DE4206423A1 - Absperrorgan fuer fluide medien mit hahnfoermigem stellglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan für fluide Medien, - mit Gehäuse mit Einrichtungen zum Einbau in eine medienführende Rohrleitung, strömungskanalbildender Durchflußbuchse und hahnförmigem Stellglied mit Durchflußkanal für die Steuerung des Durchflußmengenstromes, wobei die Durchflußbuchse aus Ingenieurkeramik besteht und eine Stellgliedaufnahme für das Stellglied aufweist. Die Einrichtungen zum Einbau in eine medienführende Rohrleitung können Flansche aufweisen, die mit Rohrleitungsflanschen verbunden werden, wobei im allgemeinen Flanschdichtungen angeordnet werden. Die Einrichtungen zum Einbau in eine medienführende Rohrleitung können aber auch so gestaltet sein, daß ein klemmender Einbau erfolgen kann.

Bei den bekannten Absperrorganen, von denen die Erfindung ausgeht (DE 38 03 417 C2, DE 38 06 871 C2), erstreckt sich die Durchflußbuchse nicht bis zu den Einrichtungen zum Einbau in eine medienführende Rohrleitung. Diese Einrichtungen sind vielmehr als besondere Gehäuseabschnitte der Durchflußbuchse gleichsam vorgeschaltet. Das genügt in bezug auf komplexe Beanspruchungen aus Abrasion und/oder Kavitation und/oder Korrosion nicht immer den Anforderungen. Im übrigen sind die harnförmigen Stellglieder Kugelhähne. Daraus resultieren in bezug auf die Formgebung der Kugel- und der Stellgliedaufnahme Toleranzprobleme, die zu störenden Leckraten führen können, die aber auch störende Abrasionen, Kavitationen und Korrosionen auslösen können. Die beschriebene Geometrie zwingt im übrigen zu einer mehrteiligen Bauweise in bezug auf den Durchflußkanal und/oder in bezug auf das Stellglied, wobei die Spalte zwischen den Bauteilen nicht beliebig angeordnet werden können. Spaltkorrosionen können auftreten. Im Ergebnis ist die Standzeit der bekannten Absperrorgane verbesserungsfähig, und zwar insbesondere für einen Einsatz, bei denen Abrasionen, Kavitationen und Korrosionen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan des eingangs beschriebenen grundsätzlichen Aufbaus zu schaffen, welches sich gegenüber den bekannten Ausführungsformen durch bauliche Einfachheit auszeichnet und so eingerichtet ist, daß auch bei Mehrfachbeanspruchungen Abrasionen, Kavitationen und Korrosionen sehr weitgehend unterdrückt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Durchflußbuchse sich bis zu der Einrichtung zum Einbau des Gehäuses in die Rohrleitung erstreckt, daß das Stellglied zumindest im Bereich der Stellgliedaufnahme als im Querschnitt bis auf den Bereich des Durchflußkanals, kreisförmiges Bauteil ausgeführt ist und daß das Stellglied zumindest im Bereich des Kontaktes mit dem fluiden Medium aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff besteht. - Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der beschriebenen Gestaltung der Durchflußbuchse und bei der beschriebenen Gestaltung des Stellgliedes eine wesentliche bauliche Vereinfachung erreicht wird, die gleichzeitig das Absperrorgan sehr unempfindlich macht gegen Abrasions- und/oder Kavitations- und/oder Korrosionsbeanspruchungen, wenn insoweit für die Durchflußbuchse und für das Stellglied die geeigneten Werkstoffe ausgewählt werden, die an sich bekannt sind und mit Hilfe von Versuchen ausgewählt werden können. Es befinden sich im Inneren des Absperrorgans keine mit dem fluiden Medium in Kontakt kommenden Flächen mehr, an denen Abrasions-, Kavitations- und/oder Korrosionsbeanspruchungen auftreten könnten. Das gilt aber auch in bezug auf den Spalt zwischen Stellgliedaufnahme und Stellglied, da die Fertigung eines Stellgliedes mit kreisförmigem Querschnitt sowie die Fertigung einer entsprechenden Stellgliedaufnahme wesentlich toleranzarmer erfolgen kann als die Fertigung von Kugelhähnen und entsprechenden Aufnahmen. Das im Querschnitt bis auf den Bereich des Durchflußkanals kreisförmige Stellglied ist nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung zylindrisch oder nur leicht konisch gestaltet. Gerade wenn das Stellglied zylindrisch gestaltet ist, kann mit extrem engen Toleranzen gearbeitet werden.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Durchflußbuchse einteilig aus Ingenieurkeramik aufgebaut, wobei sie eine eingeformte oder als Bohrung ausgeführte Stellgliedaufnahme aufweist. Es versteht sich, daß die Stellgliedaufnahme sowie das Stellglied die erforderliche Präzisions- und Feinbearbeitung erfahren haben. Die Durchflußbuchse kann aber auch aus mehreren Bauteilen, die Stellgliedaufnahme bildend, zusammengesetzt sein.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besteht das Stellglied aus Ingenieurkeramik und ist der Strömungskanal eingeformt und/oder als Bohrung ausgeführt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß das Stellglied aus einer Metallegierung besteht, wobei der Strömungskanal eingeformt oder als Bohrung ausgeführt ist, und daß das Stellglied eine Beschichtung aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff aufweist.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform, bei der das Stellglied aus einer Metallegierung besteht, kann nach einem anderen Vorschlag der Erfindung die Beschichtung auch als Ingenieurkeramik bestehen. Jedenfalls kann das Stellglied, welches nach Maßgabe der beschriebenen Ausführungsformen aufgebaut ist, zusätzlich eine Beschichtung aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff aufweisen. Das Stellglied ist vorzugsweise einteilig ausgeführt. Es kann aber auch aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein, die den Strömungskanal aufweisen oder bilden.

In weiterer Ausbildung lehrt die Erfindung, daß das Stellglied mit einem Betätigungsoberteil in eine metallische Stellbuchse mit Einrichtung für das Ankuppeln von Stellelementen eingesetzt ist, welche Stellbuchse im Gehäuse und im Abzweigstutzen des Gehäuses gelagert ist. Bei den Stellelementen kann es sich um die Stellwelle eines Stellmotors um Stellstangen und dergleichen handeln.

Nach bevorzugter Ausführungsform ist das Betätigungsoberteil des Stellgliedes in die Stellbuchse eingeklebt. Sie kann aber in die Stellbuchse auch formschlüssig oder auch zusätzlich formschlüssig eingesetzt sein.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist fernerhin die Durchflußbuchse in das Gehäuse lose eingepaßt. Die Durchflußbuchse kann im Bereich der Einrichtung zum Einbau in eine Rohrleitung mit Dichtungselementen versehen sein. Dann besteht die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß die Dichtungselemente über die Stirnflächen der Einrichtungen zum Einbau in eine Rohrleitung vorstehen, so daß die Dichtungselemente und die Durchflußbuchse beim Einbau des Absperrorgans in eine Rohrleitung vorspannbar sind. Es versteht sich, daß die Kanten der keramischen Bauteile im Bereich hoher Kantenpressungen mit Schrägen versehen sein können.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Absperrorgan auftretende Abrasionen, Kavitationen und Korrosionen sehr weitgehend unterdrückt sind, und zwar durch einfachen Aufbau. Von besonderem Vorteil ist, daß die Durchflußbuchse und das Stellglied einfach in das Gehäuse eingebaut und aus diesem ausgebaut werden können. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse und das Stellglied jeweils einem Bauelementensatz aus in bezug auf den Werkstoff und/oder den Strömungskanal bzw. den Durchflußkanal unterschiedlichen Elementen angehören, und daß die Elemente zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen und/oder unterschiedliche Beanspruchungen auswechselbar in das Gehäuse einschiebbar bzw. aus dem Gehäuse herausnehmbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperrorgan,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 in Richtung A-A.

Das in den Figuren dargestellte Absperrorgan ist ein Absperrorgan für fluide Medien. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Gehäuse 1 mit Einrichtungen 2 zum Einbau in eine medienführende nur angedeutete Rohrleitung 3, eine strömungskanalbildende Durchflußbuchse 4 und ein hahnförmiges Stellglied 5 mit Durchflußkanal 6 für die Steuerung des Durchflußmengenstromes des Absperrorgans nach Maßgabe vorgegebener Steuer- oder Regelinformationen. Die Durchflußbuchse 4 besteht aus Ingenieurkeramik. Sie weist eine Stellgliedaufnahme 7 für das Stellglied 5 auf.

Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß die Durchflußbuchse 4 sich bis zu der Einrichtung 2 zum Einbau des Gehäuses 1 in die Rohrleitung 3 erstreckt. Die Anordnung ist im übrigen so getroffen, daß das Stellglied 5 zumindest im Bereich der Stellgliedaufnahme 7 im Querschnitt, bis auf den Bereich des Durchflußkanals, als kreisförmiges Bauteil ausgeführt ist. Das Stellglied 5 besteht zumindest im Bereich des Kontaktes mit dem fluiden Medium aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff. Das Stellglied 5 ist, bis auf den Durchflußkanal 6, in diesem Bereich zylindrisch gestaltet, wie sich aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 ergibt.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Durchflußbuchse 4 einteilig aus Ingenieurkeramik gestaltet. Sie besitzt eine eingeformte oder als Bohrung ausgeführte Stellgliedaufnahme 7. Die Durchflußbuchse 4 könnte aber auch aus mehreren Bauteilen, die die Stellgliedaufnahme 7 bilden, zusammengesetzt sein, was nicht gezeichnet wurde.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Stellglied 5 vollständig aus Ingenieurkeramik. Der Durchflußkanal 6 ist eingeformt oder als Bohrung ausgeführt. Besteht in Abweichung davon das Stellglied 5 aus einer Metallegierung, so ist der Durchflußkanal 6 ebenfalls eingeformt oder als Bohrung ausgeführt, jedoch ist auf die Metallegierung eine Beschichtung aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff aufgebracht. Diese Beschichtung könnte auch aus Ingenieurkeramik bestehen. Im übrigen besteht die Möglichkeit, das Stellglied 5 mit einer zusätzlichen Beschichtung der angegebenen Eigenschaften zu versehen, gleichgültig, ob es aus Ingenieurkeramik oder aus einer Metallegierung besteht. Im Ausführungsbeispiel ist auch das Stellglied 5 einteilig ausgeführt.

Das Stellglied 5 ist mit einem Betätigungsoberteil 8 in eine metallische Stellbuchse 9 mit Einrichtung 10 für die Ankupplung eines Stellelementes versehen. Die Stellbuchse 9 ist im Gehäuse 1 und im Abzweigstutzen 11 des Gehäuses 1 gelagert. Das Betätigungsoberteil 8 könnte in die Stellbuchse 9 eingeklebt und/oder formschlüssig in der Stellbuchse 9 gehalten sein. Durch Lösen des Deckels 12, der auf den Abzweigstutzen 11 aufgesetzt ist, ist das Stellglied 5 austauschbar.

Die Durchflußbuchse 4 ist lose in das Gehäuse 1 eingepaßt und folglich nach Entfernung des Stellgliedes 5 auswechselbar. Die Durchflußbuchse 4 ist im Bereich der Einrichtung 2 zum Einbau in eine Rohrleitung 1 mit Dichtungselementen 13 versehen. Man erkennt, daß die Dichtungselemente 13 über die Stirnflächen 14 der Einrichtungen 2 zum Einbau in eine Rohrleitung 3 vorstehen. Folglich können die Dichtungselemente 13, aber auch die Durchflußbuchse 4, beim Einbau des Absperrorgans in eine Rohrleitung unter Vorspannung versetzt werden.

Claims (15)

1. Absperrorgan für fluide Medien, - mit Gehäuse mit Einrichtungen zum Einbau in eine medienführende Rohrleitung, strömungskanalbildender Durchflußbuchse und hahnförmigem Stellglied mit Durchflußkanal für die Steuerung des Durchflußmengenstromes, wobei die Durchflußbuchse aus Ingenieurkeramik besteht und eine Stellgliedaufnahme für das Stellglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) sich bis zu der Einrichtung (2) zum Einbau des Gehäuses (1) in die Rohrleitung (3) erstreckt, daß das Stellglied (5) zumindest im Bereich der Stellgliedaufnahme (7) als im Querschnitt, bis auf den Bereich des Durchflußkanals (6) kreisförmiges Bauteil ausgeführt ist und daß das Stellglied (5) zumindest im Bereich des Kontaktes mit dem fluiden Medium aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff besteht.

2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) einteilig aus Ingenieurkeramik besteht und eine eingeformte oder als Bohrung ausgeführte Stellgliedaufnahme (7) aufweist.

3. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) aus mehreren Bauteilen, die Stellgliedaufnahme (7) bildend, zusammengesetzt ist.

4. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) aus Ingenieurkeramik besteht und der Durchflußkanal (6) eingeformt oder als Bohrung ausgeführt ist.

5. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) aus einer Metallegierung besteht, wobei der Durchflußkanal (6) eingeformt oder als Bohrung ausgeführt ist, und daß das Stellglied (5) eine Beschichtung aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff aufweist.

6. Absperrorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Ingenieurkeramik besteht.

7. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) zusätzlich eine Beschichtung aus einem abrasions- und/oder kavitations- und/oder korrosionsfesten Werkstoff aufweist.

8. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) einteilig ausgeführt ist.

9. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist.

10. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) mit einem Betätigungsoberteil (8) in eine metallische Stellbuchse (9) mit Einrichtung (10) für den Anschluß von Stellelementen eingesetzt ist, die im Gehäuse (1) und/oder in Abzweigstutzen (11) des Gehäuses (1) gelagert ist.

11. Absperrorgan nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsoberteil (8) in die Stellbuchse (9) eingeklebt ist.

12. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsoberteil (8) in die Stellbuchse (9) formschlüssig eingesetzt ist.

13. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) in das Gehäuse (1) lose eingesetzt ist.

14. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) im Bereich der Einrichtung (2) zum Einbau in eine Rohrleitung (3) mit Dichtungselementen (13) vorsehen ist.

15. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbuchse (4) und das Stellglied (5) jeweils einen Bauelementensatz aus in bezug auf den Werkstoff und/oder den Strömungskanal bzw. den Durchflußkanal unterschiedlichen Elementen (4, 5) angehören, und daß die Elemente (4, 5) zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen und/oder unterschiedliche Beanspruchungen auswechselbar in das Gehäuse einschiebbar bzw. aus dem Gehäuse herausnehmbar sind.