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Ventil, insbesondere für unter hohem Druck befindliche Leitungen Bei
der Regelung des Drucks oder der Durchflußmenge in Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsleitungen
treten durch Verschleiß sowohl am Ventilsitz als auch am Ventilkegel Schwierigkeiten
auf. Diese sind besonders groß bei starker Abdrosselung strömender Medien, die unter
hohen Drucken stehen, da dann am Sitz und Kegel hohe Strömungsgeschwindigkeiten
auftreten.
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Es ist bekannt, durch Verdrosselung die Strömungsgeschwindigkeit am
Ventilsitz zu verringern und die Drosseleinrichtung so zu gestalten, daß die Dichtflächen
im Strömungsschatten liegen und somit wenigstens zum Teil vor Verschleiß geschützt
sind. .Jedoch ist die Vordrosselung bei den bekannten Ventilen noch sehr unvollkommen,
da sie nur einen kurzen, praktisch geraden Drosselspalt haben.
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Auch ist bei diesen Ventilen die strömungstechnische und konstruktive
Ausbildung des Ventilinnern nicht so weit entwickelt, daß die hohen Strömungsgeschwindigkeiten
keine Schwingungen am Kegel und an der Spindel hervorrufen können. Zum Beispiel
bildet die Führung des Kegels bei den bekannten Bauarten meistens nur eine Zylindermantelfläche,
so daß Schwingungen leicht diesen Gleitweg ausschlagen. Wenn die Führung jedoch
doppelt oder mehrfach ausgebildet ist, wird der gesamte innere Teil der Spindel
so lang, daß dieser gleichfalls leicht in Schwingungen gerät, den Gleitweg ausschlägt
und schließlich bricht.
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese Mängel grundsätzlich
vermieden.
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Der Ventilsitzkörper ist gemäß der Erfindung in Richtung auf den Ventilverschlußkörper
hochgezogen, so daß beim Öffnen des Ventils und bei geöffnetem
Ventil
seine Dichtfläche gegen den Kegel vom Hauptstrom des Mediums unberührt bleibt. Der
hochgezogene Teil des Ventilsitzkörpers ist mit einem den Ventildurchgang erfüllenden
durchlässigen Strömungskörper verbunden, der das Medium strömungstechnisch günstig
durch den Ventildurchgang führt.
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Zur Vordrosselung bei Beginn der Öffnung des Ventils werden erfindungsgemäß
eine oder mehrere Ringnuten verwendet, an deren senkrechten Wänden eine Anzahl labyrinthähnlicher
Rillen zur Vernichtung der Strömungsgeschwindigkeit ohne Umformung in Druck angeordnet
sind. Hierdurch ist besonders in fast geschlossenem Zustande, bei dem eine zuverlässige
Drosselung am notwendigsten ist, eine gute nahezu verschleißlose Druckvernichtung
gewährleistet.
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Um das Auftreten jeglicher Art von Schwingungen bei jedem beliebigen
Öffnungsgrad im Ventilsitz zu vermeiden,. ist der gesamte Durchgangsweg strömungstechnisch
sorgfältig ausgebildet. Ein zentral vorspringender tropfenförmiger Schaft des pilzähnlich
ausgebildeten Strömungskörpers lenkt das strömende Medium sanft um und verteilt
es durch am Strömungskörper befindliche radial angeordnete Führungsrippen. gleichmäßig
auf den ganzen Querschnitt der Durchgangsöffnung. Damit bei starkem Druckunterschied
zwischen Ein- und Austritt des Mediums beim Öffnen des Ventils hohe Strömungsgeschwindigkeiten
und dadurch Schwingungserregungen und Bruch vermieden werden, wird erfindungsgemäß
der Ventilkegel als Kolben ausgebildet und innen und außen auf seinem ganzen Gleitweg
geführt, wodurch das Ausgeschlagenwerden der Führung und jeglicher Bruch unmöglich
gemacht werden.
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Bei besonders stark erodierenden Medien, wie z. B. Kesselspeise- und
Abschlämmwasser, kann diese Führung des Ventilkolbenkegels in konzentrischen Ringnuten
wiederholt werden, wodurch sowohl die Führung selbst als auch die Drosselung verbessert
werden. Außerdem kann der innere Vorsprung des Kolbenkegels zur verstärkten Führung
auch bei ganz geöffnetem Ventil über die Hubhöhe hinaus verlängert werden. Dann
wird er auf seinem Umfang mit Durchgangsfenstern versehen. Um den Verschleiß auch
am Ventilgehäuse zu vermeiden, können für diese Fälle die Fenster auf eines beschränkt
werden, welches das strömende 'Medium geradlinig in den Austrittstutzen leitet.
Hierbei ist natürlich der Kolbenkegel gegen Verdrehung zu sichern.
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An Hand der Zeichnungen (Abt. i, 2 und 3) sei die Erfindung näher
erläutert.
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Nach Abb. i ist in dem Ventilgehäuse a der Ventilsitz b mit der Auflagestelle
n durch die Mutter c befestigt, oder der Ventilsitz ist direkt eingeschraubt, wie
Abb. 2 zeigt. Der Ventilsitz b ist nach innen bis zur Kante u hochgezogen und der
hochgezogene Teil o mit dem Strömungskörper d mittels der Führungsrippen l z. B.
durch Schweißung verbunden. Der Strömungskörper d ist pilzähnlich gebaut und besitzt
zwischen Schaft w und Kopf t zur Auftei-Jung des strömenden Mediums und zu seiner
eigenen Stabilität mehrere solcher Versteifungs- und Führungsflächen 1. Über den
hochgezogenen Teil des Ventilkegels b und den Strömungskörperkopf
t des Strömungskörpers d schiebt sich der als Kolben ausgebildete Ventilkegel
f, der mit einem oder mehreren Vorsprüngen g in eine oder mehrere im Ventilsitz
b angeordnete Ringnuten eingreift, so daß eine Labyrinthdrosselung entsteht. Außerdem
ist dieser Vorsprung g auf seiner Innenseite mit labyrinthartigen Rillen v2 versehen.
Der Ventilkolbenkegel f ist auf seiner Außenseite unmittelbar oberhalb der kegeligen
Dichtfläche s2 durch einen kräftigen Ringwulst h verstärkt und durch Rippen i mit
einem oberen Ringwulst k des Kolbens verbunden, wodurch er gegen Schwingungen versteift
und auch auf der Außenseite einwandfrei im Ventilgehäuse geführt ist. Die innere
Zylindermantelfläche des Kolbenkegels f gleitet stets auf der Außenmantelfläche
des innen hochgezogenen Ventilsitzkörpers b und des Strömungskörperkopfs t und besitzt
so auch eine einwandfreie innere und damit doppelte Führung über seinen ganzen Gleitweg.
Der zwischen Strömungskörper d und Ventilkolben f ausgebildete Raum q hat
die Aufgabe, den beim Schließen des Ventils entstehenden Kompressionsdruck aufzufangen
und durch die Öffnung p im Raum r des Strömungskörperkopfs t abzuleiten.
Der Strömungskörper d besteht aus dem tropfenförmig ausgebildeten Schaft w, dem
pilzähnlichen Kopf t mit der konischen Aussparung r, welcher als Sammel- und Ableitungsbecken
für etwa angesammelte Flüssigkeiten dient, die durch die erwähnte Öffnung p abfließen.
Der Ventilsitzkörper besitzt unterhalb der Sitzdichtfläche si eine oder mehrere
Ringnuten x, xi, x2, x3, in welche zur Vordrosselung der oder mehrere
am Kolbenkegel f befindliche Vorsprünge (9i, 921 93) eingreifen (Abt. 3).
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Zum Erreichen jeder beliebigen Öffnungscharakteristik sind gemäß Abb.
2 zwischen den Führungsflächen L im zylindrisch hochgezogenen Teil o des Ventilkörpersitzes
b mehrere Schlitze e vorgesehen, deren Form der jeweiligen Regelaufgabe angepaßt
ist. Die Anzahl der Führungsflächen l stimmt mit der Anzahl der zwischen den Schlitzen
e befindlichen Stege im zylindrischen Teil des Ventilsitzkörpers b, die mit
den Führungsrippen l fest verbunden sind und damit jeweils getrennte Durchgangskanäle
bilden, überein.
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Bei der bisher dargestellten Bauart können, bedingt durch die hohen
Drucke, wie in allen einsitzigen Ventilen erhebliche Spindelkräfte auftreten. Um
eine praktisch vollständige Entlastung für die Spindel herbeizuführen, wird der
Raum oberhalb des Kolbenkegels f zweckmäßig mit dem hohen Eintrittsdruck unterhalb
des Ventilsitzkörpers b durch einen ungesteuerten oder gesteuerten Umgang verbunden
und gegen den Austrittsraum mit geringem Druck durch Kolbenringe m am oberen Teil
des Ventilkolbenkegels f abgedichtet. Diese Kolbenringe können ebenfalls mit Entlastungs-
oder Labyrinthrillen versehen sein.
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Abt. 3 zeigt die mehrfache Anordnung der sich im Ventilsitzkörper
b befindlichen, mit Labyrinthrillen
v1 versehenen U-förmigen Ringnuten
x1, x2, x3, in die die entsprechende Anzahl ebenfalls mit Lal)yrinthrillen v. versehenen
Vorsprünge g1, 921 93 des Kolbenkegels eingreifen. Der innere Vorsprung 9l
ist weit über den größten Hub hinaus verlängert. Als Durchgang sind in ihm eines
oder mehrere Fenster y derart angeordnet, daß die Strömung weder die Vorsprünge
x2, x3 noch die Oberkante der Ringnuten noch den Ventilsitz s1 trifft. In der Abb.
3 ist die rechte Hälfte des Ventils geschlossen und mit mehreren Ringnuten versehen,
während die linke Hälfte das Ventil in geöffnetem Zustand zeigt und nur eine Ringnut
besitzt.