DE2120952C3 - Hochdruck-Rückschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochdruck-Rückschlagventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Derartige bekannte Hochdruck-Rückschlagventile weisen in ihrem Gehäuse als Federwiderlager, Ventilsitz od. dgl. dienende Schultern auf, deren scharfe innere Kanten Konzentrierungen der Beanspruchung erzeugen.

So ist ein Ventil bekannt (US-PS 2748798), bei welchem zwischen zwei mit der Rohrleitung verschweißten Rohrflanschen das Ventilgehäuse eingesetzt ist, dessen Bohrungen durch ein Zwischenstück deckelartig abgedeckt ist. Da derartige Hochdruck-Rückschlagventile aber außerordentlich hohen Belastungen ausgesetzt sind, und zwar nicht nur statischen Belastungen, sondern durch Schwingungen im Strömungsmedium auch dynamischen Belastungen, besteht bei den bekannten Ventilen in jedem Fall die Gefahr der Rißbildung durch Kerbspannung.

So sind z. B. bei diesem bekannten Ventil am übergang von der durch die Verlängerung der das Verschlußstück führenden Bohrung in die Zwischcnplattc gebildeten Vertiefung zur Bodenfläche dieser Vertiefung und am übergang der zylindrischen Gehäuse' bohrung zu der den Ventilsitz bildenden Kugelfläche Innenkanten gebildet, an denen eine erhebliche Kerbwirkung auftritt.

Bei einem anderen bekannten Ventil dieser Bauart (DE-GM I 935 814) sind die Bohrungen der Rohrleitungs-Anschlußnippel in Vertiefungen im Ventilgehäuse verlängert, wobei in der zwischen beiden Vertiefungen im Ventilgehäuse gebildeten Zwischenwand abgestufte Durchgangsbohrungen ausgebildet sind, welche durch das Verschlußstück in Schließstellung abgedeckt werden. Auch bei diesem bekannten Ventil treten Kerbspannungen auf in den in der* Ums fangskanten der an den Schultern in diesen Bohrungen am Übergang von deren größeren Durchmesser auf einen kleineren Durchmesser und an der Umfangskante z. B. einer das Ventilverschlußstück aufnehmenden Vertiefung.

in Außerdem neigen die bekannten Ventile in den durch die Schultern gebildeten Ecken zur Ablagerung von Stoffen aus dem durch das Ventil zu steuernden Medium und zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes infolge Wirbelbildung in der Strömung.

is Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges Hochdruck-Rückschlagventil so auszubilden, daß praktisch keine Kerbspannungen auftreten können.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im kenn-

2Ii zeichnenden Teil des Anspruchs enthaltene Kombination von Merkmalen erreicht.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung werden die bei bekannten Ventilen auftretenden Betriebsausfälle durch Bruch an den Sitzflächen und am Gehäuse der Ventile beseitigt. Das erfindungsgemäße Ventil ist auch für Höchstdruckbetrieb geeignet, ohne daß die Gefahr von Ermüdungsbrüchen zu befürchten ist. Der Vergleich zeigt, daß keines der bekannten Rückschlagventile für Hochdruckanlagen z. B. für die

.in Polyäthylenherstellung verwendbar ist, da jedes dieser Ventile Innenflächen aufweist, die zu Kerbspannungen und Kerbbrüchen führen können. Dazu kommt, daß gemäß der Erfindungauch die Faser des Materials nicht unterbrochen werden muß, da alle beim Ventil

.vs dem Hochdruck ausgesetzten Teile glatte Rohrstücke, z. B. aus gezogenen Hochdruckrohren, sein können, die nurmehr einer geringe Oberflächenbearbeitung, nicht aber eine wesentliche spanngebende Verformung erfordern.

4Ii Das erfindungsgemäße Ventil hat also neben der Möglichkeit einer einfachen Herstellung, guter Reinigungsmöglichkeit und sicherer Funktion keinerlei Ekkcn, die zu Kerbspannungen führen, so daß auch bei extrem hohem Druck und bei gegebenenfalls oszillic-

■is render Strömung ein Bruch des Ventils durch Kerbspannung mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Die versuchsweise Verwendung des Ventils hat gezeigt, daß es in Hochdruckanlagen zum Steuern eines Fluidstroms, der mitgerissenes polymeres Material

sit enthält, für über 4 Monate ununterbrochen verwendet werden kann, ohne daß es sich zusetzt oder sich Risse bilden oder andere der Mängel zeigt, die bei den bekannten Ventilen festzustellen sind. Die Erfahrung mit dem Ventil hat gezeigt, daß praktisch die einzige

ss Möglichkeit zum Zusetzen des Ventils in einer Störung in der Anlage besteht, infolge der eine große Menge von Feststoffen zu dem Ventil gelangt. Wenn eine solche Störung auftritt, hat es sich gezeigt, daß das Ventil wegen seines Aufbaus in einer viel kürzeren

mi Zeit auseinandergenommen, von den Feststoffen befreit, wieder zusammengebaut und das ganze System wiederdurchgängiggemacht werden kann, als dies bei den bekannten Ventilen möglich ist. Diese letztere Erfahrung ist den Erfahrungen genau entgegenge-

'Λ setzt, die mit den bekannten Ventilen unter den gleichen Bedingungen gemacht wurden. Bei den bekannten Ventilen sind häufige Stillegungen in Intervallen von weniger als 4 Monaten nötig, um entweder das

Ventil zu reinigen oder Teile zu reparieren und/oder zu ersetzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsheispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig, I einen Schnitt durch das Verschlußstück des Ventils entlang der Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Verschlußstückes, und

Fig. 3 einen Axialschnitt durch das Ventil.

In Fig. I und 2 ist das Verschlußstück 1 mit allen seinen Bestandteilen aus einem Stück bestehend gezeigt. Der zylindrische Körper 2 des Verschlußstücks 1 hat einen zylindrischen rückwärtigen Teil 3 mit kleinerem Durchmesser als der Körper 2, Der rückwärtige Teil 3 bildet mit dem Körper 2 eine Schulter 5. Ein Durchgang 6 ist längs der Längsachse des Körpers 2 und des rückwärtigen Teils 3 gebohrt. Eine konische Schulter 10 erstreckt sich nach vorne und innen vom Umfang Il des Körpers 2. Eine kege- !ige Dichtfläche 15 und eine konische Spitze 16 sind durch eine Rundung 17 verbunden, um eine stetig verlaufende glatte Oberfläche 18 am vorderen Ende der konischen Schulter 10 zu bilden. Die stromlinienförmige Ausbildung der Oberfläche 18 vermeidet Kanten, an welchen sich feste Stoffe festsetzen können, und bewirkt, daß alle in dem Fluid enthaltenen festen Teilchen mit hoher Geschwindigkeit durch das Ventilsystem strömen. Dies bewirkt einen selbstreinigcnden Effekt. Die Oberfläche 18 ist mit der konisehen Schulter 10 durch eine Rundung 20 verbunden. Fünf öffnungen 25 sind in gleichem Abstand um die Schulter 10 am Umfang 11 angeordnet. Zusätzlich sind öffnungen 26 in gleichem Abstand um die konische Schulter 10 zwischen den öffnungen 25 und der Rundung 20 angeordnet. Die Mittelachsen der öffnungen 25 und 26 sind, wie gezeigt, gegeneinander versetzt. Die öffnungen 25 und 26 sind Mündungen von zylindrischen Kanälen 27 zu dem Durchgang 6, die durch Bohrungen senkrecht zu der Oberfläche der konischen Schulter 10 hergestellt sind. Eine Druckausgleichsöffnung 30 ist durch das rückwärtige Endteil 3 zu dem Durchgang 6 zwischen der Schulter 5 und der Rückwand 31 gebohrt, um einen Druckausgleich zwischen dem Inneren und Äußeren des Durchgangs 6 zu schaffen. Ein -ungleicher Druck könnte bewirken, daß der rückwärtige Teil 3 infolge der relativ dünnen Endwand 31 verformt wird.

Das Verschlußstück 1 ist so gebaut, daß es den FIuidstrom durch die Rohrleitung (nicht gezeigt) steuert, ohne einen schädlichen Druckabfall zu erzeugen. Die Querschniiisfläche des Durchgangs 6 und die Summe der Querschnittsflächen der öffnungen 25 und 26 sind so ausgelegt, daß sie im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche der nicht gezeigten Rohrleitung sind, durch welche das zu steuernde Fluid strömt. Wenn die Querschnittsfächc des Durchgangs 6 und die Summe der Querschnittsflächen der öffnungen 25 und 26 wenigstens 75% der Querschnittsflache der Rohrleitung betragen, ist der Druckabfall klein genug, um Schwierigkeiten bei dem stromab, stattfindenden Verfahren zu vermeiden. Insbesondere liegt jede dieser Querschnittsflächen zwischen N5% und 115% der Querschnittsflächen der Rohrleitung.
Das Rückschlagventil 40 hat ein kinggestrecktes Ventilgehäuse 41 mit einer Durchgangsbohrung 42. Das stromauf gelegene Ende 43 des Ventilgehäuses 41 enthält eine Ausnehmung 44 konzentrisch zur Durchgangsbohrung 42. Ein Schlitz 45 ist längs der

in Umfangsfläche der Ausnehmung 44 ausgebildet, um einen Druckausgleich des Fluids im Falle eines Lecks an der Dichtfläche 15 zu schaffen. Das stromab gelegene Ende 50 des Ventilgehäuses 41 ist mit einer gleichen Ausnehmung 51 und Schlitz 52 versehen. Der

is stromauf gelegene Rohrleitungs-Anschlußnippel 55 hat ein erstes Ende 56 und ein nicht gezeigtes zweites Ende, welches mit dem stromauf gelegenen Teil der nicht gezeigten Rohrleitung verbunden ist. Das erste Ende 56 hat einen Paß-Abschnitt 57 und einen Ge-

2Ii windeabschnitt 58, der in einen stromauf gelegenen Flansch 60 cinschraubbar ist. Die Dichtfläche 65 des Endteils 56 ist mit einem Winkel von weniger als 90° zur Achse der Längsbohrung 43 abgeschrägt, so daß nur eine Linienberührung mit der Ausnehmung 44 hergestellt wird, wie am Umfang 66 gezeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, beträgt dieser Winkel etwa 60°. Ein ähnlicher stromab gelegener Rohrleitungs-Anschlußnippel 70 ist mit einem nicht gezeigten zweiten Endteii mit dem stromab gelegenen Teil der picht gezeigten

.in Rohrleitung verbindbar. Sein erstes Endteil 71 hat einen Paß-Abschnitt 72 und einen Gewinde-Abschnitt 73, der in den stromab gelegenen Flansch 75 einschraubbar ist. Die Dichtungsfläche 77 ist in gleicher Weise abgeschrägt, so daß eine Linienberührung mit

.15 der Ausnehmung 51 hergestellt wird, wie am Umfang 78 gezeigt. Wenn Muttern 80 auf den Flanschbolzen 81 angezogen werden, werden die Dichtflächen 65 und 77 in Dichtanlage mit den Ausnehmungen 55 und 51 an den Umfangslinien 66 bzw. 78 gebracht. Das

4i) Verschlußstück 1 liegt mit der äußeren Oberfläche des zylindrischen Körpers 2 mit Gleitsitz in der Oberfläche der Durchgangsbohrung42 indem Ventilgehäuse 41. Das Verschlußstück 1 ist in seiner halbgeöffneten Stellung gezeigt. In seiner voll geöffneten Stellung kommt die Stirnwand 31 in Berührung mit der Dichtfläche 77. In seiner voll geschlossenen Stellung liegt die Dichtfläche 15 mit Dichtsitz am Umfang 87. Eine Feder 90 umgibt den rückwärtigen Endteil 3. Das stromauf gelegene Ende der Feder 90 liegt gegen die

so Schulter 5 und das stromab gelegene Ende der Feder 90 gegen die Dichtfläche 77 an.

Die Feder 90 ist nur dann erforderlich, wenn auf der stromab gelegenen Seite des Ventils niedrige Drücke bestehen. Wenn von stromab ein ausreichender Druck ausgeübt wird, um das Verschlußstüük 1 in Schließstellung zu drücken, kann die Feder 90 entfallen. Jedoch istauch bei Verwendung bei Hochdruck die Feder 90 günstig, damit ein leichter positiver Druck von der st-omab gelegenen Seite des Ventils

mi das Verschlußstück 1 in Schließstellung drückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochdruck-Rückschlagventil mit einem dessen VerschluHstück in einer Axialbohrung längsversehiebbar aufnehmenden Gehäuse, welches zwischen mit Rohrleitungs-Anschlußnippeln verbundenen Flanschen dicht eingesetzt ist, derart, daß die Achse des Verschlußstücks mit der Längsachse der Rohrleitungs-Anschlußnippel fluchtet, wobei das mit einer kegeligen Dichtfläche versehene Verschlußstück Durchströmbohrungen aufweist, deren Querschnitt etwa dem des freien Rohrleitungsquerschnitts entspricht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) die Axialbohrung im Ventilgehäuse (41) ist als glatte Durchgangsbohrung (42) gleichförmigen Durchmessers ausgebildet,

   b) Stirnflächen der Rohrleitungs-Anschlußnippel (Si, 70) stehen über die einander zugewandten Stirnflächen der Flansche (60, 75) vor und bilden Dichtflächen (65, 77) zwischen dem Ventilgehäuse und den Rohrlcitungs-Anschlußnippeln,

   c) der Durchmesser der Durchgangsbohrung im Gehäuse ist größer als der Innendurchmesser, jedoch kleiner als der Außendurchmesser der Rohrleitungs-Anschußnippel, wobei in Schließstellung das Verschlußstück (1) mit seiner kegeligen Dichtfläche (75) gegen den Öffnungsrand (87) eines Anschlußnippcls (55) anliegt.