DE3013201C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil zur Verwendung in Druckleitungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In der US-Patentschrift 41 62 058 wird ein Absperrventil beschrieben, das hauptsächlich in Druckleitungen verwendet wird, die ein unter Druck stehendes Fluid enthalten, z. B. die Hauptleitungen von einem Wasserverteilungssystem, obgleich das Ventil auch für Systeme, die andere Fluide enthalten, eingesetzt werden kann. Der eine der Öffnungen im Ventilgehäuse umgebende Ventilsitz liegt im wesentlichen in einer Ebene, die unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene steht, die senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung liegt. Der Ventilsitz weist einen oberen ebenen Abschnitt auf, der der anderen Öffnung zugewandt ist und in einen unteren Abschnitt übergeht, der einen nicht unterbrochenen Bereich der Durchgangs­ bohrung bildet. Diese Art eines Ventilsitzes schafft eine Flächendichtung mit einem nachgiebigen Dichtungselement an einem Schieberelement bei einer Verkeilung mit dem oberen Abschnitt, eine Kantendichtung mit dem Dichtungselement bei Berührung mit dem Bereich des Ventilsitzes, der Teil der Durchgangsbohrung darstellt, und eine kombinierte Flächenkantendichtung mit Abschnitten des Dichtungselementes, die die Bereiche des Sitzes berühren, an denen die obere ebene Fläche in den unteren Abschnitt übergeht. Bei der spanenden Bearbeitung des Ventilsitzes im Ventilgehäuse, der in einer Ebene unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung steht, wird eine maximale radiale Dicke an der ebenen Oberfläche in einer vertikalen Ebene zur Achse der Durchgangsbohrung erhalten, die den ebenen Abschnitt halbiert. Die radiale Dicke des ebenen Abschnittes nimmt beidseitig der Stelle mit maximaler radialer Dicke allmählich bis zu Stellen mit verringerter radialer Dicke ab, an denen die Zwischenabschnitte des Sitzes beginnen. Ein knopfförmiges Werkzeug dient zur maschinellen Bearbeitung der flachen Stirnfläche oder ebenen Oberfläche des Sitzes und bildet eine äußere bogenförmige Kante im gegossenen Material des Gehäuses, wo das Material von dem äußeren Umfang der Dichtung in Wegfall kommt. An den Übergangsstellen, wo der ebene Sitzabschnitt beginnt, in die Übergangsabschnitte auszulaufen, werden schmale Ecken erzeugt.

Das Schieberelement für das Absperrventil nach der vorgenannten Patentschrift enthält eine ringförmige nachgiebige Dichtung mit einem im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt im Radialschnitt und einem wulstartigen Bereich, der sich vom Schieberelement axial erstreckt, um in Eingriff mit dem Flächendichtungs- oder ebenen Abschnitt des Ventilsitzes zu treten. Der wulstartige Bereich des Dichtungselementes hat eine maximale axiale Dicke nahe seinem oberen Bereich in einer Ebene, die sich durch eine Bewegungsachse des Schieberelementes erstreckt. Der wulstartige Bereich geht in den rechteckförmigen unteren Bereich des Dichtungselementes über, wobei die Übergangsabschnitte des nachgiebigen Dichtungselementes die kombinierte Flächen- und Kantendichtung mit dem Ventilsitz vorsehen.

Obgleich sich die Konstruktion des Absperrventiles nach der US-Patentschrift 41 62 058 sehr befriedigend für Absperrventile in Druckleitungen mit kleinem Durchmesser erwiesen hat, wurden Schwierigkeiten bei Einsatz in Druckleitungen mit einem Durchmesser von 10′′ oder mehr und höheren Fluiddrücken festgestellt. So wurde festgestellt, daß an dem wulstartigen Abschnitt des Dichtungselementes, der auf die flach bearbeitete Oberfläche an den Stellen auftrifft, wo diese eine minimale radiale Dicke nahe den an den Übergangsstellen erzeugten schmalen Kanten hat, nicht genügend berührendes Material am Dichtungselement vorliegt, wenn das Ventil geschlossen ist, so daß bei hohen Fluiddrücken in der Rohrleitung Leckverluste auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, das auch bei Verwendung in Druckleitungen mit großem Durchmesser und in Gegenwart hoher Fluiddrücke ausreichend abdichtet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Das Absperrventil umfaßt somit ein Ventilgehäuse mit einer Durchgangsbohrung für die Fluidströmung, eine im Ventilgehäuse ausgebildete längliche Kammer, die die Durchgangsbohrung an einer Stelle zwischen ihren Enden unter Bildung von Ein- und Auslaßöffnungen zur Kammer schneidet, einen Ventilsitz im Ventilgehäuse, der eine der Öffnungen umgibt und der grundsätzlich in einer Ebene liegt, die unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene steht, die sich senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrungen erstreckt, wobei der Ventilsitz mit einer eine Flächendichtung schaffenden Oberfläche, einer eine Kantendichtung schaffenden Oberfläche und dazwischen befindlichen Übergangsabschnitten versehen ist, die sowohl eine Flächendichtung als auch Kantendichtung vorsehen, ein Schieberelement, das in der länglichen Kammer von einer die Durchgangsbohrung verschließenden Stellung, bei der es am Ventilsitz anliegt, in eine geöffnete Stellung außerhalb der Durchgangsbohrung auf- und abbewegbar ist; und ein ringförmiges nachgiebiges Dichtungselement, das von dem Schieberelement zur dichtenden Eingriffnahme mit dem Ventilsitz gehalten ist und ein Paar bogenförmige Auswölbungen aufweist, die am Dichtungselement an gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, um mit der die Flächendichtung schaffenden Oberfläche nahe deren Stellen mit verringerter radialer Dicke in Berührung zu treten, so daß zwischen den Teilen eine vergrößerte Berührungsfläche geschaffen wird, wenn sich das Schieberelement in Schließstellung befindet.

Das Absperrventil wird vorzugsweise in Rohrleitungen mit großem Durchmesser, die ein unter hohem Druck stehendes Fluid befördern, z. B. in den Rohrleitungen von Wasserverteilungssystemen, eingesetzt. Obgleich das Absperrventil mit einem abstromseitig des Ventilsitzes angeordneten Dichtungselement am Schieberelement in der Regel verwendet wird, ist die Konstruktion des Absperrventils so, daß es auch in eine Rohrleitung eingesetzt werden kann, bei der der Ventilsitz entweder auf- oder abstromseitig des Schieberelementes zu liegen kommt, da hinsichtlich der Wirksamkeit des Ventiles darin kein Unterschied besteht. Das Absperrventil kann auch in anderen Verteilungssystemen, z. B. für chemische Substanzen, Dampf, Gas, Öl, Abwasser und dgl. verwendet werden, und weiter versteht es sich, daß die verschiedenen Bauteile des Absperrventiles aus Materialien bestehen oder mit solchen Materialien beschichtet sein können, die einem möglichen korrosiven Angriff der in dem betreffenden System verwendeten Fluide Einhalt gebieten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Demzufolge zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform des Absperrventiles aus durch ein Ventilelement mit einer Durchgangsbohrung für die Fluidströmung, eine die Durchgangsbohrung an einer Stelle zwischen ihren Enden unter Bildung von Ein- und Auslaßöffnungen zur Kammer schneidende längliche Kammer und einen Ventilsitz im Gehäuse auf, der eine der Öffnungen umgibt. Der Ventilsitz liegt im wesentlichen in einer Ebene, die mit einer Ebene senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung einen Winkel einschließt. Der Ventilsitz umfaßt einen bogenförmigen oberen flachen Abschnitt oder eine Flächendichtung bildende Oberfläche mit einer äußeren bogenförmigen Kante, wobei besagte Oberfläche der anderen Öffnung zuweist, einen bogenförmigen unteren Abschnitt oder eine eine Kantendichtung schaffende Oberfläche, die einen glatten nicht unterbrochenen Bereich der Durchgangsbohrung bildet, und einen glatten Übergangsabschnitt zwischen jedem Ende des bogenförmigen oberen ebenen Abschnittes und jedem Ende des unteren bogenförmigen Abschnittes. Ein im wesentlichen flaches Schieberelement ist in der länglichen Kammer von einer die Durchgangsbohrung verschließenden Stellung in eine geöffnete Stellung außerhalb der Durchgangsbohrung hin- und herbeweglich. Das Schieberelement umfaßt ein Grundelement, das ein ringförmiges nachgiebiges Dichtungselement trägt, das im Radialschnitt im wesentlichen rechteckförmig ist. Das ringförmige Dichtungselement ist so ausgebildet, daß es mit dem Ventilsitz eine bogenförmige obere Flächendichtung, eine bogenförmige untere Kantendichtung und zwischenliegende Abschnitte bildet, die eine kombinierte Flächen- und Kantendichtung vorsehen. Ein bogenförmiger ausgebuchteter oder wulstartiger Abschnitt erstreckt sich axial vom oberen Abschnitt des ringförmigen Dichtungselementes und tritt in Eingriff mit dem ebenen Abschnitt des Ventilsitzes. Der wulstartige Abschnitt hat eine maximale axiale Dicke nahe seinem oberen Bereich in einer vertikalen Ebene, die sich durch die Bewegungsachse des Schieberelementes erstreckt. Der wulstartige Abschnitt geht in den bogenförmigen unteren Abschnitt des Dichtungselementes über, wo dieses eine minimale axiale Dicke besitzt. Der bogenförmige obere wulstartige Abschnitt trägt ein Paar gegenüberliegend angeordnete axial sich erstreckende bogenförmige Auswölbungen an Stellen, bei denen sie in Berührung mit der bogenförmigen die Flächendichtung schaffenden Oberfläche oder dem oberen ebenen Abschnitt des Ventilsitzes nahe den Enden von dessen äußerer bogenförmiger Kante treten können, wo besagte Oberfläche oder besagter ebener Abschnitt eine verringerte radiale Dicke aufweist. Die Auswölbungen haben eine größere radiale Dicke als die die Flächendichtung schaffende Oberfläche an der Stelle, wo sie diese berühren, so daß an und längs der die Flächendichtung schaffenden Oberfläche ein vergrößerter Berührungsbereich vorliegt, wenn sich das Schieberelement in Schließstellung befindet. Auf diese Weise wird eine ausreichende Keilwirkung erzielt, um an diesen Berührungsstellen Leckverluste zu verhindern.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vertikal geschnittene Ansicht von einem erfindungsgemäß aufgebauten Absperrventil bei Betrachtung längs einer Ebene parallel zur Durchgangsbohrung des Ventiles mit Darstellung des Schieberelementes in geöffneter Stellung und mit schematischer Darstellung des Ventil­ stößelmechanismus,

Fig. 2 eine vergrößerte vertikal geschnittene Ansicht von dem unteren Grundteil des Ventilgehäuses des Absperrventils nach Fig. 1 bei Betrachtung längs der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 oder 2-2 in Fig. 3,

Fig. 3 eine vergrößerte vertikal geschnittene Ansicht des unteren Grundteils des Ventilgehäuses nach Fig. 1 mit weggelassenem Schieberelement,

Fig. 4 eine vergrößerte geschnittene Ansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht des Schieberelementes mit einem weggebrochenen Teil des ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes,

Fig. 6 eine Unteransicht des Schieberelementes nach Fig. 5 bei einer Verdrehung um im wesentlichen 180° mit weggelassenem ringförmigen nachgiebigen Dichtungselement,

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes,

Fig. 8 eine fragmentarische Seitenansicht des ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes bei Betrachtung längs der Linie 8-8 in Fig. 7 mit Darstellung einer der daran befindlichen Auswölbungen,

Fig. 9, 10, 11, 12 und 13 geschnittene Ansichten längs der Schnittlinien 9-9, 10-10, 11-11, 12-12 bzw. 13-13 in Fig. 7,

Fig. 14 eine geschnittene Ansicht des ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes bei Betrachtung längs der Schnittlinie 14-14 in Fig. 7, und

Fig. 15 eine fragmentarische geschnittene Ansicht des Schieberelementes bei Betrachtung längs der Schnittlinie 15-15 in Fig. 1 mit aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassenem Dichtungselement und Ventilstößel.

Die in der nachfolgenden Beschreibung verwendeten Ausdrücke "oben" und "unten" beziehen sich auf die in der Zeichnung wiedergegebenen Ausrichtungen.

In der Zeichnung, in der gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Absperrventiles allgemein in Fig. 1 zu sehen. Das Absperrventil umfaßt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Ventilgehäuse mit einer Durchgangsbohrung 12 für den Durchfluß eines Fluids, eine die Durchgangsbohrung 12 an einer Stelle zwischen deren Enden schneidende längliche Kammer 14, die in der Durchgangsbohrung Öffnungen 16 und 18 zur Kammer 14 bildet, und Flansche 20 und 22, die so angeordnet sind, daß sie eine nicht gezeigte geeignete Einrichtung aufnehmen können, um das Absperrventil an Rohren oder Hauptleitungen P bzw. M zu befestigen, die gestrichelt angedeutet sind. Bei den Öffnungen 16 und 18 kann es sich um die Ein- oder Auslaßöffnungen zur Kammer 14 handeln, je nachdem wie das Absperrventil im Fluidverteilungssystem eingefügt ist, da es sich beim Absperrventil um eine Zweiwegeanordnung handelt, die nicht durch den Druck des Fluids beim Öffnen und Schließen des Ventils beeinträchtigt wird.

Das Ventilgehäuse 10 ist von herkömmlicher Art und weist ein unteres Grundelement 24 und einen daran befestigten Aufsatz 26 auf, wobei diesbezüglich im übrigen auf die US-Patentschrift 41 62 058 ausdrücklich verwiesen wird.

Ein Ventilsitz 30, wie er am besten in Fig. 2, 3 und 4 zu sehen ist, umgibt die Öffnung 16 in der Durchgangsbohrung 12 an einer Stelle, wo diese von der Kammer 14 geschnitten wird. Der Ventilsitz 30 geht bündig in den unteren Abschnitt der Durchgangsbohrung, wie bei 32 angedeutet, über. Daraus ergibt sich, daß die Durchgangsbohrung 12 an ihrem unteren Abschnitt über die gesamte Länge ohne jede Unterbrechung bzw. ohne eine untere Ausnehmung zur Aufnahme eines Schieberelementes ist, so daß bei geöffnetem Ventil keine Strömungsturbulenzen durch die Ventilanordnung auftreten. Eine ins Detail gehende Beschreibung des Ventilsitzes wird später noch gegeben.

Mit dem Ventilsitz 30 wirkt ein im wesentlichen flaches Schieber- oder Scheibenelement 40 zusammen, das am besten in Fig. 1, 5, 6 und 15 zu sehen ist. Das Schieberelement 40 kann in der Kammer 14 von der in Fig. 1 gezeigten geöffneten Stellung, bei der es sich außerhalb der Durchgangsbohrung 12 befindet, in eine nicht gezeigte Schließstellung in der Durchgangsbohrung 12 durch eine Ventilstößel-Betätigungs­ einrichtung 42 auf- und abbewegt werden. Das Schieberelement 40 liegt in der Schließstellung an dem Ventilsitz 30 an. Die Ventilstößel-Betätigungseinrichtung 42, die sich durch das Ventilgehäuse 10 erstreckt, kann in Form eines sich nicht anhebenden Stößels oder eines sich anhebenden Stößels je nach Wunsch ausgebildet sein. In der Zeichnung weist die Betätigungseinrichtung 42 einen sich nicht anhebenden Stößel auf, wie er in der erwähnten US-Patentschrift 41 62 058 in näherem Detail beschrieben ist.

Der Ventilsitz 30 ist grundsätzlich ähnlich dem Ventilsitz nach der US-Patentschrift 41 62 058 und weist einen bogenförmigen oberen ebenen Abschnitt 34 auf, der der Öffnung 18 zugewandt liegt. Der ebene Abschnitt 34 bildet eine Dichtfläche und liegt in einer Ebene, die sich grundsätzlich unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung 12 liegt. Vorzugsweise beträgt der Winkel im wesentlichen 10°. Der ebene Abschnitt 34 hat eine maximale radiale Dicke A (Fig. 2) an einer Stelle zwischen seinen Enden, und diese Dicke A liegt in einer vertikalen Ebene durch die Achse der Durchgangsbohrung. Der ebene Abschnitt 34 nimmt in seiner radialen Dicke von dem Wert A zu den verringerten radialen Dickenabmessungen an den mit B und C angedeuteten Stellen allmählich ab. An den Stellen B und C ist der Ventilsitz 30 mit Übergangsabschnitten 36 und 38 versehen, die sich von den Enden des ebenen Abschnittes 34 erstrecken und bündig in den bogenförmigen unteren Abschnitt 32 glatt übergehen. Die Übergangsabschnitte 36 und 38 bilden Zonen am Ventilsitz, wo eine Kombination zwischen einer Flächen- und Kantenabdichtung vorliegt, während der bogenförmige untere Abschnitt 32 eine Kantenabdichtung ergibt.

Der gesamte Ventilsitz 30 liegt im wesentlchen in einer Ebene, die sich unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung 12 liegt, obgleich der untere bogenförmige Abschnitt 32 des Ventilsitzes tatsächlich eine Kantendichtfläche darstellt. Wie am besten in Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Wandungsfläche, die den äußeren Umfang des ebenen Abschnittes 34 umgibt, aus der Ebene des Ventilsitzes um einen Winkel von etwa 60° scharf wie bei 39 angedeutet zurückversetzt. Wenn das untere Grundteil 24 des Ventilgehäuses ein Gußstück ist, wird die Ausnehmung 39 im Gehäuse vorgesehen, und bei der maschinellen Bearbeitung des Ventilsitzes 30 insbesondere der maschinellen Bearbeitung des bogenförmigen oberen ebenen Abschnittes 30 mit einem knopfförmigen Werkzeug zum Schneiden der flachen Stirnfläche des Ventilsitzes wird eine äußere bogenförmige Kante 44 gebildet, die an den Enden ausläuft, wo der ebene Abschnitt 34 eine verringerte radiale Dicke gemäß den Ziffern B und C hat. An diesen Stellen B und C entstehen Leckprobleme bei der Ausbildung des Absperrventiles nach der US-Patentschrift 41 62 058, wenn man nicht ein sehr großes Drehmoment auf die Ventilbetätigungseinrichtung 42 einwirken läßt. Die Ausnehmung 39 im unteren Grundteil 24 des Ventilgehäuses wirkt ähnlich wie die Ausnehmung in der vorerwähnten US-Patentschrift 41 62 058, so daß diesbezüglich darauf Bezug genommen werden kann.

Das Schieber- oder Absperrelement 40 ist am besten in Fig. 5, 6 und 15 zu sehen und umfaßt ein gegossenes Grundelement 60, das mit einer ringförmigen ebenen Fläche 62 zur Aufnahme eines ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes 64 versehen ist. Im Detail ist die ringförmige ebene Fläche 62 längs ihres radialen inneren Umfangs mit einer Ringschulter 66 versehen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der ebenen Fläche 62 in einer im wesentlichen axialen Richtung vom Grundelement 60 erstreckt. Eine weitere bogenförmige Schulter 68, die an umfänglich beabstandeten Enden abschließt, ist längs eines Abschnittes des radialen äußeren Umfanges der ebenen Fläche 62 nahe deren oberen Abschnitt vorgesehen und erstreckt sich ebenfalls im wesentlichen senkrecht zur ebenen Fläche 62 in einer im wesentlichen axialen Richtung vom Grundelement 60. Anhand von Fig. 1 ist zu erkennen, daß die ebene Fläche 62 in einer Ebene liegt, die sich unter einem spitzen Winkel zu einer Ebene erstreckt, die senkrecht durch die Achse der Durchgangsbohrung 12 im Grundelement 22 des Ventilgehäuses 10 geht, d. h. die ebene Fläche 62 liegt im wesentlichen parallel zu der Ebene des Ventilsitzes 30.

Die Schultern 66 und 68 haben die Aufgabe, das Dichtungselement 64 am Grundelement 60 zu halten, wobei die Schulter 66 den radialen inneren Umfang oder die innere Kante des Dichtungselementes 64 fixiert, während die Schulter 68 nur den oberen Abschnitt des äußeren radialen Umfangs oder der äußeren Kante des Dichtungselementes 64 an einer Stelle positioniert, wo zwischen Dichtungselement 64 und Ventilsitz 30 eine Flächendichtung vorliegt. Die ebene Fläche 62 des Grundelementes 40 ist an den umfänglichen Enden der bogenförmigen Schulter 68 mit gegenüberliegenden angeordneten Ausnehmungen 70 versehen. Das vorbeschriebene Schieberelement 40 ist im wesentlichen ähnlich dem in der US-Patentschrift 41 62 058 beschriebenen, so daß hinsichtlich der Funktion der verschiedenen Elemente auf diese Druckschrift verwiesen werden kann.

Nach Fig. 7 bis 14 ist das ringförmige nachgiebige Dichtungselement 64, das aus einem elastomeren Material, wie Gummi, synthetischem Kautschuk oder einem gummiartigen Material, besteht, mit einem radial nach innen abstehenden Vorsprung 74 (Fig. 7) versehen, der so angeordnet ist, daß er in einer Aussparung 72 (Fig. 5) aufgenommen werden kann. Diese Aussparung 72 befindet sich in der ringförmigen Schulter 66 des Grundelementes 60. Durch diese Anordnung wird das Dichtungselement 64 am Grundelement 60 des Schieberelementes 40 genau bei der Montage ausgerichtet.

Wie schon in der US-Patentschrift 41 62 058 erwähnt, hat das Dichtungselement 64 einen im wesentlichen rechteckförmigen radialen Querschnitt, jedoch erstreckt sich davon axial ein ringförmiger wulstartiger Abschnitt, der das Bezugszeichen 80 trägt. Der wulstartige Abschnitt 80 erstreckt sich über die obere Hälfte des Dichtungselementes 64 und beginnt sich dann abzuflachen, um in den rechteckförmigen unteren Abschnitt des Dichtungselementes 64, wie bei 81 angedeutet, überzugehen. Die maximale axiale Dicke des wulstartigen Abschnittes 80 liegt bei entspanntem und an der ebenen Flächen 62 des Grundelementes 60 befestigten Dichtungselement in einer Ebene durch die vertikale Achse 76 (Fig. 5) des Grundelementes 60. Von der Stelle 83, an der der wulstartige Abschnitt 80 eine maximale Dicke aufweist, nimmt dessen radiale Dicke im Laufe seiner umfänglichen Erstreckung beidseitig der Stelle 83 zu einem Punkt 85 ab, wo der Abschnitt in den im wesentlichen rechteckförmigen radialen Querschnitt des Dichtungselementes 64 übergeht.

Das Dichtungselement 64 weist einen bogenförmigen Bereich 89 mit im wesentlichen gleichförmiger minimaler axialer Dicke auf, der in Berührung mit dem bogenförmigen unteren Abschnitt 32 kommt und mit diesem eine Kantendichtung bildet. Der wulstförmige Abschnitt 80 geht in den bogenförmigen Abschnitt 89 unter Bildung von Zwischenbereichen 81 über, um die betreffenden Übergangsabschnitte 36, 38 vorzusehen, die eine kombinierte Flächenkantendichtung bilden.

Ein Paar gegenüberliegend angeordnete bogenförmige Auswölbungen 90 sind am wulstförmigen Abschnitt 80 des Dichtungselementes 64 an Stellen vorgesehen, bei denen sie in Berührung mit dem ebenen Abschnitt 34 an dessen Stellen B und C mit verringerter radialer Dicke treten können. Die Auswölbungen 90 haben eine ebene Fläche 92 mit größerer radialer Dicke als der Flächendichtungsbereich oder ebene Abschnitt 34 des Ventilsitzes 30, so daß in Schließstellung des Schieberelementes 40 eine vergrößerte Berührungsfläche vorliegt. Weiter wird man erkennen, daß die Auswölbungen 90 (Fig. 10) längs ihrer ebenen Fläche 92 eine axiale Dicke aufweisen, die größer als die maximale Dicke an der Stelle 83 des wulstartigen Abschnittes 80 ist.

Der wulstartige Abschnitt 80 ist zwischen dem Paar gegenüberliegend angeordneten Auswölbungen 90 mit einer abgerundeten Fläche 91 versehen, die dem Flächendichtungsbereich 34 zuweist und mit diesem in Berührung tritt.

Das Dichtungselement 64 wird am Grundelement 60 durch eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Schrauben 94 (Fig. 5) gehalten, die sich durch Bohrungen 95 (Fig. 7) im Dichtungselement 64 erstrecken und in Gewindebohrungen 96 im Grundelement 60 in gleicher Weise, wie in der vorerwähnten US-Patentschrift 41 62 058 beschrieben, eingeschraubt sind, jedoch mit der Ausnahme, daß im Dichtungselement 64 in der Zwischenzone der Auswölbungen 90 keine Bohrungen vorgesehen sind.

Des weiteren ist das Dichtungselement 64 mit einem darin eingebetteten Verstärkungsring 82 und einem Ringwulst 86, wie bei der vorerwähnten US-Patentschrift 41 62 058, versehen. Die Enden der bogenförmigen Schulter 68 befinden sich radial außerhalb der gegenüberliegend angeordneten Auswölbung 90.

Die Aussparungen 70 bilden Einrichtungen, die ein Ausfließen der Auswölbungen 90 in den Bereich nahe den umfänglichen Enden der bogenförmigen Schulter 68 ermöglichen.

Durch das Vorsehen der Auswölbungen 90 an Stellen, wo sie den Ventilsitz 30 nahe den Stellen B und C des ebenen Abschnittes 34 mit verringerter radialer Dicke berühren, wird eine größere Berührungsfläche geschaffen, so daß ein geringeres Drehmoment zum Schließen des Ventils bei einem bestimmten Fluiddruck in den Rohren oder Hauptrohrleitungen P und M aufgebracht werden muß. In dieser Hinsicht wurden Vergleichsversuche bezüglich des auf die Stößelmutter der Betätigungseinrichtung 42 anzulegenden Drehmomentes zwischen einem 12′′ (30, 48 cm) Absperrventil der in der US-Patentschrift 41 62 058 beschriebenen Bauart mit einem mit 12 Schraubenbohrungen versehenen Dichtungselement 64 und der erfindungsgemäßen Bauart des Absperrventiles unter Verwendung eines ringförmigen nachgiebigen Dichtungselementes 64 mit 12 Schraubenbohrungen und gegenüberliegend angeordneten Auswölbungen 90 durchgeführt. Ein weiterer Vergleichsversuch wurde mit einem erfindungsgemäßen Absperrventil vorgenommen, das ein ringförmiges Dichtungselement 64 mit gegenüberliegend angeordneten Auswölbungen aufwies, bei dem jedoch nur 10 Schraubenbohrungen im Dichtungselement vorgesehen waren, wobei keine Schraubenbohrung im Bereich der Auswölbung vorlag. Die Ergebnisse der Druckleckversuche sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben, wobei der Druck von der Sitzseite des Ventilgehäuses aus aufgegeben wurde.

Druckleckwerte - 12′′ Absperrventil

(Druck von der Sitzseite des Gehäuses aufgegeben)

Die Versuche zeigten, daß bei der Prüfung eines Ventils unter einem Druck von 10,55 kp/cm² bei Verwendung des ringförmigen Dichtungselementes nach der US-Patentschrift 41 62 058 ein Drehmoment von 508 Nm an der Stößelbetätigungseinrichtung angelegt werden muß, um jedwede Leckverluste zu verhindern, während bei einem ringförmigen Dichtungselement nach der Erfindung mit zwei daran vorgesehenen Auswölbungen und der gleichen Anzahl an Schraubenbohrungen ein Drehmoment von nur 407 Nm ausreicht, um eine vollständige Abdichtung zu erhalten. Wenn man ferner die Anzahl an Schraubenbohrungen im ringförmigen Dichtungselement verringert, so daß keine Schraubenbohrung im Bereich der beiden Auswölbungen vorliegt, fällt das für eine vollständige Abdichtung erforderliche Drehmoment sogar weiter auf 271 Nm ab. Durch die Verringerung des zu dichten Schließen des Ventiles erforderlichen Drehmomentes erfährt das ringförmige Dichtungselement über die Einsatzdauer des Absperrventiles geringere Beschädigungen.

Aus Fig. 2, 3 und 4 wird man erkennen, daß das untere Grundteil 24 des Ventilgehäuses 10 mit einem Paar gegenüberliegend angeordneten nach innen und vertikal sich erstreckenden Rippen 110 in der Kammer 14 versehen ist. Das Grundelement 60 des Schieberelementes 40 ist unter Vorsehen von einem Paar gegenüberliegend angeordneten Aussparungen oder Nuten 112 (Fig. 15) gegossen, die die Rippen 110 aufnehmen. Die Rippen 110 und Nuten 112 führen das Schieberelement 40 bei dessen Bewegung zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung. Durch diese Anordnung läßt sich die Abmessung des Ventilgehäuses 24 gegenüber einer Anordnung materiell verringern, bei der das Schieberelement mit Vorsprüngen versehen ist, die über seinen Umriß nach außen vorstehen. Die Menge an für das Ventilgehäuse verwendetem Material ist daher geringer, was zu einer Kosten- und Gewichtseinsparung führt.

Claims (3)

1. Absperrventil zur Verwendung in Druckleitungen, die ein Fluid enthalten, mit einem Ventilgehäuse, das eine Durchgangsbohrung für die Fluidströmung aufweist, einer im Ventilgehäuse vorgesehenen länglichen Kammer, die die Durchgangsbohrung an einer Stelle zwischen ihren Enden unter Bildung von Ein- und Auslaßöffnungen zur Kammer schneidet, einem im Ventilgehäuse vorgesehenen Ventilsitz, der eine der Öffnungen umgibt und im wesentlichen in einer Ebene liegt, die mit einer Ebene senkrecht zur Achse der Durchgangsbohrung einen spitzen Winkel einschließt, wobei der Ventilsitz mit einer eine Flächendichtung schaffenden Oberfläche, einer eine Kantendichtung schaffenden Oberfläche und mit dazwischenliegenden Übergangsabschnitten versehen ist, die sowohl eine Flächendichtung als auch Kantendichtung vorsehen, einem Schieberelement, das in der länglichen Kammer von einer die Durchgangsbohrung schließenden Stellung, bei der es am Ventilsitz anliegt, in eine geöffnete Stellung außerhalb der Durchgangsbohrung auf- und abbewegbar ist, und einem ringförmigen nachgiebigen, im Radialschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Dichtungselement, das vom Schieberelement so gehalten ist, daß es mit dem Ventilsitz in dichtendem Eingriff tritt, und das einen axial abstehenden bogenförmigen wulstartigen Abschnitt hat, der im entspannten Zustand seine maximale axiale Dicke aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (64) ein Paar bogenförmige Auswölbungen (90) aufweist, die an gegenüberliegenden Stellen des Dichtungselementes so angeordnet sind, daß sie in Berührung mit der die Flächendichtung schaffenden Oberfläche (34) nahe deren Stellen (B,C) mit verringerter radialer Dicke treten, so daß zwischen Dichtungselement (64) und Ventilsitz (30) über dem Kantenbereich des Ventilsitzes eine vergrößerte Berührungsfläche vorliegt, wenn sich das Schieberelement (40) in Schließstellung befindet.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (64) eine axiale Dicke durch die Auswölbungen (90) hat, die größer als die maximale axiale Dicke des wulstartigen Abschnittes (80) des Dichtungselementes (64) ist.

3. Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen (90) eine im wesentlichen ebene Fläche (92) zur Eingriffnahme mit der die Flächendichtung schaffenden Oberfläche (34) des Ventilsitzes (30) haben.