DE2815629A1

DE2815629A1 - Absperr- und regelventil

Info

Publication number: DE2815629A1
Application number: DE19782815629
Authority: DE
Inventors: Karl Gloor
Original assignee: KWC AG
Current assignee: Franke Technology and Trademark Ltd
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-11
Publication date: 1978-11-02
Also published as: FR2389054A1; DE2815629C2; FR2389054B1; CH619760A5

Description

11. April 1978

Aktiengesellschaft Karr er, Weber & CIe Unterkulia

Absperr- und Regelventil

Gegenstand der Erfindung ist ein Absperr- und Regelventil mit konischem !Dichtelement, das am freien Ende der Ventilspindel befestigt ist und das mindestens aus einem starren Führung-steil und einem mit dem letzteren verbundenen guiaird.-elastischen Dichtungsteil besteht.

Ks sind schon verschiedene Ventilausführungen dieser Art, z.B. für Sanitärinstallationen, bekannt geworden; allen aber sind unerwünselite I-iachteile eigen, sei es, dass ihr Aufbau kompliziert ist, sei es, dass sie stör- und ermüdungsanfällig sind oder im Betrieb zu "Flattern" mit entsprechendem Lärm führen. Als Beispiel sei auf die Ausführungen nach CH-PS 5'Γ·6.5Ο3 hingewiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nur einfach in Aufbau und Herstellung ist, sondern auch nach längerer Betriebsdauer noch einwandfrei und geräuscharm funkti oni ert.

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Zu diesem Zweck ist das Absperr- und Regelventil erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass eine den Führungsteil im Sinne der axialen Dekompression des Dichtungsteils belastende Metallfeder vorgesehen ist, die einerseits am an dem dem Ventilsitz angepassten Führungsteil und anderseits an einem starren Schliessdruck-Uebertragungsteil der Ventilspindel abgestützt ist.

Damit wird erreicht, dass beim Schliessen des Ventils nicht nur der Dichtungsteil, sondern auch die Metallfeder komprimiert bzw. elastisch deformiert wird, was beim Oeffnen des Ventils zu einem Entspannen dieser Feder führt, die ihrerseits den Führungsteil zwangsläufig in seine Ausgangslage zurückbewegt und dabei den Dichtungsteil im Sinne des axialen Entspannens beaufschlagt. Damit können durch Alterung und Betrieb bedingte Ermüdungserscheinungen des Dichtungsteils kompensiert werden. Ferner ist ein "Flattern" des Führungsteils praktisch ausgeschlossen.

In der beiliegenden Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele de-«" Erfindung dargestellt; es zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt ein erstes Beispiel,

Fig. 2 im Axialschnitt eine Variante zu Fig. 1,

Fig. 3 im Axialschnitt ein zweites Beispiel,

Fig. 4 im Axialschnitt ein drittes Beispiel, und

Fig. 5 eine Variante zu Fig. 4.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil besitzt eine in nicht gezeichneter Weise geradgeführte und mittels Gewinde axial auf- und abbewegbare Spindel 1, die an ihrem unteren Ende ein konisches Dichtungselement 2 trägt. Dieses Dichtungselement 2 besteht im vorliegenden Fall aus einem starren Druckkörper 3> einem ebenfalls starren Führungskörper 4, einer sich beiderends an diesen starren Körpern abstützende Metallfeder 5 und einem

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Dichtungsring 6 aus Gummi. Dieses mehrteilige» ringförmige Dichtungselement 2 ist mittels einer Kopfschrstibe 7 am freien Spindelende festgeschraubt, wobei der oben liegende Druckkörper 3 zwischen einer Schulter des Schraubenschaftes 7a und einer Schulter der Spindel 2 festgeklemmt ist_f während sich der Führungskörper 4 bei entlastetem Dichtungselement am Schraubenkopf 7b abstützt (links in Fig. 1). Der Druckkörper 3 besitzt eine konkave untere Kegelfläche 3a, die gegen eine entsprechende obere Kegelf lache 6a des Dichtungsringes 6 anliegt. Der Aussendurchmesser des Druckkörpers 3 ist so gewählt, dass er bei geschlossenem Ventil mit Sicherheit nicht gegen die konische Sitzfläche de3 Ventilsitzes 8 stösst. Die untere ebene Stirnfläche 6b des Dichtungsringes 6 sitzt aussen bündig auf einer entsprechenden Stirnfläche 4b des Führungskörpers 4, der sich mit seiner unteren _f ebenen Stirnfläche 4a an der Schulter 7a des Schraubenkopfes 7b abstützt. Die Mantelfläche des Führungskörpers 4 ist der Sitzfläche des Ventilsitzes angepasst» Die Metallfeder 5 bildet einen in seiner Kittelpartie ausgebauchten Hing» dessen zylindrische Randpartien 5b unmittelbar am Schaft 7a der Schraube 7 in durch Absetzungen der beiden Körper 5, 4 eingreifen und sich somit direkt an diesen starren, sweckmässig aus Metall bestehenden, Körpern abstützen· Dsr Dichtungsring S_t der eine der Aussen- £orm der Feder» 5 entsprechend® Innenforia aufweist, ist fest, sweckmSssig durch Vulkanisation mit dieser- Feder verbunden. Es kann sogar besonders vorteilhaft sein_f wenn der Dichtungsring 6 zusätzlich auch mit den FührungskSrper 4 und/oder mit dee Bü-ackkörper 5 durch Vulkanisation fest heftend verbunden

üt Fig* Ij ist das Dichtungselement 2 in seiner entspannten Lage gezeichnet, wobei der Führungskörper 4 sich bereits in seiner unteren Endlage befindet. Wird aus dieser Lage ein SciLLLeasdruck- auf die Spindel 1 ausgeübt^ so wird bei stillstehendem Führungskörper 4 der Druckkörper 3 die Metallfeder¹

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5» die si eil dabei stärker· ausbaucht, spannen und gleichzeitig den Dlciitmiigsrlng durch FolTumenelef onnation radial gegen die Sitzfläche dies Ventilsitzes 8 pressen. Bas Ausbauchen der Feder 5 unterstützt diese Deformation des Gummiringes 6 im radialer Richtung. Ie Fig. 1 rechts Ist dieser Zustand des BichtungselesseiLtes 2, In welchem die Schraubenkopfschtilter \^rOE FüöTusgskörper 4 abgehoben ist, dargestellt.

Aufheben des SoMIessdrtscIies werden infolge der beldseltigen Aöstcltzang der- Feder 5 ss den starren Körpern J_f. 4 diese unter eatspreciiesiäer' KffoiarerforEKasg des Gummiringes 6 und Abheben desselben von Ventilsitz 8 zwangsläufig wieder anseinandsrcsaregt tesi sear· atick cSass« wean der Gumnilriiig 6 seine Elastizität etwas verlcren bat« Hs. die Ketallfeder 5 sich nur unter relativ grosses iSraftaafwanä spannen lässt_f Ist auoh els Flatters, des FuhrasgsIiSi^iars 4 praktisch ausgeschlossen _t in Gegensste eröws, zxl ßSi'sostsa iärsfüörungen,, bei welchen der untere an: Schraimsn&cpi: £^fllsg@näe Abstützkörper dss Dlchtun'gselesisEces σκγγ üfesr äea gyiz^ielsstlsoheii Dichtungsring mit den. oosres SruofckSrpsr- in rerffindun^ steht _Q

Wie gezeigt j, Ist nur- die uster® EssäkatLte des Gummiringes 6 in seiner ©atEp^iiiter Sshüesslsee (Ilnfes is, FIg. 1} mit der Eegelfläshs äss Teatilsltses ε crSsiiff* wisrend die konische Hantelfläclis dss DI^itungErlng'SS mi£ hesaalsrs seine öbsrs Raalkante gegenüber eier- Sltsfläslis- stwas sixröckgesetzt ist« Erst die unter- ScMlessorsiS erfGlgenle TölumendeformatiöE bringt äen Dichtungsring ni£t der¹ Sitzfläche In Berührung« WeISTi₁ wie erwähnt», auch dl© sfesr© und untere Stirnfläche 6a_f 6b des Dichtungsringes 6 Eilt aeii sugeoröneten Stirnflächen 3ε, 4b der Körper 3» 4 festhaftend verbunden sind_s Ist eine z.B. alterußgsbedlngte ¥ersetzung der äusseren Randkanten des Dichtungsringes gegenüber diesen Körpern unmöglich. Bainit Ist gewährleistetr dass die untere Eandkaiite des Sichtungsringes beim Scbliessen des ¥en,tils söfoJife Ia Ihre Bich-

tungslage bezüglich der Sitzfläche kommt, und dass anderseits keine Beschädigung des Dichtungsringes im Bereich der oberen Randkante durch Quetscherscheinungen auftreten kann.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante, in der zur Fig. 1 analoge Teile mit analogen Bezugszeichen versehen sind, ist die ringförmige Metallfeder 15 im Axialschnitt teilzylindrisch ausgebaucht, besitzt also keine zylindrischen Randpartien; ihre beiden gegen den Schraubenschaft 17a anliegenden Stir.nränder 15b stützen sich direkt an der konkaven unteren Stirnfläche 13a des Druckkörpers 13 bzw. an der ebenen oberen Stirnfläche 14b des Führungskörpers 14 ab. Im übrigen gilt hier das im Zusammenhang mit dem Beispiel nach Fig. 1 Gesagte, insbesonders auch bezüglich Haftverbund des Gummiringes 16 mit der Metallfeder 15 bzw. mit den Körpern 13 und/oder 14; auch die Wirkungsweise ist analog.

Ss versteht sich, dass bei beiden vorbeschriebenen Ausführungen die mit dem Bummiring 6 bzw. 16 zusammenwirkenden Körperflächen 3a bzw. 13a (und die zugeordneten Flächen 6a bzw. 16a) statt konisch auch eben sein könnten, während die Führungskörperfläche 4b bzw. 14b (und die ihr zugeordnete Dichtungsfläche 6b bzw. 16b) entsprechend konisch ausgebildet sein könnte; alle diese Flächen könnten auch durchwegs ebene Radialflächen sein. Ebenso wäre es möglich, den Druckkörper 3 bzw. 13 einstückig mit der Spindel 1 bzw. 11 auszuführen; in diesem Fall ist natürlich der Gummiring 6 bzw. 16 nicht festhaftend mit dem Druckkörper verbunden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel (auch hier sind analoge Teile mit analogen Bezugszeichen versehen) ist der Druckkörper 23 an seiner Unterseite mit einem äusseren, gegen den Aussenrand 25b einer relativ flachen tellerförmigen Ringscheibenfeder 25 anliegenden axialen Ringflansch 23a versehen, während die radial innere Randpartie 25b der Feder 25 auf einer den

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Schraubenschaft 27a umschliessenden Nabe 24b des starren Führungskörpers 24 aufliegt. In dem zwischen Feder 25 und Führungskörper 24 liegenden Raum ist der Dichtungsring 26 angeordnet, dessen obere Stirnfläche E6a festhaftend mit der Scheibenfeder 25 verbunden ist. Zweckmässig ist aber der Dichtungsring 26 auch mit den angrenzenden Flächen des Führungskörpers 24 bzw. dessen Nabe $4a z.B. durch Vulkanisation festhaftend verbunden. Ausserdem ist hier der Führungskörper 24 mittels eines O-Ringes 29 gegenüber dem Schraubenschaft 27a abgedichtet.

In Fig. 3 ist links das entspannte Dichtungselement 22 mit in Schliesslage befindlichem Führungskörper 24 gezeigt. In dieser Lage liegt auch hier der Dichtungsring 26 nur mit seiner Unterkante bündig an der Sitzfläche an, während die konische Mantelfläche des Dichtungsringes etwas zurückgesetzt ifit. Wird über die Spindel 21 der Schliessdruck erzeugt, wird durch den Ringflansch 23a die Scheibenfeder 25 gespannt, was eine Volumendeformation des Dichtungsringes 26 und damit ein Anpressen seiner Mantelfläche an die Sitzfläche zur Folge hat, wie dies in ¹^Xg. 3 rechts gezeigt ist. Aufheben des Schliessdruckes hat auch hier ein Entspannen der Feder 25 und damit eine zwangsläufige Rückführung des Dichtungsringes 26 in seine Ausgangsform zur Folge. Wie Fig. 3 zeigt, ist dort die konische Sitzfläche des Ventilsitzes 28 bis zur oberen Stirnfläche des letzteren geführt; es kann aber auch vorteilhaft sein, die obere Randpartie des Sitzes 8 bs4% innen zylindrisch auszubilden und zwischen dem zylindrischen Aussenumfang des Teils 23 und dieser Randpartie nur einen relativ engen Ringspalt zu belassen? fcti diesem Zweck kann der Teil 23 über den Dichtungsring 26 leicht vorstehend sein. Damit kann die Geräuscharmut verbessert werden.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ventilen die sich an den starren Druck- bzw. Führungskörpern abstützende Metallfeder Rohr- oder Scheibenform besitzt, ist diese Feder beim

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Beispiel nach Fig. 4 als den Schraubenschaft 37a umschliessende Schraubenfeder 35 ausgebildet. Im übrigen sind auch hier analoge Teile mit analogen Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zu den Beispielen nach Fig. 1 bis 3 ist hier die Feder 35 natürlich nicht mit dem Dichtungsring festhaftend verbunden, und der die untere Abstützung der Feder 35 übernehmende Nabenteil 34b des Führungskörpers 34 ist mit diesem nicht einstückig ausgebildet. Da beim Schliessen bzw. beim Oeffnen des Ventils der Druckkörper 35, der bündig gegen die obere Stirnfläche 36a des Dichtungsringes 36 anliegt (und mit dieser festhaftend verbunden sein kann), längs des Nabenteils 34b verschoben wird, darf der Dichtungsring 36 hier nicht festhaftend mit dem Nabenteil 34b verbunden sein, um ein Abscheren des Gummiringes vom Nabenteil zu verhindern. Zweckmassig ist deshalb der Dichtungsring 36 nur mit dem Führungskörper 34 und eventuell auch mit dem Druckkörper 33 festhaftend verbunden« Wie leicht ersichtlich, bewirkt auch hier die unter Schliessdruck sich spannende Feder beim Aufheben des Schliessdruckes zwangsläufig ein Auseinanäerbev/egen von Druckkörper 33 und Führungskörper 34 und ermöglicht damit eine Rückdeformation des Dichtungsringes 36.

Die in Fig. 5 gezeigte Variante ist eine Kombination der Bauart nach Fig. 3 mit jener nach Fig«, 4, indem hier zwischen Druckkörper 43 und Dichtungsring 46 eine als zusätzliches Federelement wirkende Ringscheibe 55 vorgesehen ist, die einerseits festhaftend am Dichtungsring 46 bündig anliegt und gegsn deren oberen Innenrand der relativ schmal gehaltene Druckkörper 43 anliegt. Unter Schliesskraftwirkung wird somit nicht nur die Feder 45 gespannt, sondern auch die Ringscheibe 55 wird sich etwas elastisch deformieren und dabei gleichzeitig eine entsprechende Deformation des Dichtungsringes 46 bewirken. Die Feder 45 aber, die sich beiderends an starren Körpern abstützt, wird bei Aufheben der Schliesskraft automatisch Druck-

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körper und Führungskörper wieder auseinanderbewegt und die Rückdeformation des Dichtungsringes ermöglichen.

Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, dass die beschriebenen Absperr- und Regelventile nicht nur einfach im Aufbau, sondern auch wenig störanfällig sind und geräuscharm arbeiten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Absperr- und Regelventil mit konischem Dichtelement, das am freien Ende der Ventilspindel (l) befestigt ist und das mindestens aus einem starren Führungsteil (4) und einem mit dem letzteren verbundenen gummielastisehen Dichtungsteil (6) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Führungsteil im Sinne der axialen Dekompression des Dichtungsteils belastende Metallfeder (5) vorgesehen ist, die einerseits am an dem dem Ventilsitz (8) angepassten Führungsteil (4) und anderseits an einem starren Schliessdruck-Uebertragungsteil (9) der Ventilspindel abgestützt ist.
2. Absperr- und Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (2, 12) eine, wenigstens in ihrer Mittelpartie (5a, 15) ausgebauchte Ringfeder ist, die den Schaft (7a, 17a) der das Dichtungselement an der Spindel (1, 11) fixierende Schraube (7, 17) umschliesst und mit ihrem einen Stirnrand am Druckkörper (3, 13) und mit ihrem andern Stirnrand am Führungskörper (4, 14) abgestützt ist, wobei der die Feder umschliessende, z.B. aus Gummi bestehende, Dichtungsring (6, 16) festhaftend, z.B. durch Vulkanisation, mit der Feder verbunden ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6, 16) zusätzlich und aussen bündig mit dem Druckkörper (3, 13) und/oder am Führungskörper festhaftend verbunden ist.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (5) mit zylindrischen Stirnrandpartien (5b) an den beiden starren Körpern (3»4) abgestützt ist.

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5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (25) eine flache Ringscheibe ist, gegen deren Aussenrand (25b) ein axialer Aussenflansch (23a) des Druckkörpers (23) anliegt, während der Innenrand (25b) der Ringscheibe auf einer wabe (24b) aufliegt, wobei der die Wabe (24b) uraschliessende und bündig am ttihrungskörper (24) anliegende Dichtungsring (26) bündig und festhaftend mit der Federunterseite verbunden ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (26) auch mit den anliegenden Flächen des Führungskörpers (24) und dessen Wabe (24b) festhaftend verbunden ist.
7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine den Schaft ( 37a, 47a) einer das Dichtungselement an der Spindel fixierenden Schraube (37, 47) umschliessende Schraubenfeder (35, 45) ist, die sich einerends direkt oder über den Druckkörper an der Spindel und andernends an einem Nabenstück (34b, 44b) des Führungskörpers (34, 44) abstützt, wobei der das Nabenstück lose umschliessende Dichtungsring (36, 46) mit seiner untern Stirnfläche mit dem Führungsstück (34, 44) und/der mit seiner oberen Stirnfläche mit dem Druckkörper (33) bzw. einer gegen diesen anliegenden Ringscheibe (55) festhaftend verbunden ist.

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