Ventil für höchste bichtheit bei Temperaturänderungen bis zu tiefsten
Werten, insbesondere für den Reaktütenbau Die Erfindung betrifft ein Ventil
für höchste Dichtheit bei Temperaturänderungen bis zu tiefsten Werten, insbesondere
für den Reaktorbau, mit einem mittels einer Spindel gegen einen Ventilsitz drückbaren,
sphärisch ausgebildeten Ventilkörper in einem Ventilgehäuse. Dabei soll unter höchster
Dichtheit verstanden sein, daß die Leckrate auch nach langer Betriebszeit und oftmaliger
Betätigung des Ventils, z. B. auch mittels einer Fernbetätigung, bei der üblicherweise
der Anpreßdruck des Ventilkörpers auf den Ventilsitz nicht veränderbar ist, den
Wert 10-4 Torr 1/s nicht überschreitet. Diese Dichtheit soll auch bei Temperaturschwankungen
zwischen etwa 150 und etwa - 2701 C, was der Flüssigheliunitemperatur
entspricht, erreichbar sein. Insbesondere im Reaktorbau liegen solche Verhältnisse
vor, wobei wegen einer radioaktiven Gefährdung eine bleibende hohe Dichtheit dieses
Ausmaßes bei Ventilen, die über eine lange Zeit nicht mehr zugänglich sind, gewährleistet
sein soll. Ferner soll das vorliegende Ventil mit den aufgezählten Eigenschaften
und für den angeführten Zweck in Serienfertigung herstellbar sein, was bedeutet,
daß Herstellungsarbeiten, wie z. B. ein individuelles und daher aufwendiges Einläppen
der Dichtflächen aufeinander, wie sie bisher üblich sind, überflüssig werden.Valve for the highest bichtheit with temperature changes down to the lowest values, in particular for the Reaktütenbau The invention relates to a valve for high tightness in case of temperature changes down to the lowest values, in particular for reactor, which can be pressed with a means of a spindle against a valve seat, spherically shaped valve body in a Valve body. The highest tightness should be understood to mean that the leakage rate even after a long period of operation and frequent actuation of the valve, z. B. also by means of a remote control, in which usually the contact pressure of the valve body on the valve seat cannot be changed, does not exceed the value 10-4 Torr 1 / s. This tightness should also be achievable in the event of temperature fluctuations between approximately 150 and approximately -2701 C, which corresponds to the liquid heliunitemperature. Such conditions exist in particular in reactor construction, whereby, because of a radioactive hazard, a permanent high level of tightness of this extent should be ensured for valves that are no longer accessible for a long time. Furthermore, the present valve with the properties enumerated and for the stated purpose should be able to be mass-produced, which means that manufacturing work, such as, for. B. an individual and therefore time-consuming lapping of the sealing surfaces on top of each other, as has been customary up to now, become superfluous.
In diesem Zusammenhang liegt der Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde,
die Wirkung von auf die Ventildichtheit schädlichen, im Serienbau üb-
lichen
Herstellungstoleranzen und am Ventilgehäuse unvermeidlich auftretenden Verformungen
infolge von Temperaturänderungen und mechanisch hervorgerufenen Verspannungen auszuschalten.
Ein Ventil gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilsitz,
wie an sich bekannt, am Ende eines von seiner lösbaren Befestigungsstelle am Ventilgehäuse
in dessen Innenraum ragenden rohrförmigen Stutzen befindet, ein zylindrischer Teil
des Stutzens eine unter Betriebsbedingungen erzielbare elastische Verformbarkeit
aufweist, die mindestens annähernd so groß wie der aus einer Achsversetzung zwischen
Ventilsitz und Ventilspindel und den Spielen des Ventilkörpers gegen die Ventilspindel
und dieser in ihrer Führung resultierende Wert ist, als Ventilkörper, wie an sich
bekannt, eine in einem Käfig gehaltene Kugel vorgesehen ist und der
Käfig
einerseits mit der Ventilspindel verbunden und andererseits mit einem
die Kugel asymmetrisch ergreifenden Rand versehen ist. Damit ist erreicht, daß der
Ventilsitz am Ende eines derartigen Stutzens von einem Verzug des Gehäuses infolge
von Temperaturschwankungen und von einer mechanisch erzeugten Verspannung des Ventilgehäuseg
frei bleibt, da sich alle herstellungg# und betriebsbedingten Achsversetzungen zwischen
dem Ventilsitz und der Ventilspindel ausgleichen können, der Ventilkörper aus geeignetem
Material und mit großer Präzision herstellbar ist und der asymmetrische Rand bewirkt,
daß sich bei jedem Anheben die Kugel im Käfig etwas dreht, wodurch sich beim
neuerlichen Schließen die Kontaktfläche, die unter Umständen fast linienförmig sein
kann, verändert, so daß ein die weitere Brauchbarkeit des Ventils beeinträchtigendes
Einschlagen des Ventilsitzes im Ventil'körper mit Sicherheit vermieden wird, so
daß damit die wiederholte Betätigbarkeit des Ventils, also eine lange Lebensdauer,
ermöglicht wird. Auch bei einer Fernbetätigung des Ventils, wenn ein gleichbleibender
Anpreßdruck des Ventilkörpers auf den Ventilsitz im geschlossenen Zustand gegeben
ist, also wenn ein sonst mögliches stärkeres Anziehen der Ventilspindel zur Erreichung
der erforderlichen Dichtheit nicht durchgeführt werden kann, gewährleistet die erfindungsgemäße
Ausführung eine lange Brauchbarkeit.In this context, the invention is further the object of damaging the effect of the valve seal, in series production union usual manufacturing tolerances and deformations unavoidably occur on the valve housing as a result of changes in temperature and mechanically induced stresses off. A valve according to the invention is characterized in that the valve seat, as known per se, is located at the end of a tubular connecting piece protruding from its detachable fastening point on the valve housing in its interior, a cylindrical part of the connecting piece has an elastic deformability which can be achieved under operating conditions at least approximately as large as the value resulting from an axial offset between the valve seat and valve spindle and the play of the valve body against the valve spindle and this value in its guidance, as the valve body, as is known per se, a ball held in a cage is provided and the cage on the one hand is connected to the valve spindle and on the other hand is provided with an edge which grips the ball asymmetrically. This ensures that the valve seat at the end of such a connecting piece remains free from distortion of the housing due to temperature fluctuations and from mechanically generated tensioning of the valve housing, since all manufacturing and operational misalignments between the valve seat and the valve spindle can be compensated for, the valve body can be made of suitable material and with great precision and the asymmetrical edge causes the ball in the cage to rotate a little each time it is lifted, which changes the contact surface, which can be almost linear under certain circumstances, so that one another Knocking the valve seat into the valve body, which adversely affects the usefulness of the valve, is avoided with certainty, so that the repeated actuation of the valve, that is to say a long service life, is made possible. Even with remote actuation of the valve, when the contact pressure of the valve body on the valve seat is constant in the closed state, i.e. when an otherwise possible stronger tightening of the valve spindle to achieve the required tightness cannot be carried out, the design according to the invention ensures a long useful life.
Die nachstehend noch weiter behandelten Einzelheiten, auch soweit
Ünteransprüche darauf gerichtet sind, sind nur im Rahmen der vorstehend definierten,
die Merkmale des Hauptanspruchs umfassenden Erfindung geschützt. Statt des die Kugel
ergreifenden Randes kann vorteilhafterweise auch eine die Kugel einseitig und außermittig
ergreifende Kralle am Käfig angeordnet sein. Des weiteren kann es zweckmäßig
sein, den Stutzen in der Nähe des Ventilsitzes mit einem ringförrnigen Versteifungskragen
zu versehen, damit der Ventilsitz keinesfalls eine unter den Einfluß des Schließdruckes
eintretende Verformung des Stutzens mitmacht. Ferner kann es zweckmäßig
sein,
den an sich elastischen Stutzen gegen den Ventilsitz derartig scharf auslaufen zu
lassen, daß der Ventilsitz als solcher sich elastisch an die Form der Ventilkugel
anpaßt. Bei einer weiteren zweckmäßigen Gestaltgebung kann der Käfig in radialer
Richtung elastisch. verformbar sein, wodurch ebenfalls zu einem Ausgleich
der Achsversetzung zwischen Ventilsitz und Ventilspindel beigetragen wird.The details discussed further below, also insofar as subclaims are directed thereto, are only protected within the scope of the invention defined above and encompassing the features of the main claim. Instead of the edge gripping the ball, a claw gripping the ball on one side and off-center can advantageously also be arranged on the cage. Furthermore, it can be useful to provide the nozzle near the valve seat with an annular stiffening collar so that the valve seat does not under any circumstances take part in any deformation of the nozzle that occurs under the influence of the closing pressure. Furthermore, it can be expedient to let the connection piece, which is elastic in itself, run so sharply against the valve seat that the valve seat as such adapts elastically to the shape of the valve ball. In a further expedient design, the cage can be elastic in the radial direction . be deformable, which also helps to compensate for the axial offset between the valve seat and valve spindle.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele eines Ventils gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt.The figures show exemplary embodiments of a valve according to the present invention
Invention shown.
F i g. 1 zeigt ein Ventil, dessen Ventilgehäuse aus koaxial
aneinandergereihten, rohrförmigen Teilen 1, 2, 3, 4 mittels der Flansche
5, 6, 7, 8, 9, 10
zusammengesetzt ist. Das unter Druck stehende Medium gelangt
durch eine an den Teil 1, angeschlossene, z. B. angeschweißte Rohrleitung
(nicht gezeichnet) in, dessen Hohlraum 11. Der Teil 1 ragt niit einem
rohrförmigen Stutzen 12 in den hinenraum 13
des Gehäuseteils 2. Das Ende des
Stutzens 12 dient als Ventilsitz für den als Kugel 14 ausgebildeten Ventilkörper.
Die Kugel 14 ist im geschlossenen Zustand des Ventils mittels - einer
- an einer durch eine Feder 15 belasteten. Ventilspindel
16 angebrachten Platte 17 auf den Ventilsitz gedrückt, wobei die Federkraft
die durch den Druck des Mediums im Hohlraum 11 auf die Kugel 14 erzeugte
Kraft übersteigt. Die Federkraft ist mittels eines Gewindes 18
an der Ventilspindel
16 und mittels einer als Widerlager dienenden Gewindebüchse 19 einstellbar.
Dabei wird die Federkraft mittels eines Federtellers 20 auf die Ventilspindel
16 übertragen. Das Muttergewinde für die Gewindebüchse 19 ist in den
Teil 4 und den mit diesem - verschweißtea Flansch 10 eingeschnitten.
Die Feder 15 erstreckt sich bis zum Federteller 20 in einen -vom Teil
3 gebildeten und von den Flanschen 8 und 10 begrenzten Innenraum
21 und ist von einem einerseits mit dem Flansch 10
und andererseits mit dem
Federteller 20 dicht verbundenen, z.B. verlöteten oder verschweißten Balg 22 umgeben.
Von der Durchtrittsbohrung 23 für die Ventilspindel 16 in Flansch
8 erstreckt sich ein Balg 24 in den Innenraum 13, der einerseits mit
der Durchtrittsbohrung 23 und andererseits mit dem die Platte 17 aufnehmenden
Ende der Ventilspindel 16
verbunden ist. In dem Teil 3 ist zum Anschluß
einer Druckmittelleitung ein Rohrstutzen 25 eingesetzt. Damit kann Druckmittel
in den Innenraum 21 zugeführt und durch die dabei erzeugte Kraft, entstehend durch
den Druck auf die zwischen dem Balg 22 und dem Balg 24 gegebene Ringfläche, die
Ventilspindel 16 und mittels eines an der Platte 17 befestigten Kugelkäfigs
26, der eine die Kugel 14 einseitig und außermittig ergreifende Kralle
27 aufweist, die Kugel 14 vom Ventilsitz gehoben und somit das Ventil geöffnet
werden. Aus dem Innenraum 13
wird das Medium durch einen am Teil 2 angebrachtenRohrstutzen28abgeführt.
EineamFlansch8 angesetzte und sich gegen die Platte 17 erstreckende Hülse
29 dient zur Hubbegrenzung.F i g. 1 shows a valve, the valve housing of which is composed of tubular parts 1, 2, 3, 4 arranged coaxially next to one another by means of the flanges 5, 6, 7, 8, 9, 10 . The pressurized medium passes through a part 1, connected, for. B. welded pipe (not shown) in, the cavity 11. The part 1 protrudes with a tubular connector 12 into the interior space 13 of the housing part 2. The end of the connector 12 serves as a valve seat for the valve body formed as a ball 14. In the closed state of the valve, the ball 14 is loaded by a spring 15 by means of - one - on one. The plate 17 attached to the valve spindle 16 is pressed onto the valve seat, the spring force exceeding the force generated by the pressure of the medium in the cavity 11 on the ball 14. The spring force can be adjusted by means of a thread 18 on the valve spindle 16 and by means of a threaded bushing 19 serving as an abutment. The spring force is transmitted to the valve spindle 16 by means of a spring plate 20. The nut thread of the threaded bush 19 and to the part 4 with this - cut verschweißtea flange 10th The spring 15 extends up to the spring plate 20 in an interior 21 formed by part 3 and delimited by the flanges 8 and 10 and is tightly connected to the flange 10 on the one hand and to the spring plate 20 on the other hand, e.g. soldered or welded bellows 22 surround. From the through-hole 23 for the valve spindle 16 in the flange 8 , a bellows 24 extends into the interior 13, which is connected on the one hand to the through-hole 23 and on the other hand to the end of the valve spindle 16 receiving the plate 17 . In part 3 , a pipe socket 25 is used to connect a pressure medium line. In this way, pressure medium can be fed into the interior space 21 and, by the force generated thereby, arising from the pressure on the annular surface between the bellows 22 and the bellows 24, the valve spindle 16 and, by means of a ball cage 26 attached to the plate 17 , the one ball 14 has claw 27 gripping on one side and off-center, the ball 14 is lifted from the valve seat and the valve is thus opened. The medium is discharged from the interior space 13 through a pipe socket 28 attached to the part 2. A sleeve 29 attached to the flange 8 and extending against the plate 17 serves to limit the stroke.
In F i g. 2 ist ein als Ventilsitz dienender rohrförmiger Stutzen
31 dargestellt, der mit einem Bund 32
versehen ist. Dieser Bund
32 ist zwischen dem Flansch 33 an der Druckleitung 34 und dem Flansch
35 am Gehäuseteil 2 eingespannt. Damit ist der Stutzen 31
durch Lösen
der Flanschverbindung 33 bis 35 leicht auswechselbar. Die Druckplatte
und der Kugelkäfig 5 sind aus einem in die Ventilspindel 36 eingeschraubten
und gegen Verdrehung gesicherten Stück 37 hergestellt, wobei der äußere Rand
des Kugelkäfigs nach dem Einsetzen der Kugel eingerollt und an zwei Stellen
38 zusätzlich nach innen eingedrückt ist, so daß an diesen Stellen beim öffnen
eine außermittige Auflage erfolgt, wodurch bei jedem öffnungsvorgang eine Drehung
der Kugel erreicht wird.In Fig. 2 shows a tubular connecting piece 31 which serves as a valve seat and which is provided with a collar 32 . This collar 32 is clamped between the flange 33 on the pressure line 34 and the flange 35 on the housing part 2. The connector 31 can thus be easily exchanged by loosening the flange connection 33 to 35. The pressure plate and the ball cage 5 are made from a piece 37 screwed into the valve spindle 36 and secured against rotation, the outer edge of the ball cage being rolled up after the ball has been inserted and additionally pressed inwards at two points 38 , so that at these points When opening, an eccentric support takes place, whereby a rotation of the ball is achieved with each opening process.
In F i g. 3 ist der als Ventilsitz dienende rohrförmige Stutzen41
zwischen"der Einspannstelle und dem Ventilsitz besonders dünnwandig ausgebildet
und am bzw. in unmittelbarer Nähe des Ven.tilsitzes mit einem Versteifungswulst
42 versehen.In Fig. 3 , the tubular connector 41 serving as a valve seat between "the clamping point and the valve seat is particularly thin-walled and is provided with a stiffening bead 42 on or in the immediate vicinity of the valve seat.