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Spreizventil Es sind Absperrventile bekannt, bei denen in die Sitzbohrung
ein federnd nachgiebiges Absperrorgan eingeführt wird, das bei Ausüben eines axialen
Druckes auseinandergespreizt wird, so daß sich der äußere Dichtungsgrad des Absperrorgans
gegen die Innenbohrung des Sitzes preßt. Ventile mit derartiger Dichtung sollen
in nachfolgendem als Spreizventil bezeichnet werden.
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Es werden darunter alle Ventile verstanden, bei denen unter Einwirkung
eines axialen Druckes eine in die Sitzbohrung eingeführte Dichtung bzw. ein die
Dichtung tragendes Absperrorgan in der Dichtungszone radial auseinandergedrückt
wird.
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Derartige Spreizventile haben den Vorteil, daß sich eine kolbenschieberartige
Dichtung ergibt mit aufeinandergleitenden Dichtungsflächen, die aber gleichzeitig
wie bei einem Ventilkegel auf dem ganzen Umfang fest gegeneinandergepreßt werden:
Der Nachteil dieser Ventilbauarten besteht darin, daß zum Erzeugen des axialen,
die Dichtung auseinanderspreizenden Druckes ein Widerlager benötigt wird, das zumeist
der Strömung im Wege steht oder bei den bekannten Ausführungen so angeordnet ist,
daß es auch sonst ein im übrigen nutzloses Hindernis darstellt, das zudem noch das
Ablagern von Unreinigkeiten begünstigt oder das Bearbeiten der Innenbohrung des
Sitzes erschwert.
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Gemäß der nachstehend beschriebenen Erfindung ist nun das Widerlager,
welches den beim Auseinanderspreizen, Auseinanderdehnen oder Auseinanderpressen
der- Dichtungen erforderlichen axialen Druck aufnimmt, derart ausgebildet und angeordnet,
daß es weder der Strömung im Wege steht noch beim Bearbeiten der Sitzbohrung hinderlich
ist
und in einer bevorzugten Bauart zudem noch als zusätzliche Abdichtungsfläche ausgenutzt
werden kann.
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Diese Wirkungen und Eigenschaften werden erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß das das Auseinanderspreizen des Dichtungsrandes bewirkende Element (Spreizplatte,
Spreizkonus usw.) bzw. der Dichtrand selbst hängend an der Innenseite eines Stützringes
angeordnet wird. Diese erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, den Stützring
außen um den Dichtungsrand, der unter der Einwirkung der Spreizplatte, des Spreizkonus
o. dgl. steht, anzuordnen und die Stützfläche des Stützringes erforderlichenfalls
oberhalb der Spreizdichtung, so daß als Widerlager der obere Rand des Sitzes, dessen
Bund oder ein den Sitz umgebendes Bauteil des Ventils herangezogen werden kann.
Auf dieses Widerlager stützt sich dann der Stützring, an dem die Spreizdichtung
aufgehängt ist, so daß der gleiche Druck auf das Widerlager ausgeübt wird, der zum
Auseinanderdrücken der Spreizdichtung aufgewendet wird. Da der Stützring und dessen
Widerlager außerhalb der Sitzbohrung angeordnet sind, wird das Bearbeiten der Sitzbohrung
in keiner Weise erschwert. Es ist also auch ohne weiteres möglich, die Sitzbohrung
zu honen (Ziehschleifen) oder zu läppen. Die Auflagefläche des Widerlagers und die
Stützfläche des Stützringes können als eingeschliffene Dichtflächen ausgebildet
werden, so daß sich ein zusätzlicher Abschluß ergibt. Dabei kann die Auflagefläche
des Widerlagers in der auch sonst bei Dichtflächen oder Ventilkegeln üblichen Weise
auf der Oberseite des Sitzringes angeordnet werden oder außerhalb des Sitzringes
auf der Oberseite des Sitzbundes oder auch auf dem den Sitz tragenden Gehäuse des
Ventils, je nachdem, welche Wirkung angestrebt wird und welche Lösung baulich am
günstigsten ist. In allen Fällen wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung. und
Anordnung erreicht, daß das Wider ager weder der Strömung im Wege ist noch das Bearbeiten
der Sitzbohrung erschwert. Weiterhin wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß
das Widerlager an der jeweils dafür besonders gut geeigneten Stelle als zusätzliche
Dichtung ausgebildet werden kann und der auf den Stützring ausgeübte Druck nicht
nur die Spreizdichtung betätigt, sondern auch den Schließdruck für die zusätzliche
Dichtung zwischen Stützring und Widerlager ergibt. Die beiden hintereinandergeschalteten
Dichtungen (Spreizdichtung und Widerlagerdichtung) können sich gegenseitig nicht
behindern, da das Auseinanderspreizen erst dann erfolgt, wenn der Stützring sich
auf dem Widerlager fest aufgelegt hat, also hier die Dichtung bereits hervorgerufen
ist.. Auch bei einem Nacharbeiten des Stützringes können keinerlei Nachteile entstehen,
da die Spreizdichtung sich in solchen Fällen nur etwas weiter in die Sitzbohrung
hineinschiebt, ohne daß sich an der grundsätzlichen Wirkungsweise irgend etwas ändert.
Die beiden Dichtungen sind also unabhängig voneinander. So. kann z. B. das Einklemmen
von Unreinigkeiten zwi-# sehen die durch den Stützring und das Widerlager gebildete
Dichtung den einwandfreienAbschluß der Spreizdichtung nicht behindern oder umgekehrt
eine etwaige Beschädigung des Dichtungsrandes der Spreizdichtung den dichten Abschluß
der durch Stützring und Widerlager gebildeten Dichtung nicht beeinträchtigen.
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In den Figuren sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Fig.t zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der durch eine Spreizscheibe
a unter der Einwirkung des Druckes der Spindel b beim Schließen auseinandergespreizte
Dichtungsrand c über eine dünne Wand d, die beispielsweise zylindrisch, konisch
oder glockenförmig gewölbt ausgeführt werden kann, an dem Ventilkopf k aufgehängt
ist, der sich an dem Stützring e abstützt. Der Stützring e stützt sich mit seiner
Stützfläche f gegen das Widerlager g, das bei diesem "Ausführungsbeispiel gleichzeitig
Wand des Ventilsitzes h ist, gegen dessen innere Bohrung i
`sich die
Dichtungsfläche des Dichtungsrandes c während des Schließens fest anlegt. Der Stützring
e kann mit dem die Wandung d tragenden Kopf k
durch Verschrauben, Verschweißen
o. dgl. fest und dicht verbunden sein oder mit diesem aus einem Stück bestehen.
Die Wirkungsweise geht aus der Figur hervor. Die Spindel b ist in üblicher Weise
an ihrem oberen, in den Figuren nicht dargestellten Ende mit Gewinde versehen und
wird durch ein Handrad auf- und niedergeschraubt. Beim Niederschrauben (Schließvorgang)
wird der Kopf der Spindel b gegen den Scheitel der Spreizplatte a gepreßt, die dadurch
das Bestreben hat, sich gerade zu strecken, wobei sich der äußere Umfang vergrößert
und den die Dichtfläche tragenden Rand c auseinanderspreizt. Den axialen Druck der
Spindel b fängt dabei das Stück d auf, das wegen seines großen Durchmessers
auch bei Aufnahme großer Zugkräfte sehr dünnwandig sein kann, so daß es die Verformung
des im Vergleich zu dieser Wandung wesentlich stärkeren Dichtrandes c nicht wesentlich
behindert. Die von der dünnen Wandung d aufgenommenen Kräfte werden über den Ventilkopf
k auf den Stützring e übertragen, dessen Stützfläche f in der bei Ventilen auch
sonst üblichen Weise auf der als Widerlager dienenden Gegenfläche des Sitzbundes
g eingeschliffen ist. Die Stützfläche f überträgt den der Spindelkraft entsprechenden
Druck auf das Widerlager und wird demzufolge mit einem der Spindelkraft entsprechenden
Druck gegen die durch das Widerlager des Sitzbunges g gebildete Dichtungsfläche
gepreßt, 'so daß ein dichter Abschluß des Absperrventils an dieser Stelle in genau
der gleichen Weise erfolgt, wie dieses sonst bei Absperrventilen üblich ist. An
Stelle der ebenen Flächen können bei entsprechend kräftiger Ausbildung des Stützringes
auch schräge Flächen als Widerlager und Dichtfläche Anwendung finden, wie überhaupt
die Ausbildung des Widerlagers in der für Ventildichtungsflächen üblichen Art erfolgen
kann.
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Damit bei übermäßiger Kraftanwendung während des Schließens des Ventils
die Spreizplatte a nicht übermäßig beansprucht wird, ist oberhalb der
Verschraubü
ng l ein Bund n vorgesehen; 'der die axiale Bewegung der Spindel b und damit
die Verformung der Spreizplatte a begrenzt.
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Besteht der Dichtungsring c aus einem Stück finit der Spreizplatte
a, so können zwischen Dichtungsring c und Spreizplatte ringförmige Einkerbungen
vorgesehen sein, um Verformungsfreiheit für die Spreizplatte zu gewährleisten, wie
(lies in Fig. i und 2 angedeutet ist.
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Beim Öffnen des Spreizventils legt sich der Kopf der Spindel b gegen
die Unterseite der Verschraubung 1, die durch eine Sicherungsscheibe
m gegen Losdrehen geschützt ist. .
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Die als Widerlager und zusätzliche Dichtung dienende obere Fläche.
des Sitzbundes g ist bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber der ofieretr-Kante
des Sitzes vertieft angeordnet. Dieses hat, wie Fig. 2 zeigt, den Vorteil, daß in
der geöffneten Stellung des Ventils der Flüssigkeits- oder Dampf-. strom nicht unmittelbar
an den Dichtungsflächen der Widerlagerdichtung entlangstreift, so daß diese vor
Strahlverschleiß geschützt sind. Diese besondere Ausführungsform eignet sich deshalb
vor allem für Ventile, die häufig längere Zeit nur teilweise geöffnet sind.
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In anderen Fällen, bei denen ein Schutz der Dichtungsflächen gegen
Strahlverschleiß nicht erforderlich ist, kann die Stützfläche f des Stützringes
e sich auch unmittelbar auf der oberen Stirnfläche des Sitzes /i abstützen. Diese
Anordnung ermöglicht es, einen Ventilkegel der auch sonst bei Absperrventilen üblichen
Form zu verwenden (Fig.3). Zweckmäßig wird oberhalb der eigentlichen Dichtungszone
i des Sitzes Ii (zweckmäßig geschliffene, gelappte oder gehonte Innenbohrung)
eine Einlaufschräge angewendet, durch die ein leichtes Einfädeln des die Dichtfläche
tragenden Dichtrandes c erzielt wird. In solchen Fällen, wo das Anordnen einer solchen
Schräge nicht genügt, um das Einfädeln zu gewährleisten, kann auch, wie Fig. .I
zeigt, unterhalb der Spreizscheibe a ein Führungskreuz o angeordnet werden, das
mit der dann zweckmäßig in der Mitte verstärkten Spreizscheibe verschraubt, vernietet
oder verschweißt wird. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und .I besteht
der Stützring e aus einem Stück mit (lern Kopf k.
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Es ist gemäß der Erfindung auch möglich, für das Auseinanderspreizen
des Dichtrandes c lose eingesetzte Spreizscheiben zu verwenden, die durch einen
vorspringenden Einsatz, einen Sprengring o. dgl., gehalten werden. Ein Ausführungsbeispiel
für diese Bauart veranschaulicht Fig.5. Damit auch in solchen Fällen der Ventilkörper
nach der Austrittsseite des Ventils hin abgedichtet ist, wird erfindungsgemäß oberhalb
der mittels des Sprengringes y lose eingesetzten Spreizscheibe s (es können auch
mehrere Spreizscheiben übereinandergeschachtelt werden) eine membranartig dünne
Zwischenwand q im Ventilkörper angeordnet. Der Kipf der Spindel b übt seinen Druck
auf diese Membrane -ins, die ihrerseits den Druck über ein Druckstück p auf die
Spreizscheibe s überträgt. Die iüenil.)ranartige Warid@q kante sehr dünn sein, da
sie nur den Flüssigkeitsdruck- auszuhalten -braucht und im übrigen durch das Weiterleitender
Schließkraft der Gewindespindel nur auf Druck beansprucht wird. Wenn also die Auflag
eiiäche des Kopfes der Gewindespindel und die Auflagefläche des Druckstückes q genügend
groß gewählt werden, ist eine Überbeanspruchung auch bei sehr -dünner, membranartiger
Waüdüng q nicht-, niöglich.
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In Fig. 6 ist eine Gesamtdarstellung eines Ventils nach der Erfindung
gegeben mit einem Verschlußteil gemäß den Fig. i und 2. Es gelten die gleichen Bezugszeichen
wie für Feg. r.