DE3705162A1

DE3705162A1 - Drehbares und axial verschiebbares gasdichtes ventil

Info

Publication number: DE3705162A1
Application number: DE19873705162
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Bonissone; Piero Mulas
Original assignee: FIP Formatura Iniezione Polimeri SpA
Current assignee: FIP Formatura Iniezione Polimeri SpA
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1987-08-27
Also published as: FR2594931A1; GB8702945D0; JPS62196473A; GB2186951A; IT8612432A0; ES2004100A6; BE1001484A4; NL8700383A; IT1191446B

Description

Es ist bekannt, daß die meisten gasdichten Ventile ein Ventilgehäuse mit einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz auf weisen, in den ein Ventilkörper drehbar eingesetzt ist, der ebenfalls kegelstumpfförmig ist und eine zu seiner Drehachse rechtwinklige Bohrung hat.

Die Abdichtung zwischen der seitlichen konischen Arbeits kante des Ventilkörpers und der komplementären Fläche des Sitzes des Ventilgehäuses wird durch eine dünne Fettschicht in Verbin dung mit einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit erzielt.

Die erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit der Sitzfläche des Ventilgehäuses und der seitlichen Fläche des Ventilkörpers verursachen hohe Herstellungskosten.

Es wurden Versuche unternommen, um die Kosten derartiger Ventile durch die Verwendung von Dichtungen zu senken, wie sie bei Ventilen für Flüssigkeiten verwendet werden, wobei durch die Verwendung von Dichtungen die Herstellungskosten tatsäch lich verringert wurden.

Allerdings stiegen die Wartungskosten dieser Ventile, und zwar deshalb, weil sie häufig inspiziert werden mußten, um den Grad der Abnutzung zu prüfen.

Tatsächlich bewirkt die Abnutzung der Dichtungen bei Flüs sigkeitsventilen anfangs nur sehr kleine Leckströme, die im Fall von ungefährlichen Flüssigkeiten sogar benutzt werden können, um den Abnutzungsgrad der Dichtungen zu ermitteln, wodurch ange zeigt wird, wenn die Dichtungen ersetzt werden müssen.

Bei Ventilen für Gase können solche Leckagen aber nur mit komplizierten Geräten ermittelt werden, und es ist deshalb er forderlich, den Abnutzungsgrad der Dichtungen periodisch zu prü fen. Da die fraglichen Dichtungen beim Öffnen und Schließen des Ventils an dem Sitz des Ventilgehäuses oder an der Außenfläche des Ventilkörpers reiben, sind sie einer beträchtlichen Abnutzung unterworfen. Die Inspektionsintervalle müssen daher sehr kurz sein, was mit entsprechend hohen Wartungskosten verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Probleme zu überwinden.

Zu diesem Zweck wird dem Ventilkörper gemäß der Erfindung mittels geeigneter Steuerkurven eine kombinierte Dreh- und Axial bewegung erteilt, so daß die Dichtungen keine oder jedenfalls nur eine sehr geringe Abnutzung durch Reibung erleiden.

Diese Dichtungen werden gemäß der Erfindung beim Öffnen oder Schließen des Ventils lediglich komprimiert oder entspannt, so daß sie eine sehr lange Lebensdauer haben.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschrie benen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ventil im geschlossenen Zustand,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventilkörpers in der in Fig. 1 gezeigten Stellung,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Ventilkörper,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine Seitenansicht der die vertikale Stellung des Ventilkörpers bestimmenden Steuerkurve, die gegen über der in Fig. 1 gezeigten Lage um 90° verdreht ist,

Fig. 6 eine Aufsicht auf das Ventilgehäuse ohne den Ventil körper, und

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch das untere Ende des Ventilgehäuses ohne Ventilkörper.

In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Ventilge häuse bezeichnet, das einen Zuflußstutzen 11, einen Abflußstutzen 12 und einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz 13 für einen Ventil körper 20 aufweist, der ebenfalls kegelstumpfförmig und an die Form des Sitzes 13 angepaßt ist.

Der Ventilkörper 20 hat eine Querbohrung 21 und an der Ober seite eine axiale prismatische Ausnehmung 22, in die das untere Ende einer Betätigungsspindel 23 eingreift.

Der Ventilkörper 20 ist durch einen zylindrischen Anschlag 14 festgelegt, der an dem Ventilgehäuse 10 mittels eines Feder rings 15 befestigbar ist, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, oder auf andere Weise, wie z.B. durch eine Verschraubung.

Dichtungen 16 und 17 sind zwischen der Außenfläche des An schlags 14 und der Innenfläche des Ventilgehäuses 10 bzw. zwi schen der Betätigungsspindel 23 und der Innenfläche der diese aufnehmenden Bohrung des Anschlags 14 angeordnet. Bei bekann ten gasdichten Ventilen dieser Bauart beruht die Abdichtung des Ventiles ausschließlich auf einer Fettschicht, die zwischen der Außenfläche des Ventilkörpers und der komplementären Fläche des Ventilsitzes des Ventilgehäuses 10 angeordnet ist.

Demzufolge müssen sowohl die Außenfläche des Ventilkörpers 20 als auch die Innenfläche des Ventilgehäuses 10 mit großer Ge nauigkeit bearbeitet werden, was die Herstellungskosten erhöht.

Gemäß der Erfindung wird die Abdichtung des Ventils in ge schlossenem Zustand durch eine ringförmige Dichtung 30 bewirkt, die in einer in der Seitenfläche des Ventilkörpers 20 angeordne ten in sich geschlossenen Nut 31 angeordnet ist.

Diese Nut ist in einer der beiden Hälften der Seitenfläche des Ventilkörpers 20 angeordnet, die sich zwischen den Mündungen der Bohrung 21 befinden. Diese Nut 31 hat eine solche Form, daß sie die Mündung 11′ des Zuflußstutzens 11 des Ventilgehäuses 10 umgibt.

Eine Verdrehung des Ventilkörpers 20 von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung und umgekehrt würde sehr bald eine Abnutzung der Dichtung 30 zur Folge haben. Um dies zu ver meiden, kommt die Dichtung 30 gemäß der Erfindung nur dann mit der Innenfläche des Ventilgehäuses 10 in Berührung, wenn sich das Ventil im geschlossenen Zustand befindet.

Im offenen Zustand des Ventils und insbesondere während der Bewegung des Ventilkörpers von der offenen in die geschlossene Stellung und umgekehrt ist die Dichtung 30 gemäß der Erfindung von der Innenfläche des Ventilgehäuses abgehoben.

Zu diesem Zweck ist an der Unterseite des Ventilgehäuses 10 eine Feder 32 angeordnet, die den Ventilkörper 20 stets nach oben drückt.

Die axiale Stellung des Ventilkörpers 20 wird durch eine ringförmige Steuerkurve 33 bestimmt, die unter dem Anschlag 14 angeordnet ist und mit zwei an der Oberseite des Ventilkörpers 22 angeordneten und als Kurvennachläufer dienenden Vorsprüngen 61 zusammenwirkt. Wenn sich der Ventilkörper 20 in der Schließ stellung des Ventils befindet, dann hat die ringförmige Steuer kurve 33 einen nach unten vorspringenden Kurvenabschnitt, wogegen die ringförmige Steuerkurve in der dem geschlossenen Zustand des Ventils entsprechenden Stellung des Ventilkörpers einen nach oben zurückgesetzten Kurvenabschnitt aufweist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei als Mitneh mer dienende Vorsprünge 61 vorgesehen, so daß die auf den Ventil körper 20 ausgeübte Abwärtskraft durch dessen Längsachse hindurch geht.

Um eine ordnungsgemäße Positionierung der Steuerkurve 33 in Umfangsrichtung zu gewährleisten, ist diese mit einander gegen überliegenden Zähnen 35 versehen, die in entsprechende Aussparun gen 36 an der Innenfläche des Ventilgehäuses 10 eingesetzt sind.

Die Feder 32 ist in eine an der Unterseite des Ventilkörpers 20 angeordnete Ausnehmung 37 und in eine im Boden des Ventilge häuses 10 angeordnete Ausnehmung 38 eingesetzt.

Damit sich der Ventilkörper 20 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung nur um 90° verdrehen läßt, sind am Boden des Ventilgehäuses zwei Anschläge 39 und 40 angeordnet. Diese Anschläge wirken mit den Endflächen von zwei Aussparungen 41 und 42 zusammen, die im unteren Bereich der Seitenfläche des Ventilkörpers 20 ausgebildet sind.

Diese Mittel zur Begrenzung der Verdrehung des Ventilkörpers eines Ventils sind an sich bekannt und bedürfen daher keiner nä heren Erläuterung.

Das vorstehend beschriebene Ventil arbeitet folgendermaßen: In der Schließstellung des Ventils wird der Ventilkörper trotz der nach oben gerichteten Schubkraft der Feder 32 von der Steuerkurve 33 in seiner abgesenkten Stellung nahe dem Boden der Innenfläche des Ventilgehäuses 10 gehalten.

In dieser Position wird die Dichtung 30 gegen die konische Fläche des Ventilsitzes des Ventilgehäuses 10 im Umfangsbereich der Mündung 11′ angepreßt, wo der Zuflußstutzen 11 des Ventil körpers in dessen Innenraum einmündet (siehe Fig. 1und 6).

Die Querbohrung 21 des Ventilkörpers 20 ist zur Achse der beiden Stutzen 11 und 12 rechtwinklig, die demzufolge nicht mit einander in Verbindung stehen. Sobald der Ventilkörper 20 ver dreht wird, um ihn von der geschlossenen in die offene Stellung zu bewegen, gelangen die als Kurvennachläufer dienenden Vor sprünge 61 in den zurückgenommenen konkaven Bereich des Kurven profils der ringförmigen Steuerkurve 33, so daß die Feder 32 den Ventilkörper 20 nach oben drücken kann. Wegen der konischen Form der Oberfläche des Ventilkörpers 20 einerseits und der Sitzfläche des Ventilgehäuses 10 andererseits kommt die Dichtung 30 außer Be rührung mit der Sitzfläche des Ventilgehäuses 10.

Die Dichtung 30 reibt daher nicht an der Sitzfläche des Ven tilgehäuses 10, wenn der Ventilkörper zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung bewegt wird. Dadurch wird eine Abnutzung infolge Reibung nahezu vollständig ausgeschlossen.

Außerdem wird die Dichtung nur in geschlossenem Zustand des Ventils gegen die Sitzfläche des Ventilgehäuses angepreßt.

Wenn sich der Ventilkörper in der Offenstellung oder in einer Mittelstellung zwischen der Offen- und der Schließstellung befindet, dann ist die Dichtung entspannt, so daß sie ihre Ela stizität länger bewahren kann.

Gemäß der Erfindung wird daher der zweifache Vorteil erzielt, daß einerseits die Abnutzung der Dichtung verringert und anderer seits die Kompression der Dichtung auf diejenigen Zeiträume be grenzt wird, wo das Ventil geschlossen ist.

Bezugszeichenliste: 10 Ventilgehäuse
11 Zuflußstutzen
11′ Mündung von 11
12 Abflußstutzen
13 Ventilsitz
14 Anschlag
15 Federring
16 Dichtung
17 Dichtung
20 Ventilkörper
21 Querbohrung in 20
22 Ausnehmung in 20
23 Betätigungsspindel
30 Dichtung
31 Nut in 20
32 Feder
33 Steuerkurve
35 Zähne von 33
36 Aussparung in 10
37 Ausnehmung in 20
38 Ausnehmung in 10
39, 40 Anschläge an 10
41, 42 Aussparungen in 10
61 Vorsprünge an 20

Claims

1. Gasdichtes Ventil mit einem kegelstumpfförmigen Ventil sitz, in den ein Zuflußstutzen und ein Abflußstutzen einmündet, und mit einem Ventilkörper, der in dem Ventilsitz drehbar gela gert ist und eine zu diesem komplementäre kegelstumpfförmige Fläche hat und der eine Querbohrung aufweist und mit Betätigungs mitteln versehen ist, und mit einem oberen axialen Anschlag für den Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Ventilkörper (29) eine ringförmige Dichtung (30) aufweist, die in der Schließstellung des Ventils die Mün dung (11′) des Zuflußstutzens (11) in dem kegelstumpfför migen Ventilsitz des Ventilgehäuses (10) dichtend umgibt,
b) daß ein Federelement (32) vorgesehen ist, das den Ventil körper (20) ständig nach oben drückt, und
c) daß eine Steuerkurve vorgesehen ist, die eine Aufwärtsbe wegung des Ventilkörpers (20) ermöglicht, wenn dieser aus seiner der Schließstellung des Ventils entsprechenden Stellung verdreht wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (30) in einer in der kegelstumpfförmigen Fläche des Ventilkörpers (20) ausgebildeten Nut (31) angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Bo den des Ventilsitzes des Ventilgehäuses (10) und an der Untersei te des Ventilkörpers (20) einander gegenüberliegende Ausnehmungen (38, 37) zur Aufnahme des vorzugsweise als Schraubenfeder ausge bildeten Federelements (32) angeordnet sind.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Steuerkurve (33) zwischen den Anschlag (14) und den Ventilkörper (20) eingesetzt ist und daß die nach unten gekehr te Steuerfläche zumindest mit einem als Kurvennachläufer dienen den Vorsprung (61) zusammenwirkt, der an der Oberseite des Ven tilkörpers (20) angeordnet ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß min destens zwei als Kurvennachläufer dienende Vorsprünge (61) vor handen sind, die einander diametral gegenüberliegen, um eine nach unten gerichtete Kraft zu erzeugen, deren Resultierende mit der Achse des Ventilkörpers (20) zusammenfällt.

6. Ventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel (35, 36) zum Positionieren der ringförmigen Steuerkurve (33) in Umfangsrich tung.

7. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen dem Ventilkörper (20) und dem Ventilsitz Anschläge (39, 40) vorgesehen sind, um die Stellung des Ventilkörpers in der ge schlossenen bzw. in der offenen Position des Ventils genau zu definieren.

8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen dem Ventilkörper (20) und dem Sitz des Ventilgehäuses (10) eine Schmiermittelschicht angeordnet ist.