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Ventil Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer mit einem Handgriff
fest verbundenen Büchse, die durch Außengewinde mit dem Ventilgehäuse drehbar im
Eingriff steht und längsfest mit einer Spindel verbunden ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, das keinerlei
toten Gang aufweist, damit stets die einwandfreie Zuordnung zwischen Spindelstellung
und Durchflußquerschnitt gegeben ist.
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Die bekannten Ventile, bei denen die mit dem Betätigungsglied drehbar
verbundene Zylinderbüchse längsfest im Gehäuse angeordnet ist, wobei die Längsverschiebung
der Spindel mittels des Eingriffs eines in der Büchse angeordneten Innengewindes
erfolgt, bedürfen zu ihrer Funktionsfähigkeit der drehfesten und längsverschieblichen
Anordnung der Spindel. Solche drehfesten Anordnungen, die meist die Form eines einem
Wellenkeil ähnlichen Maschinenelements besitzen, kommen aber nicht ohne ein gewisses
Spiel aus, damit sie auch bei Temperaturänderungen nicht klemmen. Dieses Spiel aber
hat wiederum zur Folge, daß die einwandfreie Zuordnung von Spindelstellung Durchflußquerschnitt
nicht erreicht werden kann.
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Es sind zwar schon Ventile bekannt, bei denen eine Stellungszuordnung
gegeben ist, indem beispielsweise die Spindel einerseits mit dem Betätigungsglied
und andererseits mit dem Dichtungsglied drehfest verbunden ist. Diese Ausführungsformen
besitzen den Nachteil, daß bei Betätigung der Ventile ein Reibungseingriff zwischen
Sitz und Dichtungskörper erfolgt, der den erhöhten Verschleiß dieser Teile zur Folge
hat. Diese nachteilige Erscheinung läßt sich zwar durch einen kegelförinigen Eingriff
vermindern, doch bedingt diese Maßnahme wiederum eine verwickeltere Gestaltung von
Sitz und Dichtungskörper, was sich insbesondere bei Reparaturarbeiten nachteilig
auswirkt.
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Bei einer anderen Gruppe von bekannten Ventilen ist zwar der tote
Gang an der Spindel verrnieden und auch der Dichtungskörper drehbar zur Spindel
angeordnet, wobei zur Lagerung Wälzlager Verwendung finden; diese Ausführungsforinen
sind aber trotz drehbar angeordneter Spindel nicht völlig schlupffrei zu betätigen,
weil sie keine Möglichkeit aufweisen, das zwischen Spindel und Dichtungskörper angeordnete
Drucklager nachzustellen, und diese Maßnahme ist insbesondere auch nicht von außen,
d. h. ohne Zerlegung des Ventils, durchzuführen. Eine solche Nachsteflmöglichkeit
während des Betriebs ist aber erforderlich, wenn jeglicher toter Gang vermieden
werden soll, weil beim Zusammenbau der bekannten Ventile zunächst nicht feststeht,
für welche Durchflußtemperatur sie verwendet werden sollen, so daß das Spiel zwischen
den oberen und unteren Wälzkörperlaufbahnen von vornherein größer bemessen werden
muß, als es eventuell im Betrieb erforderlich ist. Außerdem gestatten derartige
Ventile auch keine Nachstellung der Lager, wenn dies infolge betriebsbedingter Einflüsse
durch Korrosion od. dgl. erforderlich sein sollte.
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Schließlich ist noch ein Ventil bekannt, das im wesentlichen aus einer
mit einem Handgriff fest verbundenen Büchse besteht, die über ein Außengewinde mit
dem Ventilgehäuse drehbar im Eingriff steht und längsfest mit einer Spindel verbunden
ist. Allerdings ist hier der Dichtungskörper drehfest mit der Spindel verbunden.
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Demgegenüber sind beim erfindungsgemäßen Ventil die Büchse und die
Spindel mittels zweier Drucklager axial unverschieblich gehalten und ist hier das
außen angeordnete Drucklager nachstellbar ausgebildet. Gemäß einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung ist das eine Drucklager zwischen der dem Ventilsitz zugekehrten Stirnfläche
der Büchse und einem an der Spindel ausgebildeten Flansch angeordnet, während das
andere Drucklager vorzugsweise am freien Ende der Spindel und der Büchse angeordnet
und mittels einer auf das Spindelende aufgeschraubten Mutter längsfest gelagert
ist.
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Neben der völligen Spielfreiheit wird durch das erfindungsgemäße Ventil
noch der Vorteil erreicht,
daß das Drucklager in einer vom Medium
geschützten Kammer angeordnet ist. Dies wird dadurch möglich, daß das erste Drucklager
in einem Hohlraum angeordnet ist, der gegenüber dem strömenden Medium durch eine
Dichtung abgetrennt ist, die gleichzeitig als Abdichtung gegen den Austritt von
strömendem Medium aus dem Ventil im Bereich der Spindel dient. Die Anordnung des
inneren Drucklagers im abgedichteten Hohlraum trägt deswegen zur Aufgabenlösung
bei, weil durch die Vermeidung der Einwirkung korrodierender Flüssigkeiten auf das
Drucklager die Nachstellung der gesamten Axiallagerung nicht so häufig erforderlich
ist wie bei einem dem korrodierenden Medium ausgesetzten Lager.
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Die Zeichnung stellt einen Querschnitt durch ein Ventil mit den Merkmalen
der Erfindung dar.
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Das Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem zwischen
einem Einlaß 3 und einem Auslaß 4 gelagerten Sitz 2. Die Menge des durch
den Sitz strömenden Mediums wird durch eine koaxial zum Sitz angeordnete Ventilspindel
5 gesteuert, deren kegelförmig ausgebildete Spitze 6 sich entsprechend
der eingestellten Durchflußmenge vom Ventilsitz abhebt.
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Die Ventilspindel 5 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem
die mit größerem Durchmesser versehene und mit dem zu steuernden Medium in Berührung
kommende Spitze 6 tragenden Innenteil 7, der aus einem für das Medium
geeigneten Material, beispielsweise dem gleichen Material wie das Ventilgehäuse,
hergestellt ist, und einem mit dem Medium nicht in Berührung kommenden äußeren Teil
8,
der daher aus anderem Material hergestellt sein kann. Das äußere Ende des
Innenteils 7 ist teleskopartig in eine am Innenende des Teils 8 vorgesehene
Aussparung 9 eingepaßt und dort mit Hilfe eines Bolzens 10 befestigt.
Die auf diese Weise miteinander verbundenen Teile der Spindel arbeiten als ob sie
aus einem Stück hergestellt wären, wobei jedoch die lösbare Konstruktion bei Beschädigung
des Innenteils durch Erosion oder Korrosion ein leichtes Auswechseln dieses Teils
ermöglicht. Die mit größerem Durchmesser versehene Spitze gestattet die Verwendung
großflächiger öffnungen im Ventil, ohne daß dabei die Spindel vergrößert wird. Diese
Tatsache ist besonders bei hohen Drücken von beispielsweise 700 kg/CM2 von
Bedeutung.
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Die Spindel 5 ist von einer koaxialen Aussparung
11 umgeben, deren einen kleineren Durchmesser besitzender Teil 12 den Innenteil
7 der Spindel umgibt. In der Aussparung 12 sind Druckscheiben 14 und
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vorgesehen, zwischen denen Dichtungsringe 13 mit Hilfe einer ringförinigen
Dichtungsmutter 16 zusammengepreßt werden, die mit ihrem Außengewinde
17 in einen mit einem größeren Durchmesser versehenen Teil 18 der
Aussparung 11 und mit ihrem Innengewinde 19 in eine an ihrem Außenende
einen Handgriff 21 aufweisende Büchse 20 eingeschraubt ist. Der Spindelteil
8 ist drehbar in der Büchse 20 gelagert. Zwischen einem an der Spindel ausgebildeten
Flansch 23 und dem Innenende 24 der Büchse 20 befindet sich ein Drucklager
22 und zwischen einer am Außenende der Büchse 20 vorgesehenen Schulter
26 und einer zwecks Aufnahme jeglichen Totgangs oder Endspiels zwischen der
Spindel 8 und der Büchse 20 fest angezogenen Mutter 27 ein weiteres
Drucklager 25. Die Büchse 20 bildet eine die gegenseitige Ausrichtung von
Spindel und Ventilsitz gewährleistende verlängerte Auflagefläche.
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Die Büchse 20 weist ein Außengewinde 28 auf, das sich beim
Drehen des Handgriffs zwecks öffnens oder Schließens des Ventils in das Innengewinde
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der Dichtungsmutter 16 hinein- bzw. herausschraubt. Da zwischen
dem Handgriff und der eigentlichen Spindel 5 bzw. ihren Teilen
8 und 7 kein Spiel auftreten kann, stimmt die Stellung des Handgriffs
stets genau mit der Stellung der Spitze 6 der Spindel in bezug auf den Ventilsitz
2 überein, was für den Gebrauch des Ventils für genaue Strömungssteuerung von großer
Wichtigkeit ist. Ersichtlicherweise wird die konzentrische Anordnung von Ventilspindel,
Ventilsitz und Dichtung dadurch erzielt, daß alle Teile konzentrisch auf den Ventilsitz
ausgerichtet sind. Hierdurch werden beim erfindungsgemäPen Ventil die Vorteile einer
frei drehbaren Ventilspindel erzielt, ohne daß die genaue, bisher nur bei Verwendung
von festen, einstückigen Spindeln mögliche Beziehung zwischen der Griffstellung
und dem Ab-
heben der Spitze 6 vom Ventilsitz eingebüßt wird. Bezüglich
seiner Regulierungsfunktion wirkt das Ventil, als ob es eine einstückige Spindel
aufweisen würde, doch ist es leichter als ein solches zu betätigen, da sich die
zweigeteilte Spindel 7, 8 bei ihrer axialen Bewegung auf den Ventilsitz 2
hin und von diesem fort frei in der Dichtung 13 drehen kann.
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Die Spindel kann sich entsprechend der Reibung gegenüber der Dichtung
13 und den Lagern 22 und 25 so lange frei drehen und in axialer Richtung
bewegen bzw. beide Bewegungen gleichzeitig ausführen, bis die Spitze 6 auf
dem Sitz 2 aufliegt. Danach kann sich die Spindel nicht weiterdrehen, vielmehr bewegt
sie sich beim Schließen des Ventils nur noch in axialer Richtung.
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Bei Verwendung eines Ventils zur Steuerung einer ausgesprochen erodierend
wirkenden Flüssigkeit sollte das anfängliche Abheben der Spitze vom Ventilsitz zwecks
Verringerung der sich auf die aneinanderstoßenden Flächen von Spitze und Sitz auswirkenden
Erosion sehr schnell erfolgen. Würde die Spindel einen Totgang bzw. Spiel aufweisen,
so könnte die Lage der Spitze zwecks Verhinderung der zerstörenden Erosion nicht
genau genug beurteilt werden. Durch die erfindungsgemäße Korrosion ist aber jedes
Spiel zwischen Handgriff und Spindel ausgeschlossen. Sollte sich jedoch im Lauf
der Zeit durch Abnutzung ein Spiel ausbilden, so kann dieses leicht durch Nachstellen
der Mutter 27 beseitigt werden.