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Ventilsitz-Anordnung für Ablaufventile von Kesselwagen und ähnlichen
Behältern Bei Kesselwagen, wie sie für Eisenbahn- oder Straßentransportwagen verwendet
werden, ist es oft schwierig, einen dichten Abschluß der Ablaufventile zu erzielen,
da einerseits der Durchmesser des Ablaufventils meist recht groß ist (Zoo bis Zoom)
und andererseits die abzudichtenden Flüssigkeiten vielfach große Schwierigkeiten
bereiten. Es ist z. B. bekannt, daß bei Treibstoffen (Benzin, Benzol, Gasöl usw.),
aber auch bei einer ganzen Reihe von Chemikalien (Lösungsstoffe, Äther usw.) die
Abdichtung sehr schwierig ist, da diese Stoffe durch die feinsten Undichtigkeiten
hindurchdringen. Wegen der oft starken Verunreinigungen in Kesselwagen (Rostschlamm,
Rostblättchen, Bleischlamm und anderen Fremdkörpern) ist es vielfach notwendig,
metallische Dichtungen anzuwenden, durch die diese Unreinigkeiten zerrieben werden
können. Auch zwingt die angreifende Wirkung der beförderten Flüssigkeiten vielfach
zur Anwendung metallischer Dichtungen. Bei den hohen Anforderungen, die an die Dichtigkeit
solcher Ablaufventile gestellt werden müssen, haben aber metallische Dichtungen
wiederum den großen Nachteil, daß sie bei der geringsten Verformung nicht mehr satt
aufeinanderliegen und dann starke Undichtigkeiten entstehen. Diese Verformungen
sind aber gerade bei den Ablaufventilen von Kesselwagen sehr leicht möglich, einerseits
durch die Verzerrungen, die der Kesselmantel und damit auch das damit
verschweißte
oder vernietete Gehäuse des Ablaufventils infolge der Fahrterschütterungen und Rangierstöße
erleidet, andererseits dadurch, daß in neuerer Zeit durchweg die Absperrorgane so
angeordnet werden, daß sie von unten aus dem angeschweißten oder angenieteten Gehäuse
des Ablaufventils ausgebaut werden können. Diese Ausbaubarkeit der Ablauforgane
macht es erforderlich, daß der Sitz, auf den der Absperrkegel dichtet, auf einem
nach unten ausbaubaren Sitzflansch angeordnet wird. Dieser Sitzflansch kann nun
beim Einsetzen in das Gehäuse, vor allem bei ungleichmäßigem Anziehen der Befestigungsschrauben
durch ungeschultes Personal, sich selbst bei kräftiger Bemessung der Flanschdicke
leicht verziehen, so daß dann kein dichter Abschluß möglich ist. Durch sorgfältiges
Ausgleichen der Spannung der einzelnen Befestigungsschrauben muß dann ohne großen
Zeitaufwand ein dichter Abschluß wieder herbeigeführt werden.
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Schwierigkeiten treten außerdem noch auf bei Ablaufventilen mit doppelten
gegenläufigen Ventilkegeln, besonders wenn der eine elastisch und der andere metallisch
dichtet. Bei solchen Ventilen kann durch die Abnutzung des elastischen Dichtungsringes
oder durch Einklemmen von Unreinigkeiten ein Verkanten dieses Kegels eintreten,
was verhindert, daß der andere; gegenüberliegende Kegel richtig auf seiner Dichtungsfläche
aufliegt.
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Gemäß der Erfindung sollen nun diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt
werden, daß der Sitz des Ablaufventils bzw. bei Doppelkegelventilen der eine der
beiden oder erforderlichenfalls auch beide Sitze nicht fest in das Gehäuse oder
in den ausbaubaren Sitzflansch eingesetzt werden, sondern lose mit reichlichem Spiel
in diese beiden Teile hineingeschoben werden. Die Abdichtung des oder der Sitze
gegen das Gehäuse oder den nach unten ausbaubaren Sitzflansch erfolgt durch einen
genügend dicken und nachgiebigen Dichtungsring aus treibstoffbeständigem Gummi oder
aus einem mit treibstoffbeständiger Hülle Umgebenen elastischen Stoff, der eine
freie Beweglichkeit des Sitzes in gewissen Grenzen zuläßt. Durch einen Sprengring
oder ein ähnliches Element wird dabei der lose eingesetzte Sitz am Herausfallen
verhindert. Dieser Sprengring kann erfindungsgemäß so angeordnet werden, daß er
gleichzeitig eine Abdichtung der Fuge des lose eingesetzten Sitzes darstellt, so
daß der Treibstoff oder andere den Dichtungsring angreifende Substanzen nur in ganz
geringem Umfang an das Dichtungsmaterial gelangen können. Wenn dieses Dichtungsmaterial
dann quillt, so preßt es sich gegen den Sprengring und verstärkt dadurch die abdichtende
Wirkung dieses Sprengringes.
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In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens in Anwendung
bei einem direkt in das Gehäuse des Ablaufventils eingesetzten Sitz dargestellt.
Das Gehäuse a des Ablaufventils (Bodenventil) ist durch einen Flansch b fest mit
dem Mantel c des Kessels verschweißt. Der Abschluß des Ablaufventils erfolgt durch
einen Kegel d, der metallisch auf einem Sitz e dichtet. Bei geöffnetem Ablaufventil
tritt der Kesselinhalt durch die Auslaufstutzen f nach. außen. Im allgemeinen sind
derartige Auslaufstutzen an beiden Seiten angeordnet; es werden aber auch Ablaufventile
für Kesselwagen verwendet, die nur einen Auslaufstutzen besitzen. Dies ist meist
bei Straßenfahrzeugen der Fall.
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Beim Schließen des Ablaufventils wird der Kegel d durch eine meist
an der Kesseldecke angeordnete Ventilstange mit seiner Dichtfläche g gegen die Gegendichtfläche
h des Sitzes e gepreßt. Der Sitz e ist mit reichlichem Spiel in das Gehäuse a eingesetzt
und durch einen dicken voluminösen Ring i gegen das Gehäuse abgedichtet. Wenn sich
das Gehäuse a durch Dehnung des Kesselmantels oder aus sonstigen Ursachen heraus
verformt, so wird diese Verformung elastisch von dem voluminösen Dichtungsring aufgefangen,
ohne daß die Verformung auf den Sitz e übertragen wird. Andererseits ermöglicht
der voluminöse Dichtungsring, wenn der Kegel d schief angepreßt wird, beispielsweise
infolge ungenauer Montage der Betätigungsspindel, eine dieser schiefen Anpressung
des Kegels angepaßte Verlagerung des Sitzes e, da der Dichtungsring i infolge seines
großen Volumens ohne weiteres in der Lage ist, derartige Verlagerungen aufzufangen.
Das bei der Verformung verdrängte Material wird in die Spalte hineingedrängt oder,
wie bei späteren Ausführungsbeispielen dargelegt, durch erfindungsgemäß vorgesehene
Hohlräume aufgenommen. Durch einen Sprengring k wird das Herausfallen des Sitzes
e verhindert. Gleichzeitig dichtet dieser Sprengring den Spalt ab, so daß der Kesselinhalt
nur in geringem Maße an den Dichtungsring gelangen kann.
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Wenn das Material des Dichtungsringes i nicht ganz quellfest ist,
so wird es in den Spalt unterhalb des'Sprengringes k eindringen, aber nur so weit,
bis es fest am Sprengring k anliegt und diesen nach dem Kesselinhalt zu abdichtet.
Von diesem Augenblick an ist eine Einwirkung des Kesselinhalts auf den Werkstoff
des Dichtringes i überhaupt nicht mehr möglich (Abb. i a).
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Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, angewendet bei
einem Ablaufventil mit nach unten ausbaubarem Sitzflansch. Der Sitz e, der wieder
durch einen voluminösen Dichtungsring i abdichtet und mit reichlichem Spiel eingesetzt
ist, ist nicht direkt in dem Gehäuse a gelagert, sondern in einem nach unten ausbaubaren
Sitzflansch m, der durch Schrauben n gegen den mit dem Kesselmantel e verschweißten
Flansch b des Ablaufventils gepreßt wird. Der Sitzflansch m wird in üblicher Weise
durch einen normalen Dichtungsring o gegen das Gehäuse a abgedichtet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sprengring k nicht oberhalb
des Sitzes, sondern im Kragen des Sitzes angeordnet, was zweckmäßig ist, wenn die
Platzverhältnisse dieses erforderlich machen. Dabei ist die Nut für den Sprengring
so breit bemessen, daß sie eine freie Bewegung des Sitzes nach unten zuläßt, um
die Verformung des voluminösen Dichtungsringes i nicht zu behindern.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, angewendet auf
ein Ablaufventil für Kesselwagen mit zwei gegeneinander beweglichen Absperrkegeln,
von denen der eine metallisch und der andere elastisch
dichtet.
Der Sitz des metallisch dichtenden Kegels ist, wie schon bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. i und 2 beschrieben, mit reichlichem Spiel in den Sitzflansch m eingesetzt
und durch einen voluminösen Dichtungsring i gesichert, während ein Sprengring k
das Herausziehen des lose eingesetzten Sitzes e verhindert und die Abdichtung des
Spaltes bewirkt. Der Kegel d ist mit einer Gewindespindel p verbunden, die
sich beim Schließen des Ventils in bekannter Weise in das Gewinde q des zweiten
Ventilkegels r
hineinschraubt, der bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen
elastischen Ring s gegen eine zweite Dichtungsfläche t des Sitzflansches
m schließt.
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Wenn beispielsweise durch ungleichmäßige Abnutzung des Dichtungsringes
s der Kegel r sich beim Schließen schiefstellt, so ermöglicht die voluminöse Dichtung
i eine entsprechende Anpassung des Sitzes e,
also eine entsprechend
schiefe Lage, stört also nicht die einwandfreie Auflage der metallischen Dichtungsfläche
g und h.
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Erforderlichenfalls können erfindungsgemäß Sitz e, Dichtungsring
i und Sitzflansch m auch fest zusammenvulkanisiert werden. Damit ist
die Anwendung eines Sprengringes oder eines anderen Sicherungselementes überflüssig,
und es bildet sich ein zusammenhängender Körper. Durch dieses Zusammenvulkanisieren
wird außerdem verhindert, daß der Dichtungsring i sich seitlich wegquetschen kann,
da er ja allseitig anvulkanisiert und dadurch fest mit den Metallteilen verbunden
ist. Ein solches Ausführungsbeispiel eines fest mit dem Sitzflansch m und dem voluminösen
Dichtungsring i zusammenvulkanisierten Sitzes e zeigt Abb. 4. Um ein Ausweichen
des Materials des Dichtungsringes beim Zusammenpressen zu ermöglichen, was in größerem
Umfang besonders bei Schieflage des Sitzes notwendig ist, werden erfindungsgemäß
Hohlräume v1 und v2 vorgesehen (Abb.4a), die so geformt sind, daß sie einerseits
ein genügend großes Auffangvolumen für das Material des Dichtungsringes bilden und
andererseits noch eine ausreichende Anpressungsfläche für den Dichtungsring frei
lassen. Da es bei dem heutigen Stand der Vulkanisiertechnik möglich ist, die Teile
fest miteinander zu verbinden, ist die Ausführung mit anvulkanisiertem Dichtungsring
besonders günstig. Wenn Stoffe im Kesselwagen befördert werden, die das Dichtungsmaterial
nicht angreifen, kann der Sitz auch, wie in Abb. 5 dargestellt, ohne metallische
Abdeckung aufvulkanisiert werden, so daß sich der Dichtring' nach den Seiten frei
ausdehnen kann. Es ist auch möglich, die metallische Abdeckung nur an der Außenseite
des Ringes durch den übergreifenden Sitz e vorzunehmen, wie dieses Abb. 5 a zeigt,
und nach der anderen Seite hin dem Dichtungsring freie Dehnungsmöglichkeit zu geben.
Dabei wird erfindungsgemäß erforderlichenfalls der Dichtungsring etwas schmaler
ausgeführt, so daß sich zwischen Kegelführung und Dichtungsring ein Zwischenraum
bildet, der bei etwaigem Quellen und Dehnen des, Dichtungsringes eine Berührung
zwischen Kegelführung und Dichtungsring verhindert.
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Es ist auch möglich, so wie dieses Abb. 6 zeigt, statt des gummiartig
elastischen Dichtungsringes einen federnd ausgebildeten Metallring zwischen Sitz
und Sitzflansch bzw. zwischen Sitz und Gehäuse des Ablaufventils einzuschalten.
Zweckmäßig wird dabei der Metallring so geformt, daß er mit beiden Bauteilen (Sitz
und Sitzflansch bzw. Gehäuse) fest verschweißbar ist und trotzdem frei federn kann.
In Abb.6 stellt e den Sitz, m den Sitzflansch und u den Metallring
dar, der bei diesem Ausführungsbeispiel so gewellt ist, wie dieses von metallischen
Federbälgen her bekannt ist. Durch entsprechende Wahl der Wandstärke des Metallringes
kann erreicht werden, daß der Ring nur in gewissen Grenzen federt und auch bei starkem
Anpressen des Kegels gegen seinen Sitz nicht ganz zusammengedrückt wird.
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In Abb. 7 ist noch dargestellt, daß es auch möglich ist, die Dichtfläche
des Kegels durch ein elastisches Zwischenglied mit dem Kegelkörper zu verbinden,
um dadurch einen Ausgleich zu erzielen. Diese Anordnung hat aber nur dann Zweck,
wenn ein Verziehen des Sitzes nicht zu befürchten ist. Andererseits müßte zusätzlich
noch der Sitz gemäß der Erfindung nachgiebig eingesetzt werden.