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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilkörper zum Steuern eines ein
Ventil durchströmenden
Medienstroms, wobei das Ventil ein Ventilgehäuse aufweist, in dem der Ventilköper, der
mindestens eine Dichtung zum abdichtenden Zusammenwirken mit dem
Ventilgehäuse
oder, falls zweckdienlich, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneter
Käfig aufweist,
mittels einer Spindel in Richtung eines Ventilsitzes in dem Ventil
und zurück
axial verschiebbar ist.
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Ein
Ventilkörper
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist beispielsweise aus dem Dokument GB-A-2 033 549
bekannt.
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Bei
bestimmten Anwendungen von derzeit auf dem Markt erhältlichen
Ventilen wird vom Benutzer erwartet, dass das Ventil dicht ist,
was normalerweise eine unidirektionale sehr starke Stellkraft erfordert.
Zum Erreichen einer möglichst
schwachen Stellkraft wird ein sogenanntes Entlastungsventil verwendet,
das durch einen Verbindungskanal zwischen der Niederdruckseite des
Ventilkörpers
und dem eingeschlossenen Volumen realisiert wird, und das über dem
Ventilkörper
und in dem Ventildeckel angeordnet ist. Bisher war es nicht möglich, diese
beiden genannten Varianten vollständig miteinander zu kombinieren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen dichten
Ventilkörper
und insbesondere einen dichten Entlastungsventilkörper bereitzustellen,
der eine komplette Ventilpackung aufweist, in der die Komponenten
des Ventilkörpers vollständig abgedichtet
sind, wenn sich der Ventilkörper
unmittelbar vor und/oder in seiner geschlossenen Position in dem
Ventilgehäuse
befindet, wobei gleichzeitig ein so geringer Reibungsverschleiß wie möglich an
der Dichtung auftritt, wenn das Ventil außerhalb seiner Schließpo sition
in Betrieb ist. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind
in den beiliegenden Patentansprüchen
aufgeführt.
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Die
Erfindung stellt einen neuen Ventilkörpertyp zum Steuern eines das
Ventil durchströmenden
Mediums der oben genannten Art bereit, wobei der Ventilkörper auf
exzellente Art und Weise seinen Zweck erfüllt und ferner gleichzeitig
einfach und kostengünstig
herstellbar ist. Der erfindungsgemäße Ventilkörper weist insbesondere ein
Druckelement in Form einer Hülse,
die außen
an einem zentralen Ventilkegel verläuft, und eine Dichtung aus
einem Material auf, das bei Beeinflussung durch von der Hülse aufgebrachte
Kräfte
radial nach außen
sowie nach innen expandieren kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Dichtung mittels eines Spaltrings in ihrer Position fixierbar,
der durch Einsetzen in eine in dem Ventilkegel ausgebildete Nut
axial arretiert ist. Bei dieser Lösung gleitet die Hülse dann,
wenn der Ventilkegel seine Schließposition an dem Ventilsitz erreicht
hat, an dem Ventilkegel und überträgt Kräfte auf
die Dichtung und komprimiert diese, welche dann radial in ihrem
von der Hülse,
dem Spaltring, dem Ventilkegel und der in dem Ventil angeordneten Wand
begrenzten Raum expandiert. Diese Dichtung erzeugt einen hohen Oberflächendruck
auf den das geschlossene Volumen begrenzenden Flächen.
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In
der offenen Ventilposition, in der das Ventil in Betrieb ist, steht
die Hülse
nicht mehr mit dem Ventilsitz in Kontakt, wobei die Hülse keine
die Dichtung beeinflussenden Kräfte
mehr überträgt und auch
keine Oberflächendrücke mehr
an ihren Begrenzungsflächen
erzeugt. Durch Eliminieren oder Einschränken des auf die Dichtung wirkenden
Oberflächendrucks
wird die Reibung an der Ventilwand, zu der der Ventilkörper verläuft, sehr
gering, wobei ferner die erforderliche Stellkraft des Ventils niedrig
gehalten werden kann und gleichzeitig der Verschleiß beispielsweise
der Dichtung radikal reduziert wird. Bei dieser Struktur wird nur
eine auf die Dichtung wirkende Kraft erzeugt, wenn das Ventil geschlossen
ist, während
bei offenem und in Betrieb befindlichem Ventil diese auf die Dichtung
wirkende Kraft vollständig
eliminiert ist, wobei keine Reibungskräfte erzeugt werden können und
gleichzeitig die Struktur den Verschleiß der Dichtung durch die radiale
Bewegung der Hülse
kompensiert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen
unter Hinzuziehung der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht gemäß einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers;
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2 eine
schematische Querschnittsansicht eines vollständigen Ventils mit einem darin
eingebauten Ventilkegel aus 1;
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3 zu
Erläuterungszwecken
einen nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper; und
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4 eine
Querschnittsansicht eines weiteren nicht erfindungsgemäßen Ventilkörpers.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers 1 zum
Einbauen in ein Ventilgehäuse 3 eines
Ventils 2, in dem der Ventilkörper 1, der mindestens
eine Dichtung 4 zum abdichtenden Zusammenwirken mit dem
Ventilgehäuse 3 oder,
falls zweckdienlich, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Käfig 5 aufweist,
mittels einer Spindel 6 in Richtung auf einen Ventilsitz 7 in dem
Ventil 2 und zurück
axial verschiebbar ist. Der Ventilkörper 1 gemäß der in 1 gezeigten
Ausführungsform
wird von einer Spindel 6 in dem Ventil 2 geführt, wie
vorstehend beschrieben, und weist einen Ventilkegel 8 mit
einer Hülse 9 auf,
die den Ventilkegel umschießt
und als Drückelement 9' dient, wobei die
Hülse 9 verschiebbar
in einer Ausnehmung 10 angeordnet ist und bei dieser Ausführungsform
fast bis zu dem freien Ende 11 des Ventilkegels 8 verläuft, um
mit einem Ventilsitz 7 zusammenzuwirken. In dem entgegengesetzten
Ende 12 des Ventilkegels 8 wird die Hülse 9 mit
Hilfe eines in einer Nut 13 angeordneten Befestigungsele ments 14 in
ihrer Ausnehmung 10 gehalten. Zwischen diesem Befestigungselement 14 und
dem benachbarten hinteren Teil 15 der Hülse 9 ist die Dichtung 4 angeordnet,
die um den Umfang des Ventilkegels 8 verläuft. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine flache Dichtung 25 zwischen der Dichtung 4 und
dem Befestigungselement 14 angeordnet, um zu verhindern,
dass die Dichtung 4 in den Schlitzen zusammengedrückt wird, die
auftreten können,
wenn das Befestigungselement 14 durch einen Spaltring gebildet
ist. Zum Verhindern einer Drehung zwischen der Hülse 9 und dem Ventilkegel 8 ist
ein Drehstift 26 vorgesehen. Die Funktion der Hülse 9 an
dem Ventilkegel 8 besteht in dem Komprimieren der Dichtung 4,
wenn sich die Hülse 9 in
Richtung auf die Dichtung 4 bewegt, was der Fall ist, wenn
sich der Ventilkörper 1 unmittelbar
vor und/oder in seiner Schließposition
befindet, so dass die Dichtung 4 in ihrem von der Hülse 9,
dem Befestigungselement 14 mit seiner gegebenenfalls vorgesehenen
flachen Dichtung 25, dem Ventilkegel 8 und der
vorhandenen Ventilgehäusewand
begrenzten Raum expandiert. Folglich erzeugt die Dichtung 4 einen
hohen Oberflächendruck
auf sämtlichen
sie begrenzenden Flächen.
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In
der offenen Ventilposition, d.h. wenn das Ventil 2 in Betrieb
ist, steht die Hülse 9 nicht
mehr mit dem Ventilsitz 7 in Kontakt, wobei die Hülse 9 keine die
Dichtung 4 beeinflussenden Kräfte mehr übertragen kann. Dann erzeugt
die Hülse 9 keinen
Oberflächendruck
an ihren Begrenzungsflächen
sowie auch insbesondere an der Dichtung 4. Durch Eliminieren oder
Einschränken
des auf die Dichtung 4 wirkenden Oberflächendrucks wird die Reibung
an dem Ventilgehäuse 3 oder,
falls zweckdienlich, dem in dem Ventilgehäuse angeordneten Käfig 5 sehr
gering, wobei ferner die erforderliche Stellkraft des Ventils 2 sehr niedrig
gehalten werden kann sowie gleichzeitig der Verschleiß insbesondere
der Dichtung 4 radikal reduziert werden kann. Bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist das Befestigungselement 14 in einer in dem Ventilkegel 8 ausgebildeten
Nut 13 angeordnet und in dem vorliegenden Fall als Spaltring ausgebildet,
der automatisch zusammengehalten wird, wenn der Ventilkegel 8 in
das Ventil 2 eingesetzt ist oder in mit Hilfe eines Verschlussrings 16 in
seiner Position fixiert ist. Die Dichtung 4 kann aus einem elasti schen
Material gefertigt sein, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial
oder Metall und vorzugsweise aus Grafit.
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Wie
in 2 genauer dargestellt, ist der Ventilkörper 1 in
diesem Fall in ein Ventil 2 eingebaut, welches wiederum
einen in dem Ventilgehäuse 3 angeordneten
Käfig 5 enthält. Der
Ventilkörper 1 ist
verschiebbar in dem Käfig 5 angeordnet,
und die Dichtung befindet sich in dem hinteren Ende 12 des
Ventilkegels 8, wobei gleichzeitig das vordere freie Ende 11 des
Ventilkegels 8 mit einem in dem Ventil 2 angeordneten
Ventilsitz 7 zusammenwirken kann. Um der Dichtung 4 eine
größere Wirkung
zu verleihen, wenn diese in radialer Richtung expandiert, verläuft die
Anschlagfläche 17 der
Dichtung 4 an der entsprechenden Fläche 18 der Hülse 9,
die als Druckelement 9' dient,
abgewinkelt oder schräg.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel,
bei dem der Ventilkegel 8 in einem Käfig 5 angeordnet ist,
weist letzterer mehrere Löcher 19 auf,
die unabgedeckt sind, wenn der Ventilkörper 1 aus seiner
Schließposition
in seine Öffnungsposition
verschoben wird.
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Zu
Erläuterungszwecken
zeigt 3 einen nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper 1, bei dem der vordere
Teil 20 der Hülse 9 das
vordere Ende 11 des Ventilkörpers umschließt und in
axialer Richtung an einem zentral von dem vorderen freien Ende 11 des Ventilkörpers 1 abstehenden
Stift 21 angebracht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Hülse 9 im Wesentlichen
hutförmig
ausgebildet, statt dass sie wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
kurz vor dem freien Ende 11 des Ventilkegels 8 endet.
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Ferner
zeigt 4 zu Erläuterungszwecken einen
weiteren nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper 1,
bei dem im Wesentlichen der gesamte Ventilkegel 8 als Drückelement
ausgebildet ist, das in axialer Richtung bewegbar ist und in einer
Hülse 22 verschiebbar
in seiner Position fixiert ist, wobei die Hülse mit einem an einer Spindel 6 befindlichen
Flansch versehen ist, wobei die Hülse 22 eine Umfangsschulter 23 für die Dichtung 4 bildet,
welche zwischen dieser feststehenden Schulter 23 und einer
bewegbaren Schulter 24 an dem Drückelement 9' angeordnet
ist und zwischen denen die Dichtung 4 für ihre radiale Expansion zusammenziehbar
ist.