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Absperrventil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absperrventil
mit einer Ventilspindel, die beidseits von einem Ventilsitz in einem Ventilgehäuse
axial beweglich gelagert ist, einem auf der Ventilspindel axial verschiebbar angeordneten
Ventilkörper, der durch eine Schließfeder in Richtung auf den Ventilsitz gedrückt
ist, und einem Anschlag, der auf der dem Ventilsitz zugewandten Seite des Ventilkörpers
an der Ventilspindel befestigt ist, bei geschlossenem Ventil einen gewissen Abstand
vom Ventilkörper einnimmt und bei Bewegung der Ventilspindel in Öffnungsrichtung
den Ventilkörper gegen die Kraft der Schließfeder vom Ventilsitz abhebt.
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Manche Geräte, z. B. ortsunabhängige Sterilisiergeräte, enthalten
eine Anzahl von Absperrventilen für verschiedene Medien, z. B. heißes oder kaltes
Wasser und Dampf, wobei die Ventile zum Teil in beiden Strömungsrichtungen beaufschlagt
werden. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Ersatzteilbeschaffung ist es
erwünscht, für die verschiedenen Medien nur einen Ventiltyp zu verwenden, für den
jedoch äußerste Zuverlässigkeit und einfacher Aufbau gefordert werden. Häufig ist
auch ein möglichst geräuscharmes Arbeiten erwünscht.
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Es ist bereits ein Ventil mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt.
Bei diesem Ventil handelt es sich jedoch um ein Servoventil, bei dem die Ventilkörper
mit der Ventilspindel einen Gleitsitz bilden. Bei der Herstellung müssen enge Toleranzen
eingehalten werden, da eine selbsttätige Einjustierung der Ventilkörper bezüglich
der Ventilsitze wegen der engen Passung nicht möglich ist (französische Patentschrift
1268 580).
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Es ist ferner ein symmetrisches Ventil mit zwei Ventilsitzen und einem
spulenförmigen Ventilkörper, der zwei Schließteller aufweist, bekannt. Die Bohrung
des Ventilkörpers ist etwas weiter als der Durchmesser der Ventilspindel, und der
Ventilkörper ist auf der Ventilspindel in axialer Richtung durch zwei Sprengringe
festgelegt, die einen etwas größeren Abstand haben, als es der Länge des Ventilkörpers
entspricht. Ein nennenswertes Verkippen des Ventilkörpers auf der Ventilspindel
ist jedoch wegen der erheblichen Länge des Ventilkörpers nicht möglich. Außerdem
ist der Ventilkörper in den ihm durch die Sprengringe gesetzten Grenzen frei auf
der Ventilspindel beweglich, so daß er bei ungünstigen Strömungsverhältnissen Schwingungen
ausführen kann, die zu erheblicher Geräuschentwicklung und starkem Verschleiß führen
können (britische Patentschrift 903065).
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Bei einem anderen bekannten Ventil ist der Verschlußkörper axial auf
der Ventilspindel beweglich und gegen diese abgedichtet, es sind jedoch keine Maßnahmen
getroffen, die eine automatische Anpassung des Schließkörpers an den Ventilsitz
und eine Kompensation von Verschleißerscheinungen gewährleisten (USA.-Patentschrift
3 034 532).
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Weiterhin ist es bekannt, zur Anpassung des Schließkörpers an den
Ventilsitz Kugelgelenke od. dgl. zu verwenden, was jedoch den Nachteil hat, daß
sich solche Gelenke im Betrieb leicht verklemmen können (deutsche Patentschrift
507 469).
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Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil
mit den eingangs genannten Merkmalen anzugeben, das einfach im Aufbau und äußerst
betriebssicher ist und leicht montiert, gewartet und repariert werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem Absperrventil der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das dem Ventilsitz abgewandte Ende des
bezüglich der Ventilspindel um einen gewissen Winkel verkippbaren Ventilkörpers
eine ringförmige Kante bildet, an der eine wenigstens annähernd kegelförmige Fläche
einer auf der Ventilspindel geführten Buchse anliegt, die durch die Schließfeder
gegen den Ventilkörper gedrückt ist.
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Ein solches Absperrventil ist einfach im Aufbau und in der Montage,
da keine Voreinstellung oder Justage erforderlich ist, die verschiedenen Teile werden
vielmehr beim Zusammenbau einfach zusammengesteckt. Ein einwandfreies Arbeiten des
Ventils läßt sich auch ohne enge Fertigungstoleranzen erreichen und ist auch noch
bei einem erheblichen Verschleiß der verschiedenen Teile gewährleistet. Der Ventilkörper
paßt sich der Lage des Sitzes und einem etwaigen Verschleiß der Dichtungen und der
die Schließ- und Öffnungskraft übertragenden Teile automatisch an. Der Ventilkörper
kann auch bei starker Anströmung nicht flattern und zu Geräuschen oder Verschleiß
Anlaß geben, da er immer unter der Kraft der Schließfeder steht und jede Neigung
zu
Schwingungen durch die Reibung zwischen der Ventilspindel und
den die Schließkraft von - der Schließfeder auf den Ventilkörper übertragenden Teilen
gedämpft wird. Alle Verschleißteile sind äußerst leicht auszuwechseln. Es sind keine
Gewinde oder Gelenke vorhanden, die einrosten oder durch Korrosion verklemmen können.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei nicht einschränkend
auszulegenden Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt
F i g. 1 eine Axialschnittansicht eines Absperrventils gemäß der Erfindung in geschlossenem
Zustand und F i g. 2 auf der rechten Seite eine vergrößerte Teilansicht des in F
i g.1 dargestellten Ventils, ebenfalls in geschlossenem Zustand, und auf der linken
Seite eine entsprechende Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Ventils
gemäß der Erfindung in geöffnetem Zustand, beides im Axialschnitt (entsprechende
Teile tragen gleiche Bezugszeichen).
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Das in F i g.1 und auf der rechten Seite der F i g. 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Gehäuse, das hier aus drei Teilen
2, 4, 6 besteht, von denen der mittlere einen Strömungskanal 8 bildet, der
durch einen Ventilsitz 10
führt. Der obere Gehäuseteil 4 und der untere Gehäuseteil
6 bilden Lager 12,14 für eine Ventilspindel 16, auf der ein im ganzen mit 18 bezeichneter
Ventil-oder Schließkörper angeordnet ist.
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Wie am deutlichsten aus F i g. 2 ersichtlich ist, umfaßt der Ventilkörper
18 ein Dichtungsgehäuse 20,
einen Dichtungseinsatz 22 sowie eine elastische
0-Dichtung (Rundschnurring) 24, die den Ventilkörper gegen die Ventilspindel 16
abdichtet.
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Das Dichtungsgehäuse umfaßt einen die Dichtung 22 aufnehmenden, etwa
hohlzylinderförmigen Teil 26, an den sich eine senkrecht zur Spindelachse verlaufende,
etwa ringförmige Auflageschulter 28 anschließt. Der obere Teil 30 des Dichtungsgehäuses
ist etwa kegelstumpfförmig, so daß ein im Querschnitt etwa dreieckiger Raum 32 zwischen
der ebenen Oberseite der Dichtung 22 und der Innenwand des kegelstumpfförmigen Teils
30 gebildet wird. Der Querschnitt des Raumes 32 und der Durchmesser des Dichtungsringes
24 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Dichtungsring 24 so weit deformiert wird,
daß eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet ist.
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Das oberste Ende 34 des Dichtungsgehäuses ist wieder etwa hohlzylinderförmig,
sein Innendurchmesser ist um so viel größer als der Außendurchmesser der Spindel
16, daß der Ventilkörper 18 etwas bezüglich der Achse der Spindel 16 gekippt
werden kann, um einen gleichmäßigen Auflagedruck zwischen Dichtung 22 und Ventilsitz
10 zu gewährleisten. Bei einer praktischen Ausführungsform war der Innendurchmesser
des oberen Teils 34 des Dichtungsgehäuses etwa 6 % größer als der Außendurchmesser
der Spindel 16.
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Am oberen Ende des Dichtungsgehäuses ist eine ringförmige Kante 36
gebildet, die an einer kegelstumpfförmigen Fläche 38 einer Bundbüchse 40 anliegt,
die unter dem Druck einer im oberen Gehäuseteil 4 gelagerten Schließfeder 42 steht.
Die Schließfeder 42 ist relativ- kräftig bemessen und gewährleistet ein einwandfreies
Schließen des Ventils unter allen vorgesehenen Betriebsbedingungen.
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In Richtung auf den Ventilsitz 10 wird die Bewegungsfreiheit des Ventilkörpers
18 in axialer Richtung längs der Ventilspindel 16 durch einen Anschlag begrenzt,
der durch einen Sprengring 44, der in einer Ringnut 46 der Ventilspindel 16 liegt
und einen Anschlagteller 48 gebildet wird. Die von der Spindel 16 durchsetzte Mittelbohrung
des Anschlagtellers 48 ist an dem dem Sprengring 46 zugewandten Ende
erweitert, so daß der Anschlagteller 48 über diesen Springring übergreift und diesen
auf der Spindel 16 sichert. Die Außenfläche 50 des Anschlagtellers
48
ist so geformt, daß der Strömungskanal bei geöffnetem Ventil (F i g. 2,
links) eine möglichst strömungsgünstige Form, also beispielsweise einen etwa konstanten
Querschnitt erhält.
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Das eine Ende der Ventilspindel 16 ist durch den unteren Gehäuseteil
6 (F i g.1) hindurchgeführt, so daß auf die Spindel eine der Schließfeder 42 entgegenwirkende
Öffnungskraft ausgeübt werden kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist für
Fernbedienung bestimmt, und das nach unten durchgeführte Ende der Ventilspindel
16 arbeitet mit einem Stößel 52 zusammen, der auf irgendeine geeignete Weise,
z. B. durch einen Nocken oder einen elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen
Antrieb betätigt wird.
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Die in F i g. 2 links dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet
sich von der bereits beschriebenen Ausführungsform nur hinsichtlich der Ausbildung
der Dichtung. Während die bereits erwähnte Dichtung 22, die z. B. aus Polytetrafluoräthylen
bestehen kann, in axialer Richtung relativ dick ist, wird in F i g. 2 links nur
eine verhältnismäßig dünne Dichtungsringscheibe 22' verwendet, die mit einer Stützscheibe
54 aus Metall hinterlegt ist. Die Dichtung 22' kann beispielsweise aus einem Mischpolymerisat
aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen bestehen, das bis etwa 200° C wärmebeständig
ist.
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Bei geschlossenem Ventil (F i g.1, 2, rechts) ist die Ventilspindel
16 so weit in Richtung des unteren Lagers 12 verschoben, daß sich die Anschlagsanordnung
44, 48 etwas vom Ventilkörper 18 abheben kann. Da die ringförmige Kante 36 des Dichtungsgehäuses
20 mit der Kegelfläche 38 eine Art Kugelgelenk bildet (in der Praxis
verformen sich die Anlageflächen ganz geringfügig), kann das untere Ende des Ventilkörpers
18 in ausreichendem Maße freischwenken, um einen gleichmäßigen Anpreßdruck längs
des Umfanges des Ventilsitzes 10 zu gewährleisten. Das Dichtungsgehäuse 20 ist in
Verbindung mit der Abschrägung 38 der Bundbüchse 40 vorzugsweise so bemessen, daß
die Richtung der von der Bundbüchse auf das Dichtungsgehäuse übertragenen Kraft
die Spindelachse etwa in der Mittelebene des Dichtungsringes 24 schneidet, wie durch
einen Pfeil 56 (F i g. 2) angedeutet ist.