DE1775748A1

DE1775748A1 - Ventil

Info

Publication number: DE1775748A1
Application number: DE19681775748
Authority: DE
Inventors: Mokveid Nicolaas Jacobus
Original assignee: Machinefabriek Mokveld BV
Current assignee: Machinefabriek Mokveld BV
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-19
Publication date: 1972-01-13
Also published as: SE346844B; NL138981B; BE721022A; NO121984B; NL6812914A; SU458995A3; GB1212616A; ES358850A1; DE1775748C3; DE1775748B2; CH481329A

Description

Müller-Bore MpI -· Ingo Gralfs Diplo-Phys. Cr₀ Manits Dipl.-öhoau Dr. Deuxsl

Patentanwälte

Brauns ehwei ρ;, den ^^ri, Septssiber 1968 Unser Zeichen: Li/Lie - Ii 817 ·

53-3.0hinei&fcri ek■ Ivlokveld N.¹/. . Kxjverheids-straau 67*
G ο u d a t Hi sder.lande

!"-••iorität: Srankrsich, 23- Tepteiaber 19'67, Nr: 122 088

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Gehäuse, das" mit einem Durchgang and eine^n axial zu de::. Durch»

gaag verschieblichen Dichtungsteil versehen ist ο

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Ver-.bile der genannten Art sind hinreichend bekannt~ Ss ist jedoch äußerst schwierig, solche Ventile dei?- ax't zu konstruieren und herzu3tellar, daß sie unter sehr hohen Druc*cbedingungen und Druc. IJECerenzen absolut dicht sind und sich leicht betätigen lassen. Naoh einem bekannten Prinzip werden V-intilo mit einer Druckoitslasiung versehen, die den ^TJrüCKmittelotrom :aib Hi?.fe eines mit einem Druckausgleich versehenen

BAD ORieiNAL

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Dichtungskclbens absperren. Der Druckausgleich" ^ij~ '" wiii?d dabei dadurch erzielt, daß zwei einander gk- '"^J" genüberliegende gleich große Flächen des' Dichtungs- ^J~ kolbens mit dem Druck beaufschlagt werden. Durch- "' einen solchen Druckausgleich werden zwar die zur ' Ventilbetätigung nötigen Kräfte hers.Ogesetzf,' je- * doch genügen solchen Ventile den bei lioheri Drücken auftretenden Anforderungen nicht, da bei hohen Drücken große Kräfte erforderlich sind, dia die für die Abdichtung nötige spezifische Flächenpressung erzeugen.,

Selbst bei den druckentlaeteten Ventilen ist es äußerst schwierig, neben einem absolut dichten Sitz des Ventils auch geringe erforderliche Betätigungskräi'ta zu erzielen, insbesondere bei solchen Ventilen, die oane besondere weitexe Einrichtungen sich unter* vollem Druck'wiederholt öffnen und schließen lasseh müssen»

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde, ein Ventil au schaffen, das unter allen Druckbedingungen und bei allen Differenzdrücken sowohl einen dichten Sitz auf~ weist als auch mit geringen Kräften betätigbar ist und sich unter vollen Druck wiederholt öffnen und schließen läßt=

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Brfindun.gsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Dichtungsteil oder der mit diesem zusammenwirkende Randteil des Durchgangs eine ringförmige Aussparung aufweist, daß in der Aussparung ein Dichtungsring angeordnet ist, der am Umfang aus der Aussparung vorsteht und dichtend gegen die Sitzfläche, wie die innere Oberfläche des Durchgangs bzw. die Außenfläche des Dichtungsteils, anliegt und daß ein Kanal vorgesehen ist, der die Aussparung mit der Hochdrucicseite des Durchgangs verbindet und mit der Aussparung an einer Stelle in Verbindung steht, die radial zu dem Dichtungsring innen bzw. außen liegt»

Aufgrund des Verbindungskanals, der in die Aussparung an einer Stelle mündet, die von der Dichtungsfläche des Rings entfernt liegt, wird der Dichtungsring durch den Hochdruck nach außen gegen die Sitzfläche gedrückt-· Demgemäß wird der Dichtungsring durch das Druckmedium, das durch das Ventil abgesperrt «erden soll, in einen festen Dichtungseitz gedrückt, so daß ein& absolute Dichtung erzielt wird.

Die Aussparung und der Dichtungsring können dabei in einem beweglichen Dichtungsteil angeordnet sein, jedoch ist es ebenso gut denkbar, daß diese statt

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dessen im Gehäuse untergebracht sind.

Mach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Dichtungsring, der aus einem Material von größerer Nachgiebigkeit als das des ersten Dichtungsrings besteht , in der Aussparung radial zwischen dem ersten Dichtungsring und der inneren, der Dichtungsfläche gegenüberliegenden Wand der Aussparung angeordnet, Dieser zwei-* te Dichtungsring bewirkt, daß der erste Dichtüngs-. ' ring bei geöffneter Ventilstellung, in der kein Differenzdruck vorhanden ist, sich bereits annähernd in seiner zur Erzeugung der Dichtung nötigen

Stellung "befindet. Sobald sich bei dieser Konstruktion der Dichtungsteil in den Ventildurchgang bewegt und den Sitz verschließt, wirkt der an der Innenseite des ersten Dichtungsrings liegende Druck auch auf den zweiten Dichtungsring, der dadurch in Axialrichtung zusammengedrückt wird und sich aufgrund seiner Nachgiebigkeit radial ausdehnt und zusammen mit dem Hochdruc «medium gegen den ersten Dichtungsring drückt. ,

Vorzugsweise ist bei dieser Konstruktion die ringförmige Aussparung;über einen zweiten Kanal mit der der Hochdruckseite gegenüberliegenden Seite des Durch-

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gangs verbunden, wobei der zweite Kanal mit der Aussparung an einer Stelle radial zwischen dem ersten Dichtungsring und der gegenüberliegenden Innenwand der Aussparung in Verbindung steht, wodurch die beiden Kanäle auf gegenüberliegenden Seiten des »weiten Dichtungsrings in die Aussparung münden» Durch diese Anordnung besteht nicht nur der Vorteil, daß äfl das Ventil in einem bestimmten Leitungssystem beliebig eingesetzt'-werden kann, da jede Seite des Ventils mit der Hochdruccseite verbunden werden.* kann, sondern es besteht auch der Vorbei.]-» daß der zweite Dichtungsring mit großer Sicherheit axial zusammengedrückt wird und radiale Kräfte auf den ersten Dichtungs-

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ring ausübe Zwischen dem Ra|m unter dem' Dichtungsring und dem Einlaß sowie dem Auslaß des Ventile ist einy nicht ausgeglichene Verbindung; vorgesehen _Λ und der zweite Dichtungsring verhindert in jeder Stellung, daß durch die Kanäle ein Leckfluß auftritt j dem der zweite Dichtungsring wird von dem durch eirie-i Kanal in die Aussparung tretenden Hochdruckmediua λ bete in die gegenüberliegend,© Richtung? gedrängt, wobei der andere Kanal von den zweiten Dichtungsring verschlossen ist. Natürlich muß dabei die Verbindung der beiden Kanäle mit der Aussparung so ausgebildet soin, daß ihre Öffnungen durch den zweiten Dichtungs-

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beschränkt, und es wird gleichzeitig verhindert, daß sich ein Leckfluß von der Aussparung aus längs der Seiten des Dichtungsrings ausbilden kann. Vorzugsweise ist die Neigung der schrägen Seiten des trapezförmigen Querschnitts der Aussparung so gewählt, daß die resultierende Kraft\ die durch den auf die Innenseite des ersten Dichtungsrings wirkenden Hochdruck erzeugt wird, auf einen Wert begrenzt ist, der genügend groß ist, um die Dichtung zu bewirken, jedoch zu gering ist, um den Dichtungsring aus der Aussparung herauszudrücken, tiiese Haßnahme ist von großer Wichtigkeit, wenn mit hohen Brücken gearbeitet wird. Durch den hohen Differenzdruck würde der erste Dichtungsring mit großer Kraft nach außen gedrückt werden, wodurch das öffnen des Ventils erschwert würde. Es ist jedoch eine Bedingung bei diesen Ventilen, daß sie sich nacheinander öffnen und schließen lassen müssen.

Eine Beschädigung des Ventilsitzes oder des Dichtungsringes kann nicht auftreten. Je stärker die Neigung ist, um so größer ist auch der Widerstand, der der nach außen gerichteten Bewegung des Dichtungsrings entgegengesetzt wird.

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ring verschließbar sind. Vorzugsweise sind die öffnungen der Kanäle in den gegenüberliegenden inneren Ecken der Aussparung angeordnet.

Die beiden Dichtungsringe können aus irgendwel-,chen geeigneten Materialien bestehen» wobei die ι Auswahl des Materials davon abhängt, in welchem

Druckbereich das Ventil eingesetzt werden soll. Der zweite Dichtungsring, der als O-Ring ausgebildet sein kann, kann aus weichem nachgiebigen tjaterial bestehen. Der erste Dichtungsring besteht ebenfalls aus nachgiebigem Material, das jedoch eine beträchtlich größere Festigkeit und Härte als das-des inneren Rings aufweist. Es ist jedoch auch möglich, beide Ringe aus einem anderen Material herzustellen, beispieleweise aus iletall, da 'Tetall ebenfalls elastisch nachgebend wirken kann. ·

Zweckmäßig ist der Teil der ringförmigen Aussparung, in welchem der erste Dichtungsring angeordnet ist, mit einem trapezförmigen Querschnitt versehen, von dem die kurze Seite der parallelen Seiten nahe der Dichtungsseite liegt. Durch diese Form wird die Beweglichkeit des ersten Dichtungsrings nach außen

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Auch kann der Teil der Aussparung, in dem der zweite Dichtungsring angeordnet ist, einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die längere der parallelen Seiten der Grundseite des anderen trapezförmigen Teiles der Aussparung entspricht» Das hat den Vorteil, daß der zweite Dichtungsring derart verformt wird, daß der auf den zweiten Dichtungsring wirkende Druck eine Radialkomponente erzeugt, die radial nach außen gegen die Innenseite aes ersten Dichtungsrings wirkt. Vorzugsweise sind die trapezförmigen Querschnittsteile der Aussparung gleichschenklig.

Anstelle eines' 0-förmigen Querschnitts kann der zweite Dichtungsring im Querschnitt auch anders ausgebildet sein, beispielsweise trapezförmig.

Die Erfindung ist in der Zeichnung durch ein druckentlastetes Ventil beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein drüökentlastetes Ventil gemäß der Erfindung.

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Fig. 2 und 3 zeigen in vergrößertem Maßstab zur Veranschaulichung der Dichtwirkung einen Bereich des Dichtungsteils in seiner Schließstellung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil weist ein Ven-

tilgehäuse 1 mit einem Dichtungsteil 2 auf, der M

sich axial in einen zylindrischen Durchgang 3 schieben und sich aus diesem herausziehen läßtc

Zur Verschiebung des Dichtungsteils 2 ist eine Spindel 4· vorgesehen, die sich mit Hilfe eines Handrades 5 bewegen läßt. Das Handrad 5 ist auf einer Stützhülse 6 befestigt, die mit einem Innensehraubgewinde versehen ist, das mit einem mit Gewinde versehenen Ende 7 der Spindel 4 im Eingriff «

steht. ' ™

Die Ventilspindel 4 ist als Stange ausgebildet, die mit Hilfe der Schraubgewindeteile 6 und 7 hin- und herbewegbar 1st, ohne eine Rotationsbewegung auszuführen. Die Stange ist mit einer gezahnten Oberfläche, die durch die Linien 8 veranschaulicht ist, versehen, die mit einem entsprechend gezahnten

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Teil 9 eines Verlängerungsstücks 10 des Dichtungsteils 2 im Eingriff steht.

Die Hülse 6 ist mit Hilfe eines Kugellagers 11 drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert· Wenn das Hand-. rad 5 in eine Richtung gedreht wird_t bei der sich die Stange oder Spindel 4 nach links bewegt % schiebt sich der Dichtungsteil in den zylindri- . sehen Sitz 3* Der Dichtung st eil" ist iu einer in dem Gehäuse 1 vorgesehenen Zylinderbohrung 12 ' geiührt und mit Hilfe von Dichtungsringen 13 und 14 gegen die Bohrung abgedichtet. Die Dichtungsringe können dabei als O-Ringe oder als lunge mit einer anderen Querschnittsform ausgebildet sein« . Der Dichtungsteil weist einen zentralen Kanal 15 auf, so daß in der Schließstellung der Druck des Mediums nicht nur auf die Stirnseite des Dichtungsteils sondern auch in dem Raum 16 auf der Bückseite des Dichtungsteils wirkt, TJa die Flächen des Kopfes 17 und des Verlängerungsstücks 10 gleich sind, ist das Dichtungsteil trotz hoher Druckdifferenzen leicht beweglich«

Der die Dichtung bewirkende Abschnitt des Dichtungsteils ist als Kopf 17 mit Kanälen 18 ausgebildet, die

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deti Raum vor dem Kopf mit dem Kanal 15 verbinden, und ist ar· dem Dic.'itungsteil 2 über ein Schraubgewinde 19 befestigt. Zwischen dem Kopf 17 und einem King 20 ist ein Ringraum auegebildet, in welchem ein Dichtungsring 21 aus relativ steifem federnden Ί-aterial eingebettet ist. dieser Raum hat im 'Juer- , schnitt die Form eines gleichschenkligen Trapezes. Auf der Innenseite des Dichtungsrings 21 ist ein 0--J ing 22 angeordnet, der den mit trapezförmigem Querschnitt versehenen Raum unter dem Dichtungsring 2'i nicht ausfüllt, jedoch gegen die Innenfläche dos Dichtungsrings 21 und die innere Oberfläche der ringförmigen Aussparung 23j die durch die* äußere Oberfläche 24- des Dichtungsteils 2 gebildet wird, anliegtβ Gemäß de£ Erfindung besteht eine Verbindung zwischen der Einlaßseite und der Aus-3sB*?eiti? d>?8 Ventils uad dem üingraum 23» Diese Verbindung wird durch Kanäle 25 und / oder 26 hergestellte

Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Schließstellung liegt der Dichtungsring 21 gegen die Innenfläche des zylindrischen Durchgangs 3 an. In Fig. 3 ist der Zustand veranschaulicht, bei dem die rechte Geite des Dichbandsteiles mit ^ruck beaufschlagt ist, wobei

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das Druckmedium über den Kanal 25 in den Raum 23 eindringt und den Ring 22 nach links preßt« Bei honer Druckdifferenz wird der Ring 22 verformt, wie in Fig. 2 dargestellt» Diese Verformung sichert nicht nur eine völlige Abdichtung der Verbindung und des Kanals 26, sondern bewirkt außerdem eine radial nach außen gerichtete Kraft, durch die der Dichtungsring 21 radial ^epjen den zylindrischen Situ 3 gepreßt wird»

Figur 3 veranschaulicht de:; Zustand _T bei dem auf » der linken Feite ein hoher Drucke herrschte Der Hing 22 wird in diesem Fall in die rechten Ecken des Ringrauras unter dem Dichtungsring 21 gepreßt, wodurch die Verbindung 28 und der Kanal 25.abgedichtet werden. </ie oben beschrieben, .bewirkt die Verformung des Rings 22 eine radial nach außen gerichtete Kraft, die den Dichtungsring 21 gegen den zylindrischen Sitz 3 preßt.

Diese radialen Kräfte sind genügend groß, um eine gute Dichtung au sichern, aber sie erschweren nicht das öffnen des Ventils und sind nicht hinderlich beim Bchließvorgang, da sie noch nicht existieren,

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solange die Dichtung noch nicht wirksam ist» Das oben beschriebene erfindun^sgemäße Ventil ist bei Drücken bis zu 600 Atmosphären geprüft worden und hat sich dabei als absolut dicht erwiesen und war sehr leicht zu betätigen.

Die Erfindung ist jedoch auch bei Ventilen anwendbar, die nicht druckentlastet sind_s oder bei Ventilen, die in anderer tfeise betätigt werden als bei der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion»

wfenn bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils der Dichtungsteil im Gehäuse angeordnet ist, läßt sich die Zeichnung ebenfalls benutzen« Das in Fig. 2 und 3 dargestellte Teil 2 stallt dann das Gehäuse und das Teil 3 d£s Dichtungsteil dar.

Die Erfindung ist auch bei Ventilen anwendbar, in denen die Druckrichtung des Dichtungsrings gegen den Sitz nicht in einer radialen Ebene liegt,

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Claims

Ansprüche

1ο Ventil mit einem Gehäuse, das mit einem Durchgang und einem axial zu dem Durchgang verschieblichen Dichtungsteil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (2) oder der,mit diesem zusammenwirkende Wandteil des Durchgangs (3) eine ringförmige Aussparung (23) aufweist, daß in der Aussparung (23) ein Dichtungsring (21) angeordnet ist, der am Umfang aus der Aussparung (23) vorsteht und dichtend gegen die Sitzfläche, wie die innere Oberfläche des Durchgangs (3) bzw. die Außenfläche des Dichtungsteils (2), anliegt,und daß ein. Kanal vorgesehen iet, der die Aussparung (23) mit der

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Hocbdruckseite des Durchgangs verbindet und mit

der Aussparung an einer Stelle in Verbindung-steht, die radial zu dein Dichtungsring (21) innen bzw. außen liegt -

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dichtungsring (22), der aus einem Material von größerer Nachgiebigkeit als das des ersten Dichtungsrings (21) besteht, radial zwischen dem ersten Dichtungsring (21) und der gegenüberliegenden inneren Wand der Aussparung angeordnet ist,

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β Ventil nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Aussparung (23) . über einen zweiten Kanal mit der der Hoc.hdruekseite gegenüberliegenden Seite des Durchgangs (3) verbunden ist, wobei der zweite Kanal mit der Aussparung (23) an einer Stelle radial zwischen dem ersten Dichtungsring (21) und der gegenüberliegenden Innenwand der Auseparut\g (2.^) in Verbindung steht, und daß die beiden Kanäle auf gegenüberliegenden Ssitcn des zweiten Bich^ung3.rings (22) in die Aussparung (23) münden.

4ο Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil druckentlastet ist, v.cbe.i die gegenüberliegenden gleichen Flächen des axial verschieblichen Dichtungsteils (2) mit dem gleichen Druck beaufschlagt sind.

"Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der ringförmigen Aussparung (23)» der den ersten Dichtungsring (21) aufnimmt, einen trapezförmigen Ouerscbnitt aufweist, wobei die schmalere der beiden parallelen Seiten auf der Dichtungsseite angeordnet ist.

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6ö Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der schrägen Seiten des trapezförmigen Querschnitts der Aussparung (23) so gewählt ists daß die resultierende Kraft, die durch den auf die Innenseite des ersten Dichtungsrings (21) wirkenden Hochdruck erzeugt wird, auf einen vVert begrenzt ist, der genügend groß ist, um die Dichtung zu bewirken, jedoch zu gering ist, um den Dichtungsring (21) aus der Aussparung (25) hinauszudrücken_o

7ο Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Aussparung (23), in dem der zweite Dichtungsring (22) angeordnet ist, einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, von dem die längere der parallelen Seiten der Grundseite des anderen trapezförmigen Teils der Aussparung (23) entspricht.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die trapezförmigen Querschnittsteile der Aussparung (23) gleichschenklig sind.

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