DE2330168A1 - Ventil - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE MEISSNER & BOLTE

DIPL.-ING. HANS MEISSNER DIPL.-ING. ERICH BOLTE

D 28 BREMEN. 8.Juni 1973

Sievogtstraße 21 Bundesrepublik Deutschland

Telefon 0421 -54 2019 Telegramme: PATMEIS BREMEN

-¹ Unser Zeichen 4141

Robert Williams Hengesbach 7886 Munn Road, Mentor, Ohio 44060, V.St.A.

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem axial beweglichen Zapfen, welches insbesondere als Regulierventil, Strömungskontrollventil und Druckregulierventil verwendbar ist.

In bisher bekannten Ventilen, beispielsweise Regulierventilen u.a., sind Ventilzapfen und Ventilsitz stumpfkegelförmig ausgebildet. Die Auflageflächen der beiden Teile sind geschliffen und poliert, damit ein genauer Paßsitz erreicht wird; sie stehen bei geschlossenem Ventil direkt im Eingriff. Diese Ventile müssen genau gearbeitet und zusammengebaut sein, damit der Zapfen so geführt werden kann, daß er mit Bezug auf den Ventilsitz direkt koaxial ausgerichtet ist. Die koaxiale Ausrichtung des Zapfens mit Bezug auf den Ventilsitz erfolgt zwangsläufig, so daß jede Abweichung des Ventilzapfens von

403S81/0673

Eingesandte Modelle werden nach 2 Monaten, IaIIs nicht zurückgefordert, vernichtet. Mündliche Abreden, insbesondere durch Fernsprecher, bedürfen schriftlicher Bestätigung. FUr die Gebührenabrechnung ist die Gebührenordnung für Patentanwälte der Patentanwaliskammer maßgeblich. Die in Rechnung gestellten Kosten

sind mit Rechnungsdatinn ohne Abzug fällig. Bei verspäteter Zahlung werden Bankzinsen berechnet. Gerichtsstand und Erfüllungsort Bremen. Bremer Bank, Bremen, Nr. 23100 28 · Die Sparkasse in Bremen, Nr. 104 5855 · Norddeutsche Kreditbank AG., Nr. 000 39719 · Postscheckkonto: Hamburg 339 52-202

23C0168

dieser koaxialen Richtung und jede Neigung oder Kippbewegung des Zapfens quer zu seiner Achse und zur Achse des Ventilsitzes ausgeschlossen ist. Auf diese V/eise wird ein genauer Paßsitz erreicht, der nicht nur für die Abdichtung, sondern auch zur Vermeidung einer Beschädigung oder eines ungleichmäßigen Verschleißes der Metalloberflächen der Ventilaufsitzflächen erforderlich ist.

Diese bekannten Ventile können nicht bezüglich des Strömungsdruckes eingestellt werden. Man kann gegen sie einwenden, daß ihre Herstellungskosten extrem hoch sind und daß jede Ansammlung von Fremdkörpern auf den Aufeitzflachen und jeder Verschleiß der die Führung bewirkenden Teile zu Funktionsstörung und Undichtigkeit führt. In einigen Fällen ist an dem Ventilzapfen eine übliche Dichtung angebracht, um die Abdichtwirkung der komplementären Metalloberflächen von Zapfen und Auflage zu unterstützen bzw. zu erhöhen. Auch in diesen Fällen ist eine exakte Führung des Ventiles notwendig und die Dichtung hängt in erster Linie vom Zusammenwirken der komplementären Metallflächen ab.

In einer späteren Weiterentwicklung derartiger Ventile hat man den Zapfen mit einem O-Hing versehen, der in axialer Richtung beweglich ist. Der Zapfen und die Aufsitzfläche in dem Ventilkörper bestehen aus Metall und sind so angeordnet,: daß sie, wenn sie im Eingriff stehen, die Vorwärtsbewegung des Zapfens aufhalten. Bevor es zu diesem Eingriff kommt, bewegt sich der O-Ring an dem Zapfen in Richtung auf den Ventilsitz in eine Abdichtstellung. Die direkte Berührung des Zapfens und der Auflagefläche verhindern, daß der O-Ring über den Zapfen hinausgedrückt wird. Ein Ventil dieser Art ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 912 000 vom 10.November 1959 beschrieben.

A 0 9 8 81 /0673

Die vorliegende Erfindung bezieht sich demgegenüber auf ein Ventil, welches aus einem hohlen Ventilkörper, der zwischen Zufluß- bzw. Einströmungsöffnung und Abflußöffnung eine stumpfkegelförmige Aufsitzfläche aufweist, und einem Ventilzapfen besteht, wobei die ebenfalls stumpfkegelförmige Außenfläche des letzteren in derselben Richtung wie die Aufsitzfläche abgeschrägt und mit einem elastischen, an dem Ventilsitz zur Anlage kommenden, einen Durchfluß verhindernden Dichtungsring versehen ist und wobei der Zapfen eine begrenzte axiale Bewegung zwischen der geöffneten und der schlossenen Stellung ausführen kann. Das erfindungsgemäße Ventil ist dadurch gekennzeichnet, däß in der Stellung, in der der Zapfen an dem Site anliegt, der Dichtungsring auch als Abstandehalter dient, der die Sitzfläche und die Außenfläche dee Zapfens außer Berührung hält, wobei 3ede der Flächen einen spitzen eingeschlossenen Winkel präsentiert und eine Länge besitzt, die zu der axialen Bewegung des Zapfens in Beziehung steht derart, daß sich ein langer ringförmiger, die Strömung kontrollierender Durchgang selbst in offener Stellung ergibt und wobei der Dichtungsring axial von sehr viel geringerer länge ißt als die stumpfkegelförmigen Flächen des Ventilsitzes und des Ventilzapfens.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil entfällt die Notwendigkeit für eine genaue Führung des Zapfens und das genaue Ausrichten der komplementären Metallflächen von Zapfen und Sitzfläche. Das Ventil kann als allgemein selbstreinigend bezeichnet werden, Es ergibt eine wirksame Abdichtung selbst dann, wenn die Aufsitzfläche des Sitzes mit Fremdmaterial verunreinigt worden ist. Das Ventil kann in wirtschaftlicher Weise als Massenprodukt in allen beliebigen Größen hergestellt werden. Es ist bezüglich der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckes einstellbar.

409 3 81/0673

Bezüglich weiterer Einzelheiten und Vorteile dee erfindungsgemäßen Ventiles wird auf die folgende Beschreibung und auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen. In den Zeichnungen bedeuten:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ventiles gemäß vorliegender Erfindung, in v/elcher das Ventil in geöffneter Stellung und zur Verdeutlichung der Darstellung teilweise im Schnitt dargestellt ist;

Figur 2 eine Ansicht entsprechend der von Figur 1,

in welcher jedoch das Ventil in geschlossener Stellung dargestellt ist;

Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt gemäß Figur 1, in welchem das Ventil in offener Stellung gezeigt ist}

Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt gemäß Figur 2, in welchem das Ventil in geschlossener Stellung dargestellt ist;

Figur 5 eine Teilansicht des Ventiles im Schnitt in der Ebene 5-5 von Figur 3;

Figur 6 eine Teilansicht des Ventiles im Schnitt in der Ebene 6-6 von Figur 3 ;

Figur 7 eine Ansicht entsprechend der von Figur 1, in welcher eine weitere Ausführungsform des Ventiles dargestellt ist;

Figur 8 eine teilweise Seitenansicht einer modifizierten Form des in dem Ventil verwendeten Zapfens;

Figur 9 einen Querschnitt durch die modifizierte Form des Zapfens in der Ebene 9-9 von Figur 8;

Figur 10 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, in welcher die Ausführung des Zapfens in einer

409881 /0673

Wasserregulierdüae erläutert ist;

Figur 11 eine Seitenansicht der modifizierten Form

des O-Ringes, die erfindungsgemäß verwendet werden kann.

Betrachtet man die Zeichnungen im einzelnen, so erkennt man, daß das Ventil aus einem Ventilkörper 1 besteht, der sich aus einem Zufluß- oder Einströmungsteil 2 und einem Abflußteil 3 zusammensetzt. Die Teile 2 und 3 sind koaxial teleskopisch miteinander verbunden, so daß mit Hilfe der äußreren Schraubenwindungen 4 an dem Ventilkörperteil 2 und der inneren Schraubenwindungen 5 an dem Ventilkörperteil 3 mit Bezug aufeinander verschiedene axiale Stellungen hervorgerufen werden können. Das Zufluß- oder Einströmungsende 6 des Teiles 2 ist an der Außenseite mit Schraubenwindungen versehen, so daß es mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeitszelle verbunden werden kann; die Abfluß- oder Austrittsöffnung 7 des Teiles 3 weist an der Außenseite Schraubenwindungen auf, damit eine Verbindung mit einer Abflußleitung möglich ist. Die Ventilkörperteile 2 und 3 können mit Hilfe eines Verschlußringes 8 in einer bestimmten axialen Position zueinander festgehalten werden, wobei ein O-Ring 9 zwischen den Körperteilen in allen einstellbaren Positionen der Körperteile 2 und 3 als Dichtung vorgesehen ist.

Die Ventilkörperteile sind zu dem Zweck axial einstellbar ausgeführt, damit die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck der aus dem Ventil austretenden Flüssigkeit reguliert werden können, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird,

Der Ventilkörperteil 2 weist eine Zuflußbohrung -10 auf, die koaxial zu dem mit Schraubenwindungen versehenen Teil 4 verläuft und zu der stumpfkegelförmigen Wandfläche 11 des Ventilsitzes führt; letztere ist mit ihrer kleineren Basisfläche

409881/0673

am Austrittsende der Zuflußbohrung 10 angeordnet und weist mit ihrer größeren Basisfläche zum Ventilkörperteil 3 hin, so daß sich die Wandfläche 11 von der Zufluß- oder Einströmungsöffnung her zur Abfluß- oder Austrittsöffnung hin nach außen erweitert.

In dem Ventilkörperteil 3 ist koaxial oder annähernd koaxial zur Wandfläche 11 des Ventilsitzes ein stumpfkegelförmiger Ventilzapfen 12 angeordnet, dessen Mantelfläche 13 in derselben Richtung - aber nicht notwendigerweise im selben Winkel - wie die Wandfläche 11 des Ventilsitzes abgeschrägt ist. An seinem breiteren Ende weist der Zapfen einen Rand 14 auf, in welchem Einkerbungen oder Nuten 15 angebracht sind, die schräg zur Achse des Zapfens verlaufen, so daß Y/asser und Flüssigkeit, die durch das Ventil fließen, teilweise auch durch die Nuten hindurchtreten und auf diese Weise den Zapfen beim Abheben vom Sitz in eine sehr langsame Umdrehung versetzen. Der Zapfen trägt einen koaxial oder annähernd koaxial mit ihm verlaufenden Schaft 16, der sich von dem Zapfen bis zum Abflußende des Teiles 3 hin erstreckt. Der Schaft 16 wird lose in dem Durchgang 17 einer Spinne 18 geführt, die innerhalb des Teiles 3 angeordnet ist. Der Durchgang 17 verläuft annähernd koaxial mit dem Zuführungsdurchgang 10 und der Wandfläche 11 dea Sitzes und erlaubt dem Schaft 16 ein gewisses radiales Spiel, so daß der Schaft bis zu einem gewissen Grad sowohl radial als auch axial frei beweglich ist und frei schwimmen, in erheblichem Maß quer zu seiner Achse kippen und frei um seine Achse rotieren kann. Das Spiel erlaubt außerdem die Selbstreinigung des Schaftes und der Wand des Durchganges 17. Bei der gewählten Art der Anordnung wirken der Schaft und die Spinne so zusammen, daß sie den Zapfen in etwa auf die Sitzfläche 11 ausrichten, während der Zapfen selbst sieh durch radiale Schwimmbewegung und durch Kippbewegung in die richtige Stellung mit Bezug auf die Sitzwand 11: bringen kann, so daß ein richtiger Verschluß und eine Abdichtung des Ventilee

409881/0673

gewährleistet sind. Die Abdichtung wird mit Hilfe eines O-Ringee 20 erreicht, der eich in einer äußeren ringförmigen Hut 21 in dem Zapfen in der Nähe des Randes 14 desselben befindet· Der O-Ring 20 ist in die Nut so eingesetzt, daß er in im wesentlichen axialer Stellung an dem Zapfen festgehalten wird. Der Ring weist einen solchen Durchmesser und einen solchen Querschnitt auf, daß er über die abgeschrägte äußere Hantelfläche des Zapfens so weit hinausragt, daß er, wenn der Zapfen 12 weit genug gegen die Sitzfläche 11 bewegt wird, an der Wand 11 anliegt, den Zapfen zentriert und einen dichten Verschluß bewirkt, während die Hantelfläche 13 des Zapfens sich noch in einem gewissen radialen Abstand ron der Wandfläche 11 befindet. Auf diese Weise stören die Wandflächen 11 und 13 trotz Rauheit oder Unebenheit ihrer Flächen nicht das Aufsitzen des O-Ringes und Ungtnauigkeiten in der Ausrichtung der Sitzfläche 11, des Schaftee 16, des Zapfens 12 und der Wand des Durchganges 17 verhindern nicht eine ausreichende Abdichtung.

Vielmehr findet der Zapfen von selbst seine für die Abdichtung geeignet· Stellung, wobei er sich gegebenenfalls, falls erforderlich, zu diesem Zweck radial bewegt oder hin und her wippt.

Eine leiohte Feder 23 ist zwischen der Spinne 18 und dem breiteren Ende dee Zapfens 12 angeordnet, wodurch der Zapfen gegen die AbdiohtungBBtellung gedrückt wird.

Die Oberfläche der Sitzwand 11 und die Hantelfläche 13 des Zapfens 12 sind vorzugsweise mit einem Kunststoff, z.B. dem unter der Handelsbezeichnung "TEFLON" bekannten Kunststoff oder einem anderen Kunststoff beschichtet, der eine gewisse Schmierwirkung besitzt und gegen Korrosion und gegen das Anhaften von fremden Materialien beständig ist. Eine solche Beschichtung vermindert auch die Reibung und erleichtert die Strömung durch das Ventil. Ein solcher Überzug bzw. eine solche Beschichtung sichert auch ein besseres Aufsitzen des Zapfens

409881/0673

und eine bessere Dichtung durch den O-Ring. Durch die Beschichtung erreicht man auch, insbesondere wenn sie in Kombination mit der Rotation des Zapfens infolge der Einkerbungen 15 angewandt wird, eine Selbstreinigung der Sitzwandfläche und der Zapfenfläche 13.

In Figur 4 ist der Zapfen auf dem Ventilsitz aufsitzend dargestellt; das Spiel zwischen der Mantelfläche 13 des Zapfens und der Sitzfläche 11 ist mit 24 bezeichnet. Dieses Spiel kann gleichmäßig um den Zapfen 12 herum verteilt sein oder aber die Oberfläche 13 des Zapfens liegt mit einer Seite leicht an der Wand 11 an, was dazu führt, daß die Hauptmenge des freien Spiels sich an der gegenüberliegenden Seite des Zapfens auswirkt. Bei gleichmäßiger Verteilung beträgt das Spiel etwa 0,04 cm (1/64 Zoll), je nach Größe des Zapfens.

Es ist günstig, wenn der Zapfen 12 beim Betrieb des Ventilee niemals axial in eine Stellung gebracht wird, in welcher er vollständig aus dem Raum herausgezogen ist, der von der Sitzwandfläche 11 umschlossen wird. Dies gilt deshalb, weil bei der Bewegung auf die geschlossene Stellung hin - unabhängig von einer ^ipp- oder Kippbewegung des Ventiles - der abgeschrägte Teil zwischen dem kleineren Ende und dem O-Ring die Wand 11 streift und den Zapfen so in die richtige Stellung für eine wirksame Abdichtung durch den O-Ring bringt.

Um sicherzustellen, daß der Zapfen nicht vollständig aus dem Raum heraus bewegt wird, der von der Wandfläche 11 umschlossen wird, ist an dem Schaft 16 ein Auflager 26 angeordnet, welches an der Spinne 18 zur Anlage kommen kann, so daß die Bewegung des Zapfens in axialer Richtung von der Sitzfläche 11 weg in öffnungsrichtung des Zapfens begrenzt ist, wodurch wiederum erreicht wird, daß ein erheblicher Teil des Zapfens zwischen dem O-Ring und seinem kleineren Ende immer innerhalb der axialen Grenzen der Y/and 11 ist. Das Auflager 26 kann die Form einer

409 8 81/0673

-9- 2 81:01 6 8

Mutter haben, die auf den Schaft aufgeschraubt und so auf diesem axial eingestellt werden kann. Das Auflager 26 wird in der gewählten Einstellung durch eine Peststellmutter 27 sicher festgehalten.

Das Auflager 26 kann nicht nur zur Begrenzung der maximalen Verlagerung des Zapfens 12 in axialer Richtung zum Abflußende des Ventiles hin eingestellt werden, sondern auch zur Begrenzung des Ausmaßes der Ventilöffnung, wodurch die Strömung von 0 bis auf maximale Stärke eingestellt werden kann. Soll beispielsweise nur ein geringer Durchfluß erreicht werden, so kann das Auflager 26 in Richtung von dem Zapfen weg geschraubt werden, so daß sich eine Stellung des Zapfens 12 ergibt, bei welcher selbst bei maximaler öffnung der O-Ring kaum abgehoben ist. Schraubt man dagegen das Auflager 26 in entgegengesetzter Richtung, so kann der Zapfen in maximale Offnungsstellung bewegt werden, was in Figur 3 dargestellt ist, oder zu jeder beliebigen Zwischenstellung. Auf diese Weise kann eine Regulierung der Strömung vorgenommen werden, bevor das Ventil zusammengesetzt wird. Eine Kontrolle sowohl der durchfließenden Menge als auch des Druckes kann vom Äußeren des Ventilkörpers her erreicht werden, indem man die Teile 2 und 3 des Ventilkörpers verschieden weit teleskopartig axial gegeneinander verschiebt und sie in der gewählten Position durch die Feststellmutter 8 festlegt. Nimmt man beispielsweise die Ventilkörperteile 2 und 3 und dreht sie relativ zueinander in eine Richtung, so kann man sie weiter ineinanderschrauben, was dazu führt, daß die maximale Öffnung des Ventiles so weit begrenzt wird, daß nur ein sehr mäßiger Durchstrom erfolgt, obwohl die Stellung des Auflagers 26 an dem Schaft 16 unverändert bleibt. Durch diese Einstellung kann weiterhin die Feder 23 in unterschiedlichem Maße komprimiert werden, wodurch sich der Widerstand beim Abheben des Zapfens oder gegen eine weitere Öffnung, wenn sich der Zapfen bereits abgehoben hat, ändert. Auf diese Weise erreicht man eine Kontrolle des Druckes, bei dem sich das Ventil öffnet sowie eine Kontrolle des Ausströmungsdruckes<,

A09881/0673

Es sind verschiedene Kombinationen dieser axialen Einstellungen der Ventilkörperteile 2 und 3 und des Auflagers 26 möglich, wodurch sich ein breiter Bereich für die üffnungsdrucke und die Ausströmungsdrucke ergibt.

Infolge der beschriebenen Dichtungsanordnung mit einem O-Ring, bei der es nicht zu einer Anlage zwischen der Mantelfläche 13 des Zapfens und der Sitzwandfläche 11 kommt, können die Y/andflachen 11 und 13 in einem einfachen Grießvorgang aus Metall oder Plastik hergestellt werden, weil die Oberflächen der Wände 11 und 13 nicht so glatt oder poliert und genau bearbeitet und ausgerichtet sein müssen, wie dies notwendig wäre, wenn es zwischen den Wänden 11 und 13 zu einer Anlage käme. Die wirksame Dichtung durch den O-Ring beruht teilweise darauf, daß der Zapfen sich um einen begrenzten Betrag frei schwimmend radial bewegen kann, und teilweise darauf, daß infolge des recht erheblichen Spiels zwischen dem Schaft 16 und den Wänden des" Durchganges 17 eine relativ freie V/ipp- und Kippbewegung des Zapfens möglich ist. Infolgedessen brauchen auch der Schaft 16 und der Spinnendurchgang 17 mit Bezug aufeinander nicht präzis bearbeitet zu sein, weil das Spiel, welches die leichte radiale Bewegung des Schaftes und die Kippbewegung desselben erlaubt, eher erwünscht als ein Nachteil ist.

Das Ventil und seine Teile können aus Kunststoff oder Metall oder verschiedenen Gußgemischen hergestellt werden. In der beanspruchten Anordnung ist darüberhinaus der Abdichteffekt umso stärker, je größer der Gegendruck ist. Infolge^er Abschrägung der Oberfläche 13 und der Wand 11 besteht keine Gefahr, daß der O-Ring zwischen Zapfen 12 und Wand 11 herausgedrückt wird. Mit zunehmendem Gegendruck vergrößert sich das Spiel allmählich und der O-Ring wird zunehmend radial zusammengedrückt.

409881 /0673

Die beschriebene Anordnung eignet sich sowohl für sehr kleine als auch für sehr große Ventile, bei welchen sich bisher schwerwiegende Probleme ergeben haben, und zwar infolge des extremen Gewichtes des. Ventilzapfens und der Notwendigkeit einer präzisen Bearbeitung der im Abdichtungsbereich zusammenwirkenden Flächen sowie der schweren, ebenfalls eine genaue Bearbeitung erfordernden Führungsmittel.

In Figur 7 ist ein Ventil beschrieben, welches dem bisher erläuterten weitgehend entspricht und aus einem Ventilkörper 30 besteht, bei welchem die Teile 31 und 32 teleskopartig ineinandergeschraubt sind. Ein Ventilzapfen 33 wird in dem Ventilkörper von einem zweiseitigen Schaft gehalten, wobei der eine Bchaft 34 an der Zufluß- bzw. Einströmungsseite des Zapfens und der andere Schaft 35 an der Abflußseite des Zapfens angeordnet sind. Der Schaft 35 weist eine als Auflager dienende Mutter 36 auf, die dem weiter vorn beschriebenen Auflager 26 entspricht. Der Schaft 34 weist ebenfalls eine als Auflager dienende Mutter 37 sowie eine Feststellmutter 38 auf, so daß die gewählte maximale üffnungsstellung des Ventiles durch axiales Verschieben der Mutter 37 auf dem Schaft 34 reguliert werden kann. Eine tragende Spinne 39, in welcher der Schaft locker geführt wird, ist ebenfalls in dem Ventilkörper angeordnet.

Gegebenenfalls kann zwischen der Mutter 37 und der Spinne eine Feder 40 angeordnet sein.

Durch Einstellen der Mutter 37 kann die effektive Federkraft, mit der der Ventilzapfen gegen den Sitz gedruckt wird, reguliert werden, wodurch man eine Druckkontrolle ausüben kann.

Der Zapfen 33 kann kompakt oder gegebenenfalls auch, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, hohl sein, so daß sich die Außenwand des Zapfens, insbesondere im Bereich des O-Ringes 20, unter extrem hoher Druckbelastung seines größeren Endes leicht nach außen verformen kann, wodurch die Abdichtung unterstützt

Auaα 81/0673

wird. Ein solcher hohler Zapfen setzt außerdem einem radialen Einbruch großen Widerstand entgegen.

Ein weiterer Vorteil des hohlen Zapfens liegt in der Gewichtsverminderung, da der Zapfen dadurch den Trägheitskraften weniger unterworfen ist und sich leichter auf den Sitz zu bewegen und von diesem abheben kann. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei sehr großen Zapfen, die mit horizontalen Achsen betrieben werden, das Gewicht des Zapfens selbst bei einer Führung an beiden Enden die Arbeitsweise nachteilig beeinflussen kann, insbesondere dann, wenn es sich um Metallzapfen mit einem Durchmesser von 30 cm oder mehr handelt. Es ist infolgedessen wünschenswert, daß der Zapfen so Mcht wie möglich ist, um die Herstellung, die Handhabung und evtl. Reparaturen zu erleichtern und um Reibungskräfte während des Betriebes zu vermindern. In einigen Fällen ist es jedoch erforderlich, daß die Leichtigkeit mit einer sehr hohen Festigkeit kombiniert ist. In solchen Fällen kann man insbesondere die in den Figuren 8 und 9 dargestellten Strukturen verwenden. In den beiden Figuren ist ein Zapfen 42, der dem bisher beschriebenen Zapfen 33 entspricht, mit einem O-Ring 43 dargestellt. Der Zapfen 42 ist leicht und dennoch fest, weil er im Inneren eine cellulare Struktur bzw. eine Honigwaben-Struktur, wie bei 44 angedeutet, aufweist» Auf diese Y/eise wird Leichtigkeit erreicht, während sich gleichzeitig eine große 'Widerstandskraft gegen ein nach innen gerichtetes radiales Zerbrechen des Zapfens ergibt. Andererseits wird auf diese Weise eine leichte Ausdehnung des Zapfens in radialer Richtung nicht gänzlich verhindert.

In Figur 10 sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in einem Regulierventil angewandt, wie man es an Gartenschläuchen u.a. verwendet; dieses Regulierventil ist in der USA-Patentschrift 3 632 046 desselben Anmelders beschrieben. Man erkennt in Figur 10, daß das Regulierventil einen Ventilkörper 50 mit einer Abflußöffnung 52, an die gegebenenfalls

409881 /0673

eine Sprühdüse 53 angesetzt werden kann, aufweist. Das Ventil enthält einen abgeschrägten Zapfen 54, der mit einer ringförmigen Ventil-Sitzfläche 55 zusammenwirkt, die in derselben Richtung abgeschrägt ist wie der Zapfen. Ein O-Ring 56 ist in einer ringförmigen Nut des Zapfens angeordnet, damit eine Abdichtung erreicht wird, wenn die Außenwand des Zapfens 54 mit der Fläche 55 nicht in dichtendem Eingriff steht. Der Zapfen ist an einem Ende locker durch einen Schaft 58 geführt. Am anderen Ende ist ein Schaft 59 vorgesehen, der sich durch eine geeignete Führung 60 in dem Körper 50 erstreckt; ein O-Ring 61 ist in dem Körper angeordnet und umfaßt gleitend den Schaft 59, wodurch verhindert wird, daß Flüssigkeit oder Wasser zwischen dem Schaft und der Wand des Durchganges 60 austreten kann. Der Schaft 59 dient nicht nur dazu, den Zapfen und den Ventilsitz in den verschiedenen axialen Stellungen des Zapfens in möglichst fluchtender Ausrichtung zu halten, sondern erstreckt sich auch aus dem Körper heraus und trägt an seinem äußeren Ende bei 62 einen beweglichen Griff 63, der zum Öffnen des Ventiles dient. Der Zapfen 54 wird durch die Feder 64 gegen den Sitz gepreßt; der Zapfen und die Feder können durch eine Öffnung im oberen Ende des Körpers 50 eingesetzt werden. Nach dem Einsetzen des Zapfens und der Feder wird die Öffnung des oberen Endes mit einem geeigneten Schraubstöpsel 65 verschlossen und durch einen 0-Ring 66 abgedichtet. Hierdurch wird die Anzahl der Paßstücke, die bisher in Strukturen der beschriebenen Art gebraucht wurden, weitgehend verringert.

Die bisher beschriebenen O-Ringe sind in der üblicherweise benutzten Form mit rundem Querschnitt dargestellt. In Figur 11 erk_ennt man dagegen einen O-Ring 68 anderer Art, der eine breite, konkave nach außen offene Nut 69 in der Außenfläche aufweist. Die Nut reicht so weit, daß die Außenränder des Ringes an den axial gegenüberliegenden Seiten der Nut 69, wie bei 70 angezeigt, die Dichtungsflächen bilden. Eine Ringfeder

409881/0673

71 ist auf dem Grund der Nut angeordnet und hält mit ihrer Spannung den Ring im kontrahierten Zustand. Diese Art eines O-Ringes kann ihre axiale Stellung am Zapfen beibehalten, ohne daß sich eine Neigung bemerkbar macht, sich um die Mantelflächenachse zu drehen, wenn bei steigendem Druck eine stärkere Abdichtung erforderlich ist.

409881/0673

Claims (12)

1. Ansprüche

   Ventil, bestehend aus einem hohlen Ventilkörper, der zwischen Zufluß- bzw. Einströmungsöffnung und Abflußöffnung eine stumpfkegelförmige Aufsitzfläche aufweist, und einem Ventilzapfen mit stumpfkegelförmiger Außenfläche, die in derselben Richtung abgeschrägt ist wie die Aufsitzfläche, wobei der Zapfen für eine begrenzte axiale Eewegung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Ventilstellung eingerichtet und mit einem elastischen, an dem Ventilsitz zur Anlage kommenden, einen Durchfluß verhindernden Dichtungsring versehen ist, der dicht hineinpaßt in und radial absteht von einer in dem Ventilzapfen vorgesehenen Nut, dadurch gekennzeichnet, daß in dar Stellung, in der der Zapfen an dem Sitz anliegt, der Dichtungsring (20), (43), (56) auch als Abstandshalter dient, der die Aufsitzfläche (11) und die Außenfläche des Zapfens (13) außer Berührung hält, wobei jede der Flächen (11), (13) einen spitzen eingeschlossenen Winkel präsentiert und eine Länge besitzt, die zu der axialen Bewegung des Zapfens in Beziehung steht derart, daß sich ein langer ringförmiger, die Strömung kontrollierender Durchgang selbst in offener Stellung ergibt und wobei der Dichtungsring (20), (43) axial von sehr viel geringerer Länge ist als die stumpfkegelförmigen Flächen des Ventilsitzes und des Ventilzapfens (11), (13).
2. 2. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (12), (33), (42) mit einem koaxialen Schaft (16) versehen ist, welcher in einem Lager (18) in dem Ventilkörper mit einem radialen Spiel geführt wird, welches dem Zapfen (12), (33), (42) erlaubt, sich quer zu seiner Achse iiin- und her zubewegen.

   409881/0673
3. 3. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen der Bewegung des Zapfens durch einen Halt bzw. ein Auflager (18) in dem Ventilkörper (1), (30) festgelegt sind, der mit einem Halt bsw. Auflager (26), (36) an dem Zapfen (12), (33) zusammenwirkt, wobei eines der beiden Auflager mit Bezug auf das andere axial einstellbar ist.
4. 4. Ventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1), (30) aus zwei Teilen (2), (31), (3), (42) zusammengesetzt ist, die in koaxialer Beziehung miteinander verbunden und zueinander in axialer Richtung einstellbar sind.
5. 5. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilzapfen (12), (33), (42) radial elastisch ausdehnbar ist, und zwar wenigstens im Bereich des Dichtungsringes (20), (43), wobei das Ausmaß der Elastizität des Zapfens (12), (33), (42) geringer ist als das des Dichtungsringes (20), (43).
6. 6. Ventil gemäß Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ventilkörperteile (2), (31) den Zufluß und der andere der Körperteile (3), (32) den Abfluß bilden, wobei Verbindungsmittel (6), (7) an beiden Teilen (2), (31) und (3), (32) vorgesehen sind.
7. 7. Ventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (16) sich an dem Ende des Zapfens (12), (33), (42) befindet, welches der stumpfkegelförmigen Wand (13) gegenüberliegt und daß eine Feder (23) auf dem Schaft (16) angeordnet ist und daß weiterhin ein zweiter koaxialer Schaft (34) vorgesehen ist, der sich von dem Zapfen in die Schließrichtung desselben erstreckt, wobei ein zweites

   40 9 8 31/0673

   Lager (39) in dem Ventilkörper (31) zur Führung des zweiten Schaftes (34) dient und eine zweite Feder (40) auf dem zweiten Schaft (34) angeordnet ist, so daß der Zapfen (33) gegen den Ventilsitz gedrückt wird.
8. 8. Ventil gemäß Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte, die von den Federn (23), (40) auf den Zapfen (33) ausgeübt werden, unabhängig voneinander einstellbar sind.
9. 9. Ventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (30) aus zwei getrennten Teilen (31), (32) besteht, die so miteinander verbunden sind, daß sie verschiedene axiale Stellungen zu den Schäften (16), (34) einnehmen können, wobei einer der Schäfte (34) in einen Ventilkörperteil (31) und der andere Schaft (16) in den anderen Ventilkörperteil (32) hineinragt und wobei axiale Auflager (18), (39) an den Ventilkörperteilen (32), (31) und entsprechende Auflager (38), (36) an den Schäften (35), (34) vorgesehen sind.
10. 10. Ventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der komplementären Auflager (38), (36) an dem zugehörigen Schaft (35), (34) axial einstellbar ist.
11. 11. Ventil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Feder (40), (23) in einem der Ventilkörperteile (31), (32) zwischen den komplementären Auflagern (38)), (36) und (39), (18) angeordnet ist, wobei die Kraft der Feder (40), (23) verändert werden kann, indem man die Ventilkörperteile (31), (32) gegeneinander axial verschiebt.
12. 12. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zapfen (12), (33) Rotationshilfsmittel (15) vorgesehen sind.

    409881/0673

    - is - 2?':O168

    13« Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ,O-Ring (20), (43) in einem beträchtlichen axialen Abstand von den beiden Enden der stumpfkegelförmigen Außenfläche angeordnet ist.

    Pur Robert Williams Hengesbach 7886 Munn Road, Mentor, Ohio 44060, V.St.A.

    Meissner & Bolte Pa t ent anwälte

    Bremen, den 8.Juni 1973

    409881/0673

    Le e rs e

    ite