DE19802447A1 - Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Sitzventil, das insbeson
dere für Anlagen eingesetzt werden kann, die aggressive
Medien führen. Speziell sind die erfindungsgemäßen Sitz
ventile für Dampf- oder Heißwasseranlagen vorgesehen, sie
können jedoch auch in Öl führenden Anlagen oder in An
lagen eingesetzt werden, die abrasiv wirkende Medien
führen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung von Sitzventilen, die zum Einsatz in solchen
Anlagen geeignet sind.
In Anlagen, in denen Fluidströme zu regulieren sind,
werden häufig Sitzventile als Regelorgane eingesetzt. Ein
Ventilkegel bildet mit einem zugeordneten Ventilsitz
einen Ringspalt, der als Drosselstelle zur Regulierung
der Fluidströmung dient. Die den Ringspalt begrenzenden
Teile, d. h. insbesondere der Ventilsitz und den Ventilke
gel, unterliegen dabei sehr starken Beanspruchungen,
infolge der hier auftretenden großen Strömungsgeschwin
dikgeiten. Wird mit dem Sitzventil bspw. ein Dampfstrom
geregelt oder gesteuert, treten an den Dichtstellen des
Sitzrings Verschleißerscheinungen auf. Bei Heißwasser und
Dampf kann es hier zu Kavitationen kommen, die ebenfalls
eine sehr starke Verschleißwirkung haben können. Außerdem
kann die Dichtstelle durch Korrosion angegriffen werden.
Ist ein Sitzring verschlissen, kann das Ventil nicht
mehr ordnungsgemäß geschlossen werden. Es ist dann auszu
tauschen oder zu reparieren.
Neben dem Verschleiß durch das strömende Medium, ist
der Ventilsitz relativ hohen, von dem Ventilkegel ausge
henden Belastungen unterworfen. Um das Ventil zu schließen,
wird der Ventilkegel fest gegen den Ventilsitz
gefahren, wodurch hier sehr große Flächenpressungen
auftreten. Durch Temperaturänderungen können infolge
Temperaturdehnung oder -schrumpfung noch erhöhte Bela
stungen auftreten.
Aus den genannten Gründen sind Ventile für Dampf-
oder Heißwasseranlagen mit einem gehärteten Ventilsitz
versehen, der den auftretenden Belastungen gewachsen sein
soll. Bspw. ist aus der EP-A-0698757 ein Sitzventil
bekannt, dessen Ventilsitz durch spangebende Formung
einer nachträglich in ein Gußgehäuse eingebrachten
Schweißwulst hergestellt wird. Dazu wird zunächst ein
Ventilgehäuse aus Spähroguß hergestellt. Dieses Gehäuse
weist eine mit einer Durchgangsöffnung versehene Zwi
schenwand und außerdem eine Öffnung auf, an der später
ein Deckel mit einer Lagerung für die Ventilspindel zu
befestigen ist. Durch die Deckelöffnung hindurch wird um
die im Innenraum angeordnete Durchgangsöffnung eine
Schweißwulst in einem Auftragsschweißverfahren ausgebil
det. Die Schweißwulst wird spanend nachbearbeitet, um die
gewünschte Form des Ventilsitzes zu erzeugen.
Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, an einem
Sphärogußgehäuse Schweißungen vorzunehmen. Dies ist ein
relativ kritischer Vorgang. Beim Schweißen wird das
Sphärogußgehäuse thermisch lokal belastet. Es können
sich evtl. Risse bilden, die Ansatzpunkte für spätere
Korrosion sind. Außerdem kann beim Schweißen von Sphäro
guß Karbidbildung auftreten, wobei sich die Molekular
struktur ändert. Es bilden sich dann Kohlenstoffnester.
In anderer Hinsicht problematisch ist das obenge
nannte nachträgliche Einbringen von vorgefertigten Sitz
ringen in das Gußgehäuse, bspw. durch Einschrauben,
Einwalzen, Einschrumpfen oder Einpressen. Zwischen dem
Sitzring und dem Gehäusematerial kann es zu molekularen
Spannungen und daraus folgendem Verschleiß, Korrosion und
zu temperaturänderungsbedingten Mikrobewegungen kommen.
Hier kann es insbesondere langfristig gesehen zu Dich
tigkeitsproblemen zwischen dem Sitzring und dem Ventilge
häuse kommen. Im schlimmsten Fall kann sich der Sitzring
allmählich lösen, bis er letztlich ausgespült wird.
Infolge des unvermeidbaren Gewindespiels sin einge
schraubte Sitzringe besonders kritisch. Selbst wenn er
festgezogen ist kann er bspw. bei Temperaturänderungen
Mikrobewegungen im µm-Bereich ausführen. Insoweit
schwimmt er in seiner Aufnahme.
Weil jede Wartung eines Ventils zeit- und kosten
aufwendig ist, muß angestrebt werden, Sitzventile mög
lichst verschleißarm zu gestalten. Sollte eine Wartung
dennoch erforderlich sein, muß diese möglichst einfach,
d. h. mit geringem Zeit- und Kostenaufwand durchführbar
sein.
Daraus leitet sich die der Erfindung zugrunde lie
gende Aufgabe ab, ein wartungsfreundliches Sitzventil zu
schaffen, das für den Einsatz in Dampf- und/oder Heiß
wassersystemen geeignet ist und dessen Lebensdauer ver
größert ist.
Diese Aufgabe wird durch das Ventil mit den Merkma
len des Patentanspruchs 1 sowie mit dem Verfahren nach
Anspruch 12 gelöst.
Das insbesonderer für den Einsatz im heißwasser-
und dampfführenden Systemen vorgesehenes Ventil weist ein
Ventilgehäuse auf, das insgesamt aus einem Material
großer Brinellhärte ausgebildet ist. Der Ventilsitz wird
an dem Gußrohling durch spanende Nachbearbeitung ausge
bildet, so daß jeglicher Materialübergang von dem Ven
tilsitz zu dem Material des Ventilgehäuses entfällt. Die
Härte des Gehäusematerials ist größer als die eines in
dem Ventil angeordneten Ventilverschlußglieds, so daß
der Ventilsitz keinem oder nahezu keinem Verschleiß
unterliegt. Dies vereinfacht die Wartung und reduziert
die damit verbundenen Kosten.
Das Ventil weist ein Ventilgehäuse auf, bei dem der
Ventilsitz von dem Gehäusematerial ausgebildet ist. Somit
ist das Material ausgehend von der Sitzfläche des Ventil
sitzes homogen. Es sind keine Nähte, Grenzflächen oder
sonstige Übergangs stellen zwischen dem Ventilsitz und dem
übrigen Gehäusematerial vorhanden, wie es bei einge
schweißten, eingeschraubten oder sonstwie nachträglich
eingebrachten Sitzringen der Fall war. Erfindungsgemäß
ist das Gehäusematerial nun ausgehend von der Sitzfläche
unverändert. Es ändert sich weder die Zusammensetzung
noch der Wärmeausdehnungskoeffizient noch die Härte we
sentlich. Infolgedessen führen Temperaturänderungen beim
Aufheizen oder Abkühlen von Anlagen, in denen das Sitz
ventil betrieben wird nicht zu Temperaturspannungen oder
Materialverschiebungen oder Mikrobewegungen zwischen
Ventilsitz und Ventilgehäuse. Es sind außerdem keine
Spalten oder Grenzflächen vorhanden, von denen Korrosion
ausgehen könnte, die zu Undichtigkeiten an dem Ventilsitz
vorbei führen könnte.
Bei der Herstellung des Ventils muß das Ventilgehäu
se lediglich ein einziges Mal an seinem Ventilsitz und
zugeordneten Flächen zur Ausrichtung des Ventilkegels
spanend bearbeitet werden. Die Bearbeitung des Ventilsit
zes und von Führungsflächen für die Ventilspindel oder
von Ausrichtflächen für den Ventilverschluß kann in einer
Aufspannung erfolgen. Mit der von Anfang an zentrischen
Bearbeitung ist eine hohe Präzision möglich, wodurch eine
gleichmäßige Flächenpressung und Belastung an der Dicht
kante des Ventilsitzes entlang des Umfangs erreichbar
ist. Demgegenüber war bislang ein wenigstens dreistufiger
Bearbeitungsprozeß erforderlich, bei dem zunächst die
Aufnahme für den Sitzring ausgearbeitet, danach der
Sitzring eingebracht und dann dieser in einem weiteren
spanhebenden Bearbeitungsvorgang bearbeitet worden ist.
Änderungen der Geometrie des Ventilgehäuses durch mehrere
aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge sind die Folge,
die bei dem erfindungsgemäßen Ventil vermieden wird.
Das Auswechseln des so ausgebildeten Ventilsitzes
ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil weder möglich noch
erforderlich. Wegen der erfindungsgemäßen Härtepaarung,
die ein Ventilverschlußglied voraussetzt, dessen Härte
geringer ist als die des Ventilsitzes, ist der an Ventil
sitz und Ventilverschlußglied auftretende Verschleiß
deutlich ungleich aufgeteilt. Materialverschleiß ist,
falls er nicht ganz ausgeschlossen werden kann, auf das
Ventilverschlußglied konzentrierbar. Sollte eine Wartung
des Ventils erforderlich werden, ist das Ventilver
schlußglied auszuwechseln. Ein Auswechseln des Ventil
sitzes unterbleibt und ist aufgrund seiner großen Härte
auch nicht erforderlich. Das Ventilgehäuse kann zur
Wartung in der Anlage verbleiben. Nur der Deckel muß
geöffnet werden, dem Zugriff zu dem Ventilkegel zu erhal
ten. Undichtigkeiten an dem Ventilsitz vorbei, wie sie
bei eingesetzten Ventilsitzringen durch Lösen derselben
möglich sind, sind ohnehin ausgeschlossen. Damit verein
fachen sich Wartungsarbeiten wesentlich, falls sie über
haupt erforderlich werden. Sollte dennoch ein Verschleiß
an dem Ventilsitz aufgetreten sein, kann die Dichtkante
an dem Ventilsitz nachgearbeitet werden. Im Anschluß an
die Dichtkante des Ventilgehäuses stehen weitere Materi
albereiche mit großer Härte zur Verfügung, die spanend
bearbeitet werden können, um eine neue Dichtkante auszu
bilden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet außerdem eine
Möglichkeit, Ventile mit besonders hochwertigen Ventil
sitzen zu schaffen. Das gesamte Ventilgehäuse wird ein
schließlich des Ventilsitzes in einem Urformverfahren
ausgebildet, in dem es vorzugsweise gegossen wird. Hier
wird ein auch zur Ausbildung des Ventilsitzes geeignetes
Material wie Grauguß (Sphäroguß) oder vorzugsweise Edel
stahl verwendet. Die Gießfertigung erfolgt dabei vorzugs
weise so präzise, daß an dem späteren Ventilsitz allen
falls noch ganz geringe spanende Nacharbeiten mit Materi
alabträgen von bspw. unter 0,5 mm erforderlich sind.
Damit wird es möglich, die Struktur des gegossenen Eisens
oder Stahls insbesondere im Bereich des späteren Ventil
sitzrings unverändert zu erhalten. Damit wird auch dessen
Härte nicht beeinträchtigt. Es sind keine nachfolgenden
Bearbeitungsschritte mehr durchzuführen, die zu einer
Materialerweichung im Ventilsitzbereich führen könnten.
Hier werden auch unzulässige Erwärmungen vermieden, wie
sie bei Schweißvorgängen auftreten könnten, die dann zu
einem inhomogenen Materialaufbau oder einer anderweitigen
Strukturschädigung führen würden.
Selbst die bei spanender Bearbeitung auftretende
Wärmebelastung wird durch eine vorzugsweise durchzufüh
rende, relativ genaue Vorfertigung der Gußrohlinge
vermieden. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil mit dem
einheitlichen Gehäuse- und Sitzmaterial muß beim Be
arbeiten nur wenig Material spanend abgehoben werden um
die Sitzkante herzustellen. Im Gegensatz dazu wird bei
anderen Verfahren meist relativ viel Material abgedreht.
Dabei schneidet der Drehmeißel mit hoher Geschwindigkeit
in das Material, bspw. um eine Aufnahme für einen Sitz
ring herzustellen. Trotz vorhandener Kühlflüssigkeit wird
das Material dabei punktuell bis zu 1000°C erhitzt (und
darüber). Dadurch kann Materialfestigkeit unkontrolliert
verloren gehen. Eine derartige Vorschädigung von Wandun
gen an denen der Sitzring dann zu befestigen wäre (durch
Einschrauben, Einpressen, Einwalzen oder Einschweißen)
wird bei der Erfindung vermieden. Außerdem wird bei
herkömmlichen Verfahren der in das Gehäuse eingebrachte
Sitzring nochmals spanend bearbeitet, was wiederum zu
Materialveränderungen führen kann.
Dies aufgrund von nicht zu vermeidenden Einbaufeh
lern häufig nicht konzentrisch, d. h. mit einem stärkeren
Materialabtrag an einer Seite und einem geringeren Mate
rialabtrag an der gegenüberliegenden Seite. Auch hier
durch wird der Sitzring meist asymmetrisch verändert.
Dies wird bei der Erfindung vermieden. Das gegossene und
somit einmal abgekühlte Material des Ventilgehäuses muß
lediglich an der Dichtkante bearbeitet werden, wobei
nicht tief eingeschnitten wird. Damit werden strukturelle
Veränderungen des relativ empfindlichen Gehäusematerials
gerade an der hochbeanspruchten Sitzkante vermieden.
Außerdem wird jedes Drehen, Stauchen, Biegen usw. ver
mieden.
Das erfindungsgemäße Ventil erfordert weder das
nachträgliche Einbringen eines Ventilsitzrings in das
Gehäuse, noch das Aufbringen einer ringförmigen Schweiß
wulst oder dgl. an dem Ventilsitz. Die dem Ventilsitz
gegenüberliegende Öffnung für einen Gehäusedeckel, an dem
das Ventilverschlußglied geführt wird kann deshalb
relativ eng ausgeführt werden. Damit sinkt insbesondere
bei Ventilen, die für hohe Drücke geeignet sein sollen,
wegen der geringeren Fläche des Deckels die zu seiner
Befestigung erforderliche Kraft und die Dichtflächen
werden kleiner. Bei Sonderkonstruktionen kann es sogar
möglich werden, auf einen Gehäusedeckel ganz zu verzich
ten. Dies hat insbesondere wegen der bei der Herstellung
des Ventiles erzielbaren Konzentrizität oder Fluchtung
der Achse des Ventilverschlußglieds zu der Achse des
Ventilsitzes Bedeutung. Fehlausrichtungen infolge von
Montagetoleranzen des Gehäusedeckels können vermieden
werden.
Das Ventilgehäuse wird vorzugsweise aus einer einer
Stahllegierung wie bspw. Edelstahl hergestellt, die nach
dem Abkühlen eine Härte von etwa 300 HB aufweist. Diese
kann durch eine Wärmebehandlung auf bspw. 350 HB erhöht
werden. Das Ventilverschlußglied (Ventilkegel) weist
eine geringere Härte auf, so daß auftretender Verschleiß
auf das Ventilverschlußglied konzentriert wird, das
bedarfsweise allein auszuwechseln ist. Die Härte des
Ventilverschlußglieds ist vorzugsweise um wenigstens
20%, vorzugsweise wenigstens um 50 HB geringer als die
des Ventilsitzes. Diese Paarung ergibt den gewünschten
verschleißfreien Sitz und die Konzentration der Abnutzung
auf das Ventilverschlußglied.
Das erfindungsgemäße Ventilgehäuse kann eine Zwi
schenwand aufweisen, deren Dicke wesentlich geringer ist
als bei herkömmlichen Ventilgehäusen. Bei diesen mußte in
der Zwischenwand eine Aufnahme für einen Ventilsitzring
ausgearbeitet werden, wodurch insgesamt eine Wandstärke
von ungefähr 20 mm erforderlich war. Durch den ringlosen
Sitz sind erheblich dünnere Wandstärken möglich, die die
Strömungsverhältnisse an dem Ventil verbessern können,
das Gewicht des Ventilgehäuses reduzieren und den Materi
alaufwand vermindern können. Die Wandstärke kann somit
geringer als 10 mm festgelegt werden. Sie kann bspw. so
dünn festgelegt werden, daß die Zwischenwand die von dem
Ventilkegel ausgehende Kraft gerade noch mit ausreichen
der Sicherheit aufnimmt, wenn das Ventil geschlossen
wird. Im Einzelfall kann es zweckmäßig sein, wenn die
Zwischenwand bezogen auf die von dem Ventilverschlußglied
ausgehende Kraft eine gewisse federnde Nachgiebigkeit
aufweist, was ein sichereres Schließen des Ventils mit
geringerer Schließkraft ermöglicht. Das geschlossene
Ventil kann dann dicht bleiben, auch wenn das Ventilver
schlußglied bspw. infolge von Druckstößen zu Schwingungen
angeregt wird. Außerdem kann die Flächenpressung an der
Dichtkante dadurch begrenzt werden, was die Ausbildung
besonders scharfer Dichtkanten mit besonders guter Dich
tungswirkung ermöglicht.
Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der
Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeich
nung, sowie der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ventil mit einstückig gegossenem Gehäuse
und ausgeführt als Dreiwegeventil, in längsge
schnittener, schematisierter Darstellung,
Fig. 2 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilge
häuse in einer Ausführung als Zweiwegeventil,
in schematisierter, längsgeschnittener Darstel
lung,
Fig. 3 ein Ventil mit einstückig gegossenem Ventilge
häuse und auf Zug betätigtem Ventilverschluß
glied, in schematisierter, längsgeschnittener
Darstellung, und
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts
aus dem Ventilgehäuse eines Gußrohlings im Be
reich eines durch spanende Nachbearbeitung zu
erhaltenden Ventilsitzes, in einer stark sche
matisierten Schnittdarstellung.
In Fig. 1 ist ein als Dreiwegeventil ausgebildetes
Ventil 1 veranschaulicht. Dieses weist ein Ventilgehäuse
2 auf, das als Gußkörper vollständig einstückig ausge
bildet ist. Das Ventilgehäuse 2 umschließt einen Innen
raum 3, der durch eine Zwischenwand 4 in zwei Teilräume
3a, 3b unterteilt ist. In den Teilraum 3a führt von einem
Eingangsanschluß 5 ein Kanal 6. Der Eingangsanschluß 5
ist zum Verbinden mit einem Scheibenflansch eingerichtet
und selbst mit einem scheibenförmigen Flansch versehen.
Der andere Teilraum 3b steht mit einem heraus führen
den Kanal 7 mit einem Ausgangsanschluß 8 und optional
mit einem weiteren herausführenden Kanal 9 mit einem Aus
gangsanschluß 11 in Verbindung.
Die in dem Innenraum 3 angeordnete Zwischenwand 4
ist mit einer Öffnung 14 versehen, die gemeinsam mit
einem als Ventilverschlußglied dienenden Ventilkegel 15
eine verstellbare Drosselstelle bildet. Die Öffnung 14
ist im Wesentlichen rund, wobei sie an ihrer dem Ventil
kegel 15 zugewandten Seite eine ringförmige Fase 16
aufweist. Deren Kegelwinkel kann mit dem Kegelwinkel des
Ventilkegels 15 übereinstimmen, so daß sich beim
Schließen des Ventils 1 eine flächige Anlage zwischen
der Fase und seiner kegelstumpfförmigen Mantelfläche 17
ergibt. Die Fase 16 geht bei einer Kante 18 in eine
Fläche mit geringerem Kegelwinkel oder in die zylindri
sche Wandung der Bohrung 14 über. Vorzugsweise ist der
Kegelwinkel der Fase größer als der des Ventilkegels 15.
Die Kante 18 wirkt dann als Dichtkante und zwischen dem
Ventilsitz und dem Ventilkegel ist dann eine Linienberüh
rung vorhanden. An der Fase 16 schließen die beiden
anschließenden Flächenbereiche vorzugsweise einen stump
fen oder einen rechten Winkel miteinander ein.
Der Ventilkegel 15 ist an einer Ventilspindel 21
gehalten, die an einem Verschlußstück 22 axial ver
schiebbar geführt ist. Dies ist mit einem Pfeil 23 in
Fig. 1 angedeutet. Das Verschlußstück 22 ist an einem
geeigneten Flansch 24 gehalten, der an dem Gehäuse 2
ausgebildet ist. Der Flansch 24 enthält zur Ausrichtung
der Ventilspindel 21 und des Ventilkegels 15 konzentrisch
zu dem durch die Fase 16 oder die Kante 18 gebildeten
Ventilsitz wenigstens eine geeignete plane Bezugsfläche
25.
Bei der Herstellung des Gehäuses 2 des Ventils 1
wird folgendermaßen vorgegangen:
Zunächst wird ein Gehäuserohling aus Sphäroguß oder aus Stahlguß gegossen, der im abgekühlten Zustand eine große Härte aufweist. Beispielsweise kann mit einem Stahl der Bezeichnung G 4313 nach DIN 17445 (G-X5CrNi134) gearbeitet werden. Andere Chromnickelstähle mit ver gleichbarer Härte sowie Stähle mit anderen Legierungs bestandteilen können ebenfalls verwendet werden. Der Gußrohling wird mit relativ geringen Übermaßen insbeson dere im Bereich der Öffnung 14 hergestellt, an der später der Ventilsitz auszubilden ist. In Fig. 4 ist dies ausschnittsweise veranschaulicht, wobei die Kontur des Gußrohlings gestrichelt angedeutet ist. Nach dem Ab kühlen des Gußrohlings wird dieser einer spanenden Bearbeitung unterworfen, in der eine relativ dünne Schicht 27 abgetragen wird. Diese ist vorzugsweise dünner als 0,5 mm und höchstens 1 mm dick. Dieser Bearbeitungs schritt muß lediglich im Bereich der Fasse 16, der Kante 18 sowie anschließender Flächen 28, 29 ausgeführt wer den, die insgesamt (16, 18, 28, 29) den Ventilsitz defi nieren. Ausgehend von diesem ist das Material der Zwi schenwand 4 homogen und nicht durch lokale Überhitzungen geschädigt. Das Gefüge ist praktisch unverändert, so wie es bei der Herstellung des Gußrohlings entstanden oder in einer nachfolgenden Wärmebehandlung erhalten worden ist.
Zunächst wird ein Gehäuserohling aus Sphäroguß oder aus Stahlguß gegossen, der im abgekühlten Zustand eine große Härte aufweist. Beispielsweise kann mit einem Stahl der Bezeichnung G 4313 nach DIN 17445 (G-X5CrNi134) gearbeitet werden. Andere Chromnickelstähle mit ver gleichbarer Härte sowie Stähle mit anderen Legierungs bestandteilen können ebenfalls verwendet werden. Der Gußrohling wird mit relativ geringen Übermaßen insbeson dere im Bereich der Öffnung 14 hergestellt, an der später der Ventilsitz auszubilden ist. In Fig. 4 ist dies ausschnittsweise veranschaulicht, wobei die Kontur des Gußrohlings gestrichelt angedeutet ist. Nach dem Ab kühlen des Gußrohlings wird dieser einer spanenden Bearbeitung unterworfen, in der eine relativ dünne Schicht 27 abgetragen wird. Diese ist vorzugsweise dünner als 0,5 mm und höchstens 1 mm dick. Dieser Bearbeitungs schritt muß lediglich im Bereich der Fasse 16, der Kante 18 sowie anschließender Flächen 28, 29 ausgeführt wer den, die insgesamt (16, 18, 28, 29) den Ventilsitz defi nieren. Ausgehend von diesem ist das Material der Zwi schenwand 4 homogen und nicht durch lokale Überhitzungen geschädigt. Das Gefüge ist praktisch unverändert, so wie es bei der Herstellung des Gußrohlings entstanden oder in einer nachfolgenden Wärmebehandlung erhalten worden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil 1 ist kein Sitzring
und auch kein sonstiges nach dem Gießen des Ventilgehäu
ses 2 eingebrachtes Material vorhanden. Der Ventilsitz
wird durch das Gehäusematerial gebildet, so daß keiner
lei Trennfugen zwischen irgendwelchen Einbauten am Ven
tilsitz und dem Gehäusematerial bestehen. Die Härte des
Gehäusematerials ist mit etwa 300 HB deutlich höher als
die des Ventilkegels 15, der bspw. aus einem weniger
harten Stahl oder Eisenwerkstoff oder einem anderweitigen
Metall besteht. Etwaiger Verschleiß ist deshalb an dem
Ventilsitz deutlich geringer als an dem Ventilkegel. Wird
bspw. der Ventilkegel 15 auf die Fase 16 oder gegen die
Kante 18 gefahren und wird hier eine zulässige Maximal
kraft überschritten, unterliegt der Ventilkegel 15 einer
gewissen Deformation, wobei der Ventilsitz nicht verformt
wird.
Eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils 1 ist
in Fig. 2 anhand des Ventilgehäuses 2 veranschaulicht.
Es handelt sich hier um eine Zweiwegeventil, dessen
Ventilgehäuse 2 nach dem gleichen Verfahren hergestellt
ist wie das Ventilgehäuse 2 des Ventils 1 nach Fig. 1.
Auch dieses Ventilgehäuse 2 weist eine Zwischenwand
4 auf, die den Innenraum 3 in Teilräume 3a, 3b unter
teilt. Von dem Teilraum 3a führt die Öffnung 14 in den
Teilraum 3b, an deren in Fig. 2 oberen Rand die Fase 16
einen Ventilsitz bildet. Die Fase 16 ist konzentrisch zu
einer Mittelachse 31 angeordnet, die von dem Flansch 24
zur Befestigung des Ventildeckels definiert ist. Die Fase
16 geht mit scharfer Kante 18 von einer die Öffnung 14
umgebenden Planfläche 287 in die Fläche 29 über die die
Bohrungswandung definiert. Der Übergang kann mit einem
sehr geringen Radius erfolgen. Der Ventilsitz ist durch
eine leichte spanende Nachbearbeitung des Gußrohlings
ausgebildet, wie es in Fig. 4 angedeutet ist. Im Unter
schied zu dem dort veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist jedoch besonders wenig Material abzutragen, so daß
eine besonders materialschonende Bearbeitung möglich ist.
Die spanende Bearbeitung der Fase 16 erfolgt vor
zugsweise in einer gemeinsamen Aufspannung mit der Be
arbeitung der an dem Flansch 24 ausgebildeten Bezugs
fläche 25. Dadurch wird in zusammengebauten Zustand eine
gute Fluchtung zwischen dem Ventilkegel 15 und dem Sitz
sichergestellt.
Eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils 1 ist
in Fig. 3 veranschaulicht. Dieses abgewandelte Ventil 1
kann sowohl als Zwei- oder als Dreiwegeventil verwendet
werden. In der dargestellten Form ist sein dritter An
schluß 11 durch eine Platte 32 verschlossen und es
arbeitet als Zweiwegeventil. Die Besonderheit bei diesem
Ventil 1 liegt darin, daß der Ventilkegel 15 in dem zu
dem Ausgangsanschluß 8 führenden Teilraum 3b und nicht
in dem Teilraum 3a angeordnet ist, wie es bei den vor
stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist.
An dem Ventilgehäuse 2 ist konzentrisch zu der Öffnung 14
eine nach außen führende Führungsbohrung 33 ausgebildet,
an die sich außen ein Gewindestutzen 34 zur Aufnahme von
Dichtungsmitteln anschließt. Die Führungsbohrung 33
dient der Führung der Ventilspindel 21, die den Ventilke
gel 15 an ihrem freien Ende bedarfsweise lösbar trägt.
Außerdem können der Ventilkegel 15 und die Ventilspindel
bedarfsweise miteinander einstückig ausgebildet sein.
Dieses ragt in den Teilraum 3b. Die Fase 16 und die Kante
18 werden in einem spanenden Bearbeitungsschritt an dem
Gußrohling des Ventilgehäuses 2 ausgebildet. Mit der
gleichen Aufspannung wird die Führungsbohrung 33 bearbei
tet, so daß das Ventilgehäuse 2 auf Dauer unempfindlich
gegen Fehlmontagen eine richtige Ausrichtung des Ventil
kegels 15 zu der Kante 18 sicherstellt. Soll der Ventil
kegel 15 im Rahmen einer Wartung oder einer Reparatur
ausgetauscht werden, kann dies über den Anschluß 11 und
den durch die Platte 32 verschlossenen Kanal erfolgen.
Claims (18)
1. Ventil (1), insbesondere Dampf- oder Heißwasser
ventil für Wärmetransport-, verteilungs- und -übertra
gungssysteme,
mit einem Ventilgehäuse (2), das einen von einem Fluid durchströmbaren Innenraum (3) umschließt und das wenigstens einen Eingangsanschluß (5) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem heranführenden Kanal und einen in den Innenraum (3) führenden Kanal aufweist, und das außerdem wenigstens einen Ausgangs anschluß (8) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem wegführenden Kanal und einen aus dem Innenraum (3) herausführenden Kanal aufweist, wobei das Ventilgehäuse (2) ein Gußgehäuse aus Stahl ist,
mit einer Zwischenwand (4), die in dem Innenraum (3) angeordnet und mit dem Ventilgehäuse (2) einstückig ausgebildet ist und die eine Öffnung (14) aufweist, an deren Rand eine ringförmige Sitzfläche (16) oder Sitzkan te (16) als Ventilsitz mit dem Material des Ventilgehäu ses (2) ausgebildet ist,
mit einem in dem Innenraum (3) verstellbar angeord neten Ventilverschlußglied (15), das eine Metallober fläche als Dichtfläche aufweist, deren Härte geringer ist, als die Härte des Ventilsitzes.
mit einem Ventilgehäuse (2), das einen von einem Fluid durchströmbaren Innenraum (3) umschließt und das wenigstens einen Eingangsanschluß (5) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem heranführenden Kanal und einen in den Innenraum (3) führenden Kanal aufweist, und das außerdem wenigstens einen Ausgangs anschluß (8) aufweist, der ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem wegführenden Kanal und einen aus dem Innenraum (3) herausführenden Kanal aufweist, wobei das Ventilgehäuse (2) ein Gußgehäuse aus Stahl ist,
mit einer Zwischenwand (4), die in dem Innenraum (3) angeordnet und mit dem Ventilgehäuse (2) einstückig ausgebildet ist und die eine Öffnung (14) aufweist, an deren Rand eine ringförmige Sitzfläche (16) oder Sitzkan te (16) als Ventilsitz mit dem Material des Ventilgehäu ses (2) ausgebildet ist,
mit einem in dem Innenraum (3) verstellbar angeord neten Ventilverschlußglied (15), das eine Metallober fläche als Dichtfläche aufweist, deren Härte geringer ist, als die Härte des Ventilsitzes.
2. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche (16) des Gußgehäuses (2)
an einem Gußrohling durch einen Materialabtrag ausgebil
det ist, der geringer als 2, vorzugsweise geringer als
0,5 bis 1 mm ist.
3. Ventilgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche (16) in einer spanenden
Bearbeitung hergestellt und als Dichtkante (16) ausgebil
det ist, die bei geschlossenem Ventil (1) mir dem Ventil
verschlußglied (15) in Linienberührung steht.
4. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) aus einer Stahlle
gierung hergestellt ist, deren Härte gleich oder größer
ist als 300 HB und daß die Härte des Ventilverschluß
glieds (15) vorzugsweise um 20%, vorzugsweise wenigstens
um 50 HB niedriger ist als die Härte des Ventilsitzes
(16).
5. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) vollständig aus
Edelstahl besteht, der nach seinen Urformen vorzugsweise
undeformiert geblieben ist.
6. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilsitz einstückiger Bestandteil
des Ventilgehäuses (2) und mit diesem übergangslos ausge
bildet ist.
7. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilsitz wärmebehandlungsfrei ausge
bildet ist.
8. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche (16) auf einem Kegelmantel
liegt und vorzugsweise als schmale Ringfläche ausgebildet
ist.
9. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sitzfläche oder Dichtkante (16) eine
Breite aufweist, die mindestens zehn mal schmaler ist,
als der Durchmesser der Öffnung (14).
10. Ventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zwischenwand (4) eine Dicke aufweist,
die geringer ist, als ein Fünftel vorzugsweise ein Zehn
tel des Durchmessers der Öffnung (14), wobei die Wand
stärke geringer als 20 mm, vorzugsweise geringer als 10
mm ist.
11. Ventilgehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zwischenwand (4) eine Dicke aufweist,
die derart bemessen ist, daß sie bei ausreichender
Festigkeit im Hinblick auf die aufzunehmende, von dem
Ventilverschlußglied ausgehende Kraft vorzugsweise wenig
stens im Bereich einiger hundertstel Millimeter federnd
nachgiebig ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses
für ein Dampf- oder Heißwasserventil, wobei bei dem
Verfahren das Ventilgehäuse einschließlich seines Ven
tilsitzes bis auf eine spanende Nachbearbeitung des
Ventilsitzes in einem Urformverfahren hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß es folgende Schritte aufweist:
Gießen eines Gußrohlings aus Stahl für das Ventil gehäuse mit einem geringen Übermaß an seinem späteren Ventilsitz, und danach
spanendes Nachbearbeiten des Gußrohlings zur Aus bildung des Ventilsitzes.
Gießen eines Gußrohlings aus Stahl für das Ventil gehäuse mit einem geringen Übermaß an seinem späteren Ventilsitz, und danach
spanendes Nachbearbeiten des Gußrohlings zur Aus bildung des Ventilsitzes.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß das Übermaß geringer als 2, vorzugsweise gerin
ger als 0,5 bis 1 mm ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß der Materialabtrag bei der Nachbearbeitung des
Ventilsitzes geringer als 1 mm ist.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß als Material für das Ventilgehäuse Edelstahl
mit einer Härte von mehr als 300 HB verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die auf das Gießen des Gußrohlings folgende
Bearbeitung im Wesentlichen erhitzungsfrei und ohne
spanlose Umformschritte durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die spanende Bearbeitung des Ventilsitzes in
einer Aufspannung mit wenigstens einem weiteren spanenden
Bearbeitungsschritt erfolgt, der an dem Ventilgehäuse an
Flächen ausgeführt wird, die zu dem Ventilsitz konzen
trisch angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998102447 DE19802447B4 (de) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998102447 DE19802447B4 (de) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung |
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DE19802447B4 DE19802447B4 (de) | 2004-12-02 |
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ID=7855416
Family Applications (1)
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DE1998102447 Expired - Fee Related DE19802447B4 (de) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Sitzventil mit homogenem Ventilsitz und Verfahren zu seiner Herstellung |
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---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003044404A1 (en) * | 2001-11-15 | 2003-05-30 | Fisher Controls International Llc | Valve plug |
DE102004040359B4 (de) * | 2004-08-20 | 2011-06-16 | Helmut Bälz GmbH | Regelarmatur |
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-
1998
- 1998-01-23 DE DE1998102447 patent/DE19802447B4/de not_active Expired - Fee Related
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---|---|
DE19802447B4 (de) | 2004-12-02 |
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