DE605447C

DE605447C - Verfahren zur Ausbildung der Sitzflaechen von Doppelsitzventilen

Info

Publication number: DE605447C
Application number: DEC48855D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-01-31
Filing date: 1934-02-13
Publication date: 1934-11-14
Also published as: DE576121C; AT138544B; AT143180B; GB444010A; CH161924A; GB396437A

Description

Die Erfindung betrifft eine weitere verbesserte Ausbildung der Doppelsitzventile für die Ventilanordnung nach Patent 576 121. Die Sitze der Doppelsitzventile können entweder beide kegelig oder beide eben oder auch der eine kegelig und der andere eben sein, je nachdem die Bearbeitung und das Einschleifen der Sitze am besten ausgeführt werden kann.
Es hat sich gezeigt, daß die Ventile im Betriebe

ίο Undichtheiten aufweisen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Undichtheiten darauf zurückzuführen sind, daß man bisher nicht genügend die Verformungen des Ventilkörpers und des Ventilgehäuses infolge der mechanischen und termischen Einflüsse berücksichtigt hat. Insbesondere ist auf diejenigen Verformungen nicht genügend Rücksicht genommen worden, welche durch die Verschiedenheiten der äußeren und der inneren Temperatur

ao des Ventilkörpers in Verbindung mit dem auf den Ventilkörper einwirkenden Dampfdruck hervorgerufen werden. Man hat wohl manchmal die Sitze derart kegelig hergestellt, daß die ideellen Spitzen der von den beiden Sitzen gebildeten Kegel in ein und demselben Punkt zusammentreffen, wodurch zwar erreicht wurde, daß die Dichtheit der Ventile durch die verschiedenen Ausdehnungen der beiden Ventilsitzpaare nicht beeinträchtigt wird, wenn das Ventil und das dazugehörige Gehäuse zwar voneinander verschiedene, aber in sich einheitliche Temperaturen annehmen, wobei vorausgesetzt ist, daß die Ventile und die Ventilgehäuse isotrop sind. Die so erreichte Dichtheit wird aber mangelhaft, wenn, wie es bei der Anordnung nach dem Hauptpatent der Fall ist, die Erwärmung, des Ventilkörpers in sich keine gleichmäßige ist, sondern zeitweilig die Außentemperaturen erheblich größer sind als die Innentemperaturen oder umgekehrt und zu den hierdurch veranlaßten Verformungen noch die durch die Verschiedenheit des Innen- und Außendrucks hervorgerufenen Verformungen hinzutreten.

Im Hauptpatent ist zwar für Ventile mit einerseits ebenen und andererseits kegeligen Sitzflächen zur Verbesserung der Dichtheit im Betriebe vorgeschlagen worden, einerseits durch Einregelung der Sitzentfernung nach dem Einschleifen der Ventile auf die Verformungen Rücksicht zu nehmen, andererseits die Ventilkörper selbst passend auszubilden. Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß der

eine Sitz des Doppelsitzventüs festgelegt und die Konizität des anderen Sitzes dadurch bestimmt wird, daß die Erzeugende des Sitzkegels in die Richtung gelegt wird, welche ein Punkt des betreffenden Ventilsitzes durch die im Betriebe entstehenden Einflüsse der Temperatur- und Druckunterschiede zwischen Außen- und Innenraum einschlägt.

■ Nach der Erfindung ist es mit Sicherheit möglieh, Undichtheiten infolge der genannten Temperatur- und Druckeinflüsse zu vermeiden, und zwar auf Grund der Beobachtung, daß infolge des auftretenden Temperaturunterschieds zwischen den Außenschichten des Ventilkörpers und den Innenschichetn desselben Körpers eine Verformung des Körpers eintritt, ähnlich der Einwirkung eines Biegungsmomentes auf die Krümmungsform.

Dies soll an Hand der Zeichnung erläutert werden. Bei der in der Abbildung dargestellten Ausführungsform legt sich die untere Sitzfläche^ des Ventils V gegen einen festen Sitz an, der sich an einem unteren, in das Gehäuse eingeschraubten Ring B befindet. Nimmt man an, daß in dem Außenraum K ein größerer mittlerer Druck herrscht als in dem Innenraum C, dann ist auch die auf die äußere Oberfläche A einwirkende Temperatur größer als die auf die innere Fläche J einwirkende. Infolgedessen bewegt sich irgendein Punkt M des oberen Ventilsitzes durch die entstehende Verformung in einer bestimmten Richtung R gegenüber dem ideellen Mittelpunkt 0 des unteren Ventilsitzes E, und zwar hängt diese Richtung von der Form und dem Querschnitt der Ventilwandung ab. Bei dem dargestellten Beispiel ist aber die Verschiebung R stets nach oben hin und auf die Ventilachse zu gerichtet. Je größer der Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenraum ist, um so größer wird der Weg des Punktes M; der Weg behält aber ständig ein und dieselbe Richtung R.

Kommt nun die Einwirkung des im Räume K herrschenden Überdruckes hinzu, so wird durch die vom Druck erzeugte Spannung des Ventilkörpers eine Bewegung des Punktes if in anderer Richtung, und zwar beispielsweise in der Richtung S, hervorgerufen, die von der Richtung R nicht erheblich abweichen wird, jedenfalls auch nach oben und nach der Ventilachse hin verläuft. Die wirklich unter beiden Einflüssen (Temperaturunterschied und Überdruck) entstehende Bewegung des Punktes M verläuft in der Resultierenden der Richtungen R und 5, d. h. in der Richtung T, die man durch das Wegparallelogramm erhält.

Wird also auf Grund von Versuchen oder durch Berechnung für ein Ventil bestimmter Abmessung die Verformungsrichtung T festgelegt, so kann danach die Konizität des Ventilsitzes eingerichtet werden, mit der Wirkung, daß die Einflüsse der ungleichmäßigen Temperaturen für die Dauer unschädlich gemacht sind, indem nunmehr die gegenseitige Verschiebung der abdichtenden Ventilflächen unter Wirkung der Temperatur- und Druckunterschiede in der Schrägrichtung der Ventüflächen stattfindet, die Flächen also in dichter Berührung verbleiben, ohne daß sich dabei die Dichtungsflächen der gegenüberliegenden oberen Sitze voneinander entfernen.

In der Praxis haben zwar die Komponenten R und S, aus denen sich die Resultante T zusammensetzt, kein gleichbleibendes Größenverhältnis zueinander (z. B. wird das Verhältnis ein anderes bei Naßdampf als bei überhitztem Dampf sein). Trotzdem bleibt im Rahmen der praktisch in Frage kommenden Unterschiede des Größenverhältnisses die Richtung der Resultante T stets ungefähr die gleiche wegen der Kleinheit des von R und S gebildeten Winkels, wobei zu bemerken ist, daß auf der Zeichung dieser Winkel lediglich zum Zwecke der deutlicheren Veranschaulichung größer dargestellt ist, als der Wirklichkeit entspricht. Die gemäß der Erfindung gewählte Konizität der oberen · Sitzflächen wird also unter allen Verhältnissen praktisch zur Erzielung vollständiger Dichtheit ausreichen.

Die Verformungen des Ventilkörpers zum Ventilgehäuse, die eine Folge des Unterschiedes der mittleren Temperaturen zwischen dem Ventilkörper einerseits und dem Gehäuse anderseits sein können, dürfen gegenüber den eben behandelten Verformungen des Ventilkörpers durch die in ihm selbst auftretenden Temperaturunterschiede und Druckeinwirkungen im allgemeinen vernachlässigt werden, wenn Ventilkörper und -gehäuse aus dem gleichen Baustoff bestehen und wenn die Entfernung der Gehäusesitze kurz ist und die Verbindung der beiden Sitze des Gehäuses durch kurze und geradlinige Säulen erfolgt. Etwaige Mängel können beispielsweise durch passende Wahl der zum Schließen der Ventile benutzten Kräfte herbeigeführt werden.

Wenn der Druck im Raum C größer ist als im Raum if, so kehren sich die oben betrachteten Verformungsbewegungen R und S um, so daß die für die Konizität des Sitzes maßgebende Resultante T ungefähr die gleiche Schräglage, wenn auch in umgekehrter Richtung, erhält. Dasselbe Ventil wird also für beide Durchtrittsrichtungen des Dampfes oder sonstigen elastischen Mittels die erwünschte Dichtheit aufweisen, unabhängig von den Temperaturen.

Nach dem Gesagten entspricht bei dem dargestellten Beispiel einem gegebenen unteren ebenen Sitz ein oberer Sitz bestimmter Konizität in der Richtung T. Verallgemeinert ergibt die angegebene Regel, daß, wenn für den einen

Sitz aus irgendeinem Grunde eine bestimmte, sei es ebene, sei es kegelige Form gegeben ist, der andere Sitz eine durch Berechnung oder durch Versuche gemäß der Erfindung zu ermittelnde andere bestimmte Konizität erhalten muß.

Claims

Patentansprüche:

ίο i. Verfahren zur Ausbildung der Sitzflächen der Doppelsitzventile für die Ventilanordnung nach Patent 576121, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sitz des Doppelsitzventils festgelegt und die Konizität des anderen Sitzes dadurch bestimmt wird, daß die Erzeugende des Sitzkegels in die Richtung gelegt wird, welche ein Punkt des betreffenden Ventilsitzes durch die im Betriebe entstehenden Einflüsse der Tempe- ratur- und Druckunterschiede zwischen Außen- und Innenraum einschlägt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, um die zu bestimmende . Konizität des einen Sitzes zu erhalten, der festgelegte andere Ventilsitz in Berührung mit dem entsprechenden Gehäusesitz auf diesem festgehalten und einerseits der Verformungsweg (R) bestimmt wird, den ein Punkt des betreffenden Ventilsitzes durch Einfluß der durch den Unterschied zwischen der Außen- und Innentemperatur hervorgerufenen Verschiedenheit der Ausdehnung der Außen- und Innenschichten der Ventilwandung ausführt, andererseits derjenige Verformungsweg (S) bestimmt wird, welchen der gleiche Punkt (M) des betreffenden Ventilsitzes unter Einfluß des Druckunterschiedes zwischen Außen- und Innenraum ausführt, worauf die dem Ventilsitz endgültig zu gebende Konizität durch die aus " den beiden genannten Verformungswegen (R, S) gebildete Resultante (Γ) bestimmt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen