DE1942789A1 - Ventil - Google Patents

Description

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W. 453

Augsburg, den 21. August 1969

Westinghouse Electric Corporation, 3 Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von Amerika

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, welches eine Hauptventilkammer mit einem Einlaß- und mit einem Auslaßkanal enthält, von welchen einer einen ringförmigen Ventilsitz aufweist, und mit einem verschiebbar angeordneten Ventilkörper, welcher mittels eines längs der Mittelachse des Ventilsitzes verlaufenden Ventilschaftes im Gehäuse bewegbar ist und

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eine kugelige Dichtfläche aufweist,

Bei bisherigen Ausführungen solcher Ventile kann der Ventilkörper innerhalb eines Spielraumes zwischen sich und seiner Führung bzw. einer FührungsbUchse kippen. Der Krünunungsmittelpunkt der Ventilkörperdichtflache weicht dann von der iiittellinle des kreisförmigen Ventilsitzes im ,Gehäuse ab, so daß der Ventilkörper schief aufsitzt und eine halbmondförmige Öffnung freiläßt, durch die das Strömungsmittel mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck hindurchströmt. Bei nur teilweise geöffnetem Ventil bzw. bei nur teilweise auf dem ringförmigen Ventilsitz aufsitzendem Ventilkörper erzeugt das unter hohem Druck hindurchströmende Strömungsmittel im Ventilschaft unerwünschte Schwingungen, welche zu einem Gegeneinanderhämmern der ' verschiedenen Metallteile des Ventils führen. In manchen Fällen hat dieses Hämmern Ventilschaftbrüche zur Folge. Wenn der Ventilkörper an seinem gesamten Umfang vom Ventilsitz abgehoben ist, strömt das Strömungsmittel freier hindurch und seine Rückwirkung auf die beweglichen Ventilteile ist vernachlässigbar.

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Bisherige Ventilkörperisind darüberhinaus häufig mit einem flexiblen Sitz versehen, der die Energie absorbiert, wenn der Ventilkörper bei einem Ventilschnellschluß gegen den Ventilsitz gepreßt wird. Allerdings verteuern sich dadurcn die Material- und Herstellungskosten, was im folgenden noch näher erläutert wird.

Durcn die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Ventil so zu bauen, daß dessen Ventilkörper immer richtig auf der Ventilsitzfläche aufsitzt und daß ein Kippen des Ventilkörpers keinen Luftspalt entlang der Dichtfläche zur Folge hat.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, welches eine Hauptventi!kammer mit einem Einlaß- und mit einem Auslaßkanal enthält, von welchen einer einen ringförmigen Ventilsitz aufweist, und mit einem verschiebbar angeordneten Ventilkörper, welcher mittels eines längs der Mittelachse des Ventilsitzes verlaufenden Ventilschaftes im Gehäuse bewegbar ist und eine kugelige Dichtfläche aufweist. Ein solches Ventil ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft oberhalb des Krümmungsmittelpunktes der Ventilkörperdichtfläche an dem Ventilkörper angelenkt ist.

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Aus diesem Grund hat der Ventilkörper gemäß der Erfindung die Fähigkeit, stets sein Gleichgewicht wieder herstellen zu können, wodurch der Ventilkörper auf dem gesamten Umfang des ringförmigen Ventilsitzes stets gleichmäßig aufsitzt. Es kann sich dadurch zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz kein Spalt bilden, durch welchen das Strömungsmittel mit hoher Geschwindigkeit hindurchtritt und damit die beweglichen Ventilteile in Schwingungen versetzt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß teuere flexible Dichtungsanordnungen überflüssig sind. Die Erfindung gestattet geringe radiale Abweichungen der Dichtfläche des Ventilkörpers, wenn dieser Ventilkörper bei einem Ventilschnellschluß gegen den ringförmigen Ventilsitz gepreßt wird.

Zum besseren Verständnis wird im folgenden eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Ventil 40 dargestellt, das eine Gehäuse 12 mit einer Stirnwand 13 aufweist und wobei das Gehäuse eine Hauptventilkammer I¹I bildet. Das Gehäuse

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ist weiterhin rait einem Einlaß- bzw. Auslaßkanal 16 bzw. 18 ' versehen, die jewei'ls mit der Haupt vent ilkammer in Verbindung stehen.

Der Auslaßkanal 18 ist mit einem glatt gerundeten, ringförmigen Ventilsitz 20 versehen, dessen Mittellinie aufwärts durch den Auslaßkanal 18 und durch die Hauptventilkammer 14 verläuft.

Ein verschiebbarer Ventilkörper 42 ist im Inneren der Kammer 14 in einer Flucht mit der Mittellinie 21 des Ventilsitzes angeordnet. Der Ventilkörper ist glockenförmig und in einer Bohrung 25 verschiebbar angeordnet, welch letztere durch eine dem Ventilkörper angepaßte Pührungsbüchse 26 gebildet wird, wobei die Büchse bzw. allgemein die Ventilführung ein gemeinsames Bestandteil der oberen Stirnwand 13 sein kann.

- Der Ventilkörper 42 und die Büchse 26 sowie die Stirnwand 13 bilden eine Druckausgleichkammer 28 innerhalb der Hauptventilkammer 14. Der Druckausgleich wird durch die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 18 und der Ausgleichkammer 28 über Kanäle 47 einer Trennwand 44 des Ventilkörpers ermöglicht. Die Zwischenwand ist oberhalb des Schwerpunktes CG des Ventilkörpers und

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zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Ventilkörpersc angeordnet. ■-'..-, '■'-.■'-- ^r--

Der Ventilkörper 42 ist mit einem Ventilschaft 48 verbunden, welch letzterer an seinem unteren Ende mit einem Bund 49 versehen ist, der in der Zwischenwand 44 mittels eines Gewinderinges 50, dessen untere Stirnfläche konkav ausgebildet ist, gehalten wird. Der Ventilschaftbund weist eine konvexe, kugelige Auflage 52 auf, die mit der konkaven Fläche 51 des Gewinderinges 50 zusammenwirkt. Der untere Teil des Ventilkörpers 42 weist eine kugelige Dichtfläche 54 auf, deren Krümmungsmittelpunkt mit dem Schwerpunkt CG des Ventilkörpers 42 zusammenfällt. Die Trennwand ist so angeordnet, daß der Krümmungsmittelpunkt der kugeligen Auflagefläche 52 Jnit dem Schwerpunkt CG und mit dem'Krümmungsmittelpunkt der kugeligen Dichtfläche des Ventilkörpers zusammenfällt.

Da die Ausgleichkammer 46 des erfindungsgemäßen Ventiles 40 ziemlich klein ist, spricht das Ventil schnell auf Druckänderungen der Strömung im Auslaßkanal an.

Außerdem ist bemerkenswert, daß die Kanäle 47 im Ventilkörper 42 von der Stelle, an welcher sich Strömungen .hoher Geschwindigkeit an der Ventilsitzfläche 5k bilden

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können, entfernt liegen. -Aus diesem Grund unterliegen die Kanäle 47 keinen durch die Strömungsausbildung verursachten Einwirkungen; außerdem sichern sie ein richtiges und schnelles Ansprechen der Ausgleichkammer 46 auf Druckänderungen in der Auslaßkanalströmung.

Bei dem Ventil 40 gemäß der Erfindung liegt der Krümmungsmittelpunkt der Ventilkörperdichtfläche 54 ziemlich niedrig. Dieser niedrig liegende Krümmungsmittelpunkt bewirkt einen kleineren Radius und damit einen kleineren Durchmesser der Sitzfläche 54 und ebenso der Ventilöffnung 20, wodurch andererseits bewirkt wird, daß der Ventilkörper in dem ringförmigen Ventilsitz 20 tiefer sitzt. Die beim Ventilschnellschluß, bei dem der Ventilkörper gegen den Ventilsitz gepreßt wird, auftretenden Kräfte wirken so, daß die Anpreßenergie von dem die Dichtfläche des Ventilkörpers 42 bildenden Material absorbiert wird, wobei der Ventilkörper sich radial um einen bestimmten Betrag geringfügig verbiegt und damit die Druckspannungen vermindert.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   (lΛ Ventil mit einem Ventilgehäuse, welches eine Hauptventilkammer mit einem Einlaß- und mit einem Auslaßkanal enthält, von welchen einer einen ringförmigen Ventilsitz aufweist, und mit einem verschiebbar angeordneten Ventilkörper, welcher mittels eines längs der Mittelachse des Ventilsitzes verlaufenden Ventilschaftes im Gehäuse bewegbar ist und eine kugelige Dichtfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (48) oberhalb des Krümmungsmittelpunktes der Ventilkörperdichtflache (54) an dem Ventilkörper (42) angelenkt ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsmittelpunkt der kugeligen Dichtfläche (54) mit dem Schwerpunkt (GG) des Ventilkörpers (42) zusammenfällt.
3. 3. Ventil nach Anspruch 2, mit vertikal verlaufender Mittelachse und vom Ventilkörper aus nach oben ragendem Ventilschaft, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Anheben des Ventilkörpers (42) dienende Ventilschaft (49) innerhalb einer im Ventilkörper oberhalb des Schwerpunktes (CG) desselben angebrachten Zwischenwand (44) befestigt ist.