DE2206827A1 - Regelventil mit doppeltem Sitz - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER DIPL. ING. PETER E. MEISSNER ' MÖNCHEN

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING BERLIN

α ccd 1972

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den '· ' HERBERT8TRA8SE 22

VI-70-6

DRESSER INDUSTRIES, IHG. , Dallas/Texas - USA Regelventil mit doppeltem Sitz

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit doppeltem Sitz und mit einem axial bewegbaren rohrförmigen Tellerstößel. Der Stößel trägt zwei mit Abstand angeordnete Schließteller gegenüber dem entsprechenden Ventilsitz, mit dem jeder Teller zum Regeln einer hindurchgehenden Strömung zusammenarbeitet. Eine koaxial angeordnete Regelantriebsstange erstreckt sich von der Ventilhaube zur Verbindung der Stange in deren Rohr. Der radiale Spielraum zwischen der Rohrwand und der Stange paßt sich für deren gemeinsame Länge vom Verbindungspunkt flexibel an den dazwischen liegenden relativen axialen Absatz an.

Regelventile zum Modulieren von Strömungen entsprechend den Änderungen eines festgestellten Zustandes, wie Temperatur und/oder Druck, sind weit verbreitet in Benutzung und im Handel erhältlich. Die Ventile sind entweder einsitzig oder doppelsitzig und wirken gewöhnlich als Funktion der zu regelnden Strömungskapazität und werden durch einen angetriebenen Regler betätigt, der sich außerhalb der Ventilhaube befindet. Einsitzige Ventile haben das Merkmal, daß sie wirksam sperren können, wenn dies notwendig ist, während doppelsitzige

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BUro Berlin

Fernsprecher: 8886037/8862382 Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank AG, Depka 36 Postscheckkonto: ._1OOO„ h«h*£ort: In^ton Berlin Berlln-Halensee, Kurfürstendwnm 130, Konto-Nr. 95 716 W. Meissner, Berlin West 122

Ventile bekanntlich beim Sperren in der Größenordnung von einem Prozent oder mehr der Strömungskapazität lecken. Dieses Problem wurde lange als unvermeidlich beim doppelsitzigen Ventil zugelassen und es ist schwierig, ein vollkommen übereinstimmendes gleichzeitiges Sitzen der beiden in axialer Richtung getrennten, axial beweglichen Schließteller gegen die zugehörigen Ventilsitze zu erhalten.

Im allgemeinen können Fehler beim vollständigen oder nahezu vollständigen Sperren mit doppelsitzigen Ventilen unmittelbar der Unfähigkeit zum Einhalten von Toleranzen sowohl während der Herstellung als auch danach angelastet werden. Das heißt, um ein Lecken so klein wie möglich zu halten, wenn nicht ganz zu beseitigen, müssen Toleranzen während der Herstellung und bei der späteren Benutzung und V/artung sehr eng gehalten werden. Dies bedingt nicht nur die Herstellung der axialen Anordnung und die Ausrichtung zwischen den Tellern, was eine nahezu vollkommene Anpassung an ihre Arbeitssitze ist, sondern auch eine Anordnung und Ausrichtung, die durch Arbeitsbedingungen für das Ventil wie Temperatur, Druck usw. nicht schädlich beeinflußt wird.

Das Einhalten sehr enger Herstellungstoleranzen ist sehr kostspielig und in Verbindung mit der notwendigen kritischen Material-auswahl mit passenden thermischen Eigenschaften usw. sind diese Kosten unwirtschaftlich. Folglich ist eine allgemein benutzte Annäherung an dieses Problem das "Schwimmen" der Telleranordnung an einer oberen Verbindung durch die Verwendung einer flexiblen Dichtung. Diese hat den Zweck des Selbstzentrierens zwischen Tellern und Sitzen und dadurch eine Ver-r kleinerung der radialen Spielräume. V/ährend die Dichtung im Neuzustand sehr gut ist, ist sie gewöhnlich mit der

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Zeit einer Abnutzung unterworfen, wenn die flexible Dichtung einer iirschütterung oder einem Verschleiß im Betrieb ausgesetzt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion eines doppelsitzigen Regelventils und insbesondere auf ein Ventil mit einem "schwimmenden" Teller, der in hohem Maße flexibel und nicht demselben Verschleiß bei Erschütterung und Abnutzung ausgesetzt ist wie die bekannten Ventile für ähnliche Zwecke. Gemäß der Erfindung wird dieses bessere Ergebnis durch Ventilteller erzielt, die an einem rohrförmigen Ventilstößel, der im Strömungsdurchgang zwischen den Sitzen liegt, mit genauem Abstand angeordnet sind. Von der Außenseite der Haube wird eine Regelantriebsstange im Ventilstößel aufgenommen und nahe dessen Boden mit diesem im Innern, doh«, am Stößelende, das am weitesten von der Ventilhaube entfernt ist, verbunden. Bei dieser Konstruktion ergibt sich zwischen der Stange und dem Stößel an deren gemeinsamer Länge eine solche relative Flexibilität, daß über den Sitzflächen ein Moment erzeugt wird, das eine Fehlausrichtung zwischen Tellern und Sitzen während des Schließens von selbst beseitigt. Diese Anordnung verringert nicht nur in zunehmendem Maße ein Lecken beim Sperren, sondern es verringert auch wesentlich die erforderliche Schließkraft, wenn auch das sich aus Erschütterung und Abnutzung ergebende Problem nicht vollständig überwunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb, eine neuartige Konstruktion zum starken Verringern eines Leckens bei doppelsitzigen Regelventilen anzugeben»

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der Schließeigenschaften eines doppelsitzigen Regelventils

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mit einem schwimmenden Telleraufbau mit größerer Flexibilität, das den Wirkungen von Erschütterung und Abnutzung weniger schädlich ausgesetzt ist als die bekannten Ventile. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein doppelsitziges Regelventil, das Jeder Wirkung oder Gegenwirkung angepaßt werden kann.

Ein noch anderer Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes doppelsitziges Regelventil, das unter verbesserten Bedingungen betrieben werden kann, ohne durch wxrtschaftlichen Aufwand die konkurrenzfähige Marktposition einzubüßen.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen. In diesen ist:

Figur 1 die Schnittdarstellung eines betriebsfähigen doppelsitzigen Regelventils nach der Erfindung;

Figur 2 ein Teil der Darstellung nach Figur 1, das aber für eine umgekehrte Arbeitsweise abgeändert ist; und

Figur 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Telleranordnung O

Figur 1 zeigt den Sperrzustand für die Strömung bei einem doppelsitzigen Regelventil nach der Erfindung. Das Ventil enthält ein Hauptteil 1o aus Bronzeguß oder ähnlichem Metall, an dessen Unterseite eine hohle ringförmige Kappe 11 und an dessen Oberseite eine längliche Haube 12 befestigt ist. Gewöhnlich werden diese Ventile mit der Schaftachse vertikal und aufgesetzter Haube installiert. Die Ausdrücke wie "Oberseite", "Boden", "oben" und "unten" beziehen sich auf diese Anordnung.

Das Teil 1o enthält gewöhnlich einen Einlaß 15 für das

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Strömungsmittel, der mit einem Mitteldurchgang 16 in Verbindung steht, der wiederum am Auslaß 17 liegt. Die Einlaß- und Auslaßenden des Körperteils 1o sind bei 2o und 21 mit Gewinden versehen, um das Ventil mit dem Rohrsystem verbinden zu können, mit dem es verwendet werden soll. Die Strömung durch das Ventil wird in seiner offenen Stellung durch den Einlaß 15 aufgenommen, der am Durchgang 16 zwischen den Sitzöffnungen 23 und 24 des oberen bzw« unteren Sitzringes 25 "bzwο 26 vor dem Austreten durch den Auslaß 17 aufgeteilt werden soll. Zum öffnen und Schließen der öffnungen 23 und 24 für die Strömung dienen zwei abgeflachte Schließteller 28 und 29·

Die Haube 12 besteht aus einem Abschnitt 31> äer mit oberen Ende des Hauptteils 1o verschraubt ist und von dem er als aufrechter Rohrabschnitt" 32 ausgeht, der eine Regelbetätigungsstange 33 enthält, die mit einer entfernt angeordneten Regeleinrichtung 34 verbunden ist» Das obere Anschlußende des Rohrabschnitts 32 bewirkt eine Leckdichtung um die in beiden Richtungen bewegbare Stange 33 durch eine Packung 36, die sich in einer verschraubten, käfigartigen Muffe 38 befindet, die das Packmaterial 39, das durch eine zusammengedrückte Schraubenfeder 4o konstant gepackt gehalten wird, in ihrer Mitte enthält.

Figur 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in der umgekehrten Lage der Ventilteller 28' und 29' zu ihren Sitzringen 25' und 26'. Zum Umkehren der Ventilwirkung gegenüber der direkten Ventilbetätigung nach Figur 1 befinden sich die Teller an der Unterseite der öffnungen 23 und 24 anstelle deren Oberseite. Hierbei werden die Ausdrücke "direkt wirkend" und "umgekehrt wirkend" in ihrem üblichen Sinn gebraucht. Beispielsweise steigt bei der Verwendung zur Temperaturregelung die Strömung an, für die das Ventil sich bei "direkter" Arbeitsweise auf einen Temperaturabfall an-

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steigend öffnet und umgekehrt. Dagegen erzeugt bei umgekehrtem Betrieb ein festgestellter Temperaturabfall eine Abnahme der Strömung. Bei den beiden Beispielen nach den Figuren 1 und 2 wird der Sperrzustand in durchgezogenen Linien und der offene Zustand in gestrichelten Linien dargestellt.

Die Telleranordnung 45 in Figur 3 enthält einen langen rohrförmigen Stößel 46, der an seinem oberen ünde von einem Lager 47 und an seinem unteren jan.de von einem Lager 48 gleitend geführt wird. Jedes Lager wird wiederum von einer Wellenfederscheibe 5o mit einem Mittelloch gehalten, die ringförmig gegen den radialen Plansch eines in der Mitte offenen Napfführungsträgers 51 S^e~ drückt wird, an dem sich eine mittig aufgesteckte Muffenbuchse 52 befindet. Die Lager sind je zwischen dem Hauptteil 1o und der angrenzenden Komponente entweder der Kappe 11 oder der Haube 12 für das untere bzw, obere Lager befestigt. Das Lager 47 ist in einem radialen Einschnitt 5!? untergebracht, der sich zwischen der Haubenunterseite 56 und einem Hauptteilabsatz 57 befindet. In ähnlicher ./eise ist das Lager 48 in einem radialen Einschnitt 59 zwischen der Unterseite 6o des Absatzes des Hauptteils und der oberen Endseite der Kappe 11 angeordnet»

Der Stößel 46 trägt die Teller 28 und 29, die mit ihrer Außenseite durch Löten oder Schweißen in dem Sitzfläche nraum zwischen den Lagern 47 und 48 mit entsprechend engem abstand angeordnet sind. Für die Gleitbewegung zwischen den Lagern 47 und 48 verläuft der stößel koaxial durch die Sitzöffnungen 23 und 24 in den sich bewegenden Tellern 28 und 29 hindurch aus der Stellung des geschlossenen Ventils - ausgezogene Linien - in die offene stellung - gestrichelte Linien.

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Die Bewegung des Stößels 46 zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung in eine Lage, die der Beziehung der Strömungsgeschwindigkeit zum Bewegen des entfernt angeordneten Reglers 34· entspricht, erfolgt durch die axiale Bewegung der Antriebsstange 33· Hierfür verläuft die Stange 33 zentral durch das Haubenrohr 32, durch das es vom oberen Ende des Stößels 46 aufgenommen wird, um von dort zentral nach unten zu gehen. Bei kleinerem Durchmesser im Seitenteil der Stange 33 als dem mittleren Rohrteil des Stößels 46 ist ein axial gehaltenes radiales Spiel 63 vorgesehen. Das Ende der Stange 33 befindet sich an oder nahe an den unteren otößelende, wobei es durch Schweißen an einem Gewindedorn 64 befestigt ist, der wiederum in den Stößel eingeschraubt ist. Die Anfangseinstellung der Teller zu ihren Sitzen axial zur Sperrstellung der Antriebsstange

33 kann dadurch durch axiale Schraubeinstellung des Dorns

34 erhalten werden. Eine stellschraube 65 am unteren Ende des Stößels 46 hält die axiale Beziehung zwischen diesen aufrechte Danach bewirkt die Axialbewegung der Antriebsstange 33 durch den Regler 34- eine entsprechende axiale Verschiebung des Stößels 46 und der mit ihr verbundenen Schließteller 28 und 29· Um einen zuverlässigen Sitz entsprechend der Erfindung zu erhalten, ermöglichen die Lager 47 und 48 ein radiales Schwimmen während des Zusammenbaus bei der Herstellung. Dadurch können sie in bezug auf die Achse der Sitze 25 und 26 zentriert werden, wobei sie durch die durch jede Wellenfederscheibe 5o erzeugte Kraft in dieser Stellung verbleiben.

Die Länge der Antriebsstange 33 kann sich somit entsprechend den besonderen Erfordernissen verändern und-das Ventil liegt in der Größenordnung von 2oo bis 225 mm G^e nach der verwendeten Ventilgröße. Für dieselben Zwecke ist die Stange von verhältnismäßig kleinem l^uerschnittsdurchmesser in der Größenordnung von 4,7 m. Durch

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Befestigen der Stange 33 mit kleinem Durchmesser an den gegenüberliegenden ünden kann sich die Stange biegen, während sie an ihren ^nden frei von seitlicher Beeinflussung gehalten wird, wenn dies aus einem Moment an seiner Verbindung mit dem Dorn 64 notwendig wird. In dieser ,Veise wird ein relatives axiales Verbiegen, das sich wahrscheinlich zwischen der Stange 33 und dem Stößel 46 aus der radialen Verschiebung des Tellers während des Sitzens ergeben würde, radial aufgefangen, ohne daß ein Schließteller aus seiner Sitzfläche herausgedreht oder herausgedrängt wird.

3ei der beschriebenen neuartigen Ventilstangenkonstruktion für doppelsitzige Regelventile kann ein Lecken, wie es solchen Ventilen bekannter Bauart anhaftet, sehr klein gehalten, wenn nicht sogar vollkommen aufgehoben werden. Zusätzlich zu wirtschaftlichen und herstellungstechnischen Vorteilen ergibt die verhältnismäßig einfache Tellerstangenkonstruktion einen reproduzierbaren höchst zuverlässigen Sitz zwischen den Schließtellern und ihren entsprechenden Sitzflächen. Zwischen der Antriebsstange 33 und dem Tellerstößel 46 sich ergebende starke Biegung kompensiert die Sitzlagen bei einer möglichen radialen Verschiebung und gleichzeitig kann sie besser Erschütterungs- und Abnutzungswirkungen aushalten, die die bekannten Ventile schädlich beeinflussen. Bei Verwendung eineB gemeinsamen Ivlaterials für Körperteil 1o und Stange 46, wie Bronze oder dgl. mit gleichen linearen themischen Ausdehnungskoeffizienten wird die ursprüngliche axiale Einstellung des Zwischenraumes zwischen Tellern und Sitzen auch bei Betriebstemperaturschwankurigen gehalten und gewährleistet.

Die beschriebene Konstruktion kann in verschiedener ,/eise abgeändert werden und es sind sehr unterschiedliche Ausführungen der Erfindung möglich, ohne daß von ihrem Umfang abgewichen wird.

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Claims (1)

1. VI-7O-6

   DfiESSER INDUSTRIES, INC., Dallas/Texas - USA

   Patentansprüche

   (ίο) Regelventil, bestehend aus .einem Körper für den Strömungsdurchgang zwischen Einlaß und Auslaß, zwei in Abstand angeordneten Ventilsitzen, die an einer Durchgangsstelle zwischen Einlaß und Auslaß und am Körperteil koaxial ausgerichtet miteinander angeordnet sind und eine in der Mitte liegende Strömungsöffnung ergeben, einem Ventilstößel durch jede Sitzöffnungen hindurch und axial zu diesen bewegbar, zwei Schließteller am Ventilstößel, die axial mit Abstand zueinander angeordnet sind, der dem -axialen Abstand der Ventilsitze entspricht, und die mit den Ventilsitzen zum Regeln der Strömung durch die öffnungen zusammenarbeiten, sowie einer "länglichen Aiitriebsstange, die bewegbar gehalten wird und zwischen einem ersten Ende außerhalb des Ventilkörpers kraftschlüssig mit einem entfernt angeordneten Regler für die Strömung durch die öffnungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ende der Antriebsstange (33) mit dem Stößel (46) in axialer Richtung so verbunden ist, daß sich zwischen der Stange (33) und dem Stößel (46) eine relative Flexibilität bei einer Kraft ergibt, die axial von der Verbindungsstelle entfernt eine radiale Verschiebung zwischen Stange und Stößel bewirktο

   2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Stange (33) oder Stößel (46) rohrförmig sind und eins im anderen an der Verbindungsstelle überlagert ist.

   3. Hegel.ventil nach ^nspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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   daß der Tellerstößel (4>) rohrförmig ist und das zweite _inde der Antriebsstange (33) aufnimmt und daß der innere Rohrdurchmesser des Btöiels größer als der Außondurchmesser der Antriebsstange ist und so einen radialen Spielraum praktisch über deren gemeinsamer Länge von der Verbindungsstelle aus ergibt.

   4o Regelventil nach Einspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tellerstößel (46) für seine axiale Bewegung in einer Lagerung geführt wird.

   5« Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung mindestens zwei axial voneinander getrennt angeordnete Lager (46, 47) enthält.

   6» Regelventil nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle einen Gewindedorn (64) enthält, der fest mit dem zweiten otangenende (33) verbunden und in das Innere des TellerstöiBels (46) eingeschraubt ist.

   7· Regelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tellerstößel (46) ein ausreichend langes axiales Innengewinde aufweist, um den Jörn (64) zum einstellbaren axialen Anordnen des Stößels (46) entsprechend den iffnungs- und Schließstellen der stange (33) aufzunehmen.

   8. Regelventil nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (33) sich über eine erhebliche Länge des Stößels zur Verbindungsstelle innerhalb des Stößels befindet.

   9. Regelventil nach ^nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite ^nde des Ventilkörpers (1ο) im Stößel (46) an einer Stelle aufgenommen ist, an dem es mit diesem verbunden ist.

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   1o. Regelventil nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß sich die Antriebsstange (33) für eine wesentliche Länge in den Stößel hinein erstreckt, wo er befestigt ist.

   ßipl.-lng. H. J.J^estintf

   Patente

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   Leerseite