24 nicht erforderlich ist, son­ dern daß auch andere Winkellagen unter der Voraussetzung möglich sind, daß ein hinreichend großer Ringkragen 25 geschaffen wird, der ein Halteelement für den O-Ring 23 darstellt.

Zum Einlegen des O-Ringes 23 in die Ringnut 16 muß der O-Ring gedehnt werden, damit er den Ringkragen 25 passieren kann. Nach dem Über­ streifen über den Ringkragen 25 zieht sich der O-Ring 23 aufgrund seiner Elastizität wieder zusammen und liegt fest in der Ringnut 16 ein. Die hierdurch gebildete Halterung verleimt dem O-Ring 23 einen derart festen Sitz, daß er selbst bei einem Anhaften am Ventilsitz 11 nicht aus der Ringnut 16 gezogen wird.

Der Ventilsitz 11 weist eine zylindrische Innenfläche 24′ auf, die in eine abgeschrägte Gegendichtfläche 25′ übergeht, die eine kegelstumpfförmige Senke bildet. An die Gegendichtfläche 25′ schließt sich eine horizontale Ringfläche 26 an, die der horizontalen Ringfläche 15 des Ventilkegels 5 gegenüberliegt.

Im Abdichtzustand wird der O-Ring 23 durch Verlagerung des Ventil­ kegels 5 entlang der Längsachse 12′ in Richtung des Pfeiles 27 gegen die Gegendichtfläche 25′ gepreßt, so daß der Zuströmkanal 3 keine Verbin­ dung zum Inneren 28 des Ventils 1 hat. Befindet sich das Ventil 1 im geöffneten Zustand, so kann das durch den Zuströmkanal 3 strömende Medium entlang der dargestellten Pfeile in das Innere 28 des Ventils strömen und von dort zum Abströmkanal 4 gelangen. Vorzugsweise weist

die kegelige Mantelfläche 17

den gleichen Neigungswinkel wie die Gegen­ dichtfläche 25

′ auf.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die horizontale Ringfläche 15 eine Not-Abdichtfläche 29 bildet, der am Ventilsitz 11 eine entsprechende Not-Gegendichtfläche 30 gegenüberliegt, die von der horizontalen Ring­ fläche 26 gebildet wird. Für den Fall, daß die Dichtung 22 ausfällt, bspw. wenn sie aufgrund unzulässiger Betriebstemperaturen verbrennt, kann der Ventilkegel mit seiner Not-Abdichtfläche 29 auf die Not-Gegen­ dichtfläche 30 des Ventilsitzes gepreßt werden, so daß eine hinreichende Abdichtfunktion des Ventils 1 gewährleistet ist.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den An­ sprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (9)

1. Ventil mit einem in einem Gehäuse längsverlagerbar geführten Ver­ schlußorgan, das mit einem Ventilsitz unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Dichtung zusammenwirkt, die in einer Ringnut des Ver­ schlußorgans einliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan als Ventilkegel (5) ausgebildet ist, in dessen kegeliger Mantelfläche (17) die Ringnut (16) derart eingebracht ist, daß zur Halterung der Dichtung (22) ein von der inneren Nutwandung (19) und dem angrenzenden Mantel­ flächenbereich (24) gebildeter Ringkragen (25) besteht, dessen Durch­ messer (D) etwa so groß wie der mittlere Durchmesser (d) der ringför­ migen Dichtung (22) ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (16) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

3. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Nutwandung (19) etwa senkrecht zur Mantelfläche (17) verläuft.

4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (22) als O-Ring (23) aus­ gebildet ist.

5. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (11) einen Sitzdurchmesser (D′) derart aufweist, daß der Ringkragen (25) in der geschlossenen Stellung das Ventil (1) eintaucht.

6. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (11) als in das Gehäuse (2) eingefügtes Einsetzteil (12) ausgebildet ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilkegel (5) eine Not-Abdichtfläche (29) vorgesehen ist, der am Ventilsitz (11) eine entsprechende Not- Gegendichtfläche (30) gegenüberliegt.

8. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Not-Abdichtfläche (29) und Not-Gegen­ dichtfläche (30) senkrecht zur Verlagerungsrichtung des Verschlußorgans verlaufen.

9. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Not-Abdichtfläche (29) an die äußere Nutwandung (19) der Ringnut (16) anschließt.