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Stellventil
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Die Erfindung betrifft ein Stellventil mit einem Ventilkörper, der
aus einem die Kennlinie des Ventiles bestimmenden Drosselkörper und einem Dichtflansch
zusammengesetzt ist, der einen, den Drosselkörper nach außen überragenden und mit
einem Dichtring versehenen Dichtkragen zum Aufsetzen auf einen Ventilsitz bildet.
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Stellventile dieser Art sind bekannt. Der Ventilkörper besteht dabei
in der Regel aus einem die Kennlinie bestimmenden Parabolkörper, der mit einem axialen
Fortsatz in einer Führungsbüchse gehalten ist und auf der von dem Fortsatz abgewandten
breiteren Seite mit einem Schraubbolzen versehen ist, der in ein entsprechendes
Gewinde eines Dichtflansches eingeschraubt und dort verstiftet ist. Der Dichtflansch
selber geht in eine axial verlaufende Stange über, an der die Betätigungskraft für
das Ventil angreift. Zwischen Dichtflansch und dem oberen Teil des Parabolkörpers
ist eine nur von dem Schraubbolzen durchdrungene Dichtscheibe eingelegt, die mit
einer Dichtkante an einer gesonderten Sitzbuchse des Ventilsitzes zusammenwirkt.
Diese Stellventile können daher ein bestimmtes Regelverhalten des durchströmenden
Mediums gewährleisten und sollen als Sicherheitsabsperreinrichtung dienen, wenn
beispielsweise der Steuerdruck für den Antrieb ausfällt. Zu diesem Zweck wird dann
der Ventilkörper über eine federbeaufschlagte Membrananordnung in die Verschlußstellung
gedrückt, in der der Außenrand der Dichtscheibe unter Verformung
auf
der Dichtkante des Ventilsitzes aufsitzt.
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Stellventile dieser Art weisen den nachteil auf, daß die Sitzbuchse
nur mit verhältnismäßig großem Aufwand im Ventilgehäuse montiert werden kann, da
sie in der Regel aus der entgegengesetzten Richtung zu der eingeschraubt werden
muß, in der der Parabolkörper in das Gehäuse eingesetzt wird. Die Dichtfläche dieser
Steliventile ist außerdem verhältnismäßig groß, so daß hohe Federkräfte vorgesehen
sein müssen, um für den Notfall den Gegendruck des Mediums zum Zweck des Abschließens
des Ventiles überwinden zu können. Es hat sich auch gezeigt, daß die Dichteigenschaften
der Dichtscheibe selber nachlassen, insbesondere bei häufigen Schließvorgängen,
was auf die bei jedem Schließvorgang erfolgende starke Verformung des Dichtmateriales
durch die Schließkräfte zurückzuführen ist. Schließlich tritt auch im Bereich des
Schraubgewindes des Befestigungsbolzensdes Parabolkörpers eine Undichtheit auf,
insbesondere dann, wenn die Dichtwirkung der Dichtscheibe nachgelassen hat.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Ventilkörper eines
Stellventiles so auszubilden, daß diese nachteile vermieden werden und daß vor allem
Alterungserscheinungen des Dichtmateriales weitgehend ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Dichtring in eine Nut im Dichtflansch
eingesetzt ist, deren Außenwand niedriger ist als ihre Innenwand und daß der Ventilsitz
eine Ringfläche aufweist, deren äußere Begrenzung größer als der Außendurchmesser
des Dichtkragens ist. Durch diese Ausgestaltung wird ein metallischer Anschlag für
die Verformung des Dichtmateriales geschaffen, der so ausgelegt sein kann, daß zwar
die notwendige Dichtwirkung erzielt wird, daß aber eine übermäßige Verformung mit
der Folge einer frühzeitigen Alterung oder eines frühzeitigen Verschleißes des Dichtmateriales
ausgeschlossen wird.
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Die erfidungsgemäße Hergestalltung weist weiter den großen Vorteil
auf, daß sich die als Dichtfläche dienende Ringfläche im Ventilsitz vertieft in
einer Buchse anordnet. Lüft, so daß diese von der gleichen Seite aus eingeschraubt
werden kann, von der aus nach der Parabolkörper in das Ventilgehäuse eingesetzt
wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ergibt
sich, wenn der Drosselkörper die Nut teilweise überdeckt.
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Dadurch wird nämlich bei geeigneter wahl der Abmessungen die Dichtfläche
sehr klein gehalten, so daß sich damit auch die überwindende Schließkraft des Mediums
verringert. Gleichzeitig kann ein gutter halt für den Dichtring erzielt werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der Drosselkörper auf eine fest mit
dem Dichtflansch verbundene Achse aufgeschrumpft ist, die zweckmäßig aus einem Stück
mit dem Dichtflansch besteht. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß keine
Unsichtigkeiten am Gewinde und Sicherungsstift auftreten können, wie das bei den
bekannten bauarten der Fall war. Auch eine Mittigkeitsabweichung wird durch die
Schrumpfverbindung unterbunden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen
Längsschnitt durch ein Stellventil gemäß der Erfindung, wobei der Antrieb für den
Ventilkörper nicht gezeigt ist, Fig. 2 eine vergrößerte und schematische Darstellung
des erfindungsgemäß vorgesehenen Ventilkörpers in der Schließstellung und Fig. 3
den Ventilkörper der Fig. 2 in der geöffneten Stellung.
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in der Fig. 1 ist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Einlaßflansch 2 und
einem Auslauflansch 3 gezeigt, das zu einem Stellventil gehört, mit dem die von
der Eingangsseite zur Ausgangsseite strömende Menge geregelt und ein vollständiger
Abschluß erreicht werden kann. Das geschieht dadurch, daß ein Ventilkörper 4 axial
gegenüber einer Ventilsitzhülse 5 verstellt wird, die in eine Zwischenwandung 6
des Ventilgehäuses 1 von oben her eingeschraubt ist. fler Ventilkörper 4 ist in
Ventilgehäuse 1 einmal ueber eine Ventilspindel 7 geführt, die an ihrem unteren
Ende in eine Aufnahme eines Achsstummels 8 hereinragt und durch einen quer verlaufenden
stift ') gehalten ist und zum anderen durch eine axiale Verlängerungsstange 10,
die nach unten ragt und in einer Führungsbüchse 11 in einem Abschlußdeckel 12 geführt
ist. Der Verschlußdeckel 12 ist zur Erzielung der notwendigen Dichtheit des Ventilgehäuses
1 iiber Schraubbolzen und llutteril 13 auf einen unteren Abschlußflansch 14 des
Ventilgehäuses 1 aufgesetzt. Gegenüber dem Flansch 14 liegt ein oberer Flansch 15
des Ventilgehäuses, auf den ebenfalls ein Deckel 16 über Schraubbolzen 17 und Muttern
18 gehalten ist, der an seinem unteren in das Ventilgehäuse 1 hereinragenden Absatz
19 mit einer Hülse 20 zur Führung des Achsbolzens 8 versehen ist und an dem eine
Stopfbuchse 21 angeschweißt ist, die oben einmal in eine Dichthülse 22 mit zwei
Dichtringen und zum anderen in Führungsarme 23 übergeht, an denen beispielsweise
eine Skala 24 zur Anzeige der Stellung der Ventilspindel 7 und des Ventilkörpers
4 angebracht werden kann, die mit einem zwischen die Ventilspindel 7 unn eine Antriebs
stange 24 angeflanschten Zeiger 25 zusammenwirkt. Die Arme 23 dienen auch zur Halterung
des nicht gezeigten Antriebes für die Stange 24, der in bekannter Weise aus einem
pneumatisch betriebenen Membranantrieb mit Rückstellfedern bestehen kann, welche
dafür sorgen, daß die Ventilspindel 7 und der Ventilkörper 4 die in der Fig. 1 gezeigte
Verschlußstellung einnehmen, wenn der pneumatische Steuer- und Regelantrieb für
die gegen diese Feder wirkende Membran ausgefallen ist, oder wenn die Schließstellung
angefahren werden soll.
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Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht auf den Antrieb.
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Die in einzelnen näher aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, ist der
Ventilkörper 4 aus einem parabolförmig aufgebauten Drosselkörper 26 und einem Dichtflansch
27 aufgebaut, der nach oben in den Achsstummel 8 einteilig übergeht und nach unten
mit einem axial zur Ventilspindel 7 und zum gesamten Ventilkörper 4 verlaufenden
zylindrischen Ansatz 28 versehen ist, der dann in die Verlängerung 10 übergeht.
Der Dichtflansch 27 steht nach außen über den Umfang des Drosselkörpers 26 über
und bildet dort einen Dichtkragen 29, der mit einer Dichtfläche 30 an der Ventilsitzbuchse
5 zusammenarbeitet. Der Dichtflansch 27 ist mit einer ringförmigen Nut 31 versehen,
deren äußere Wand 33 niedriger ist als der innere wandteil 54, der von einer Ringfläche
des Dichtflansches 27 gebildet ist, an der die obere Fläche des Drosselkörpers ar;
anliegt. In die Nut 51 ist ein Dichtring 32 eingelegt, der aus elastischem Dichtungsmaterial,
beispielsweise aus Kunststoffen, die für bestimmte Temperaturbereiche ausgelegt
sind, aber auch aus Sondermaterialien, wie blei oder Kupfer o.dgl. bestehen kann.
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Vorzugsweise werden allerdings elastische Materialien eingesetzt.
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Dieser Dichtring 32 wird in der Nut dadurch gehalten, daß er von dem
Drosselkörper 26 in die iuut gedrückt wird, der zu diesem Zweck die Nut teilweise
überdeckt. Die Dichtfläche selbst wird dadurch ausschließlich über den geringen,
über die Außenkontur des Drosselkörpers 26 vorstehenden Ringabschnitt gebildet,
der zum Teil aus dem Dichtring 52 uiid zum anderen i'eil aus der Außenwand 33 der
Nut 31 besteht. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, daß die Dichtfläche 30 ihre
äußere Begrenzung an einem Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser
des äußeren Teiles der Wand 55, so daß, wie aus Fig. 2 hervorgeht, der üichtflansch
27 mit seinem gesamten Umfang in eine Vertiefung in der Sitzbuchse 5 hereingedrückt
werden kann, bis er mit der Wand 55 auf der Sitzfläche 30 aufsitzt. In dieser Lage
tritt eine definitive Verformung des Dichtringes 32 ein, die begrenzt ist durch
den metallischen Anschlag der Wand 33. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf,
daA die Verformung und damit die Beanspruchung
des Dichtringes
32 begrenzt und vorherbestimmbar ist und nicht durch die Federrückstellkräfte o.dgl.
ein Ausmaß annehmen kann, das zu einem vorzeitigen Verschleiß und damit zu vorzeitiger
Undichtheit des Sitzer führen kann.
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Jer Drosselkörper 26 ist im Ausführungsbeispiel in besonders vorteilhafter
weise auf den Ansatz 28 aufgeschrumpft. in diesem Zweck wurde er vorher erwärmt.
Nach dem Abkühlen sitzt der Drosselkörper 2t in bekannter weise fest Und dicht an
dem Jichtflansch 27, so das ein einheitlicher Ventilkörper entsteht. Es hat sich
gezeigt, daß der so aufgebaute Ventilkörper auch nach vielen Lastwechseln, beispielsweise
nach 100000 Lastwechsels, noch die volle Dichtfähigkeit bei einen Druck von 40 bar
aufgewiesen hat. Es ist daher zu erwarten, daß in der Praxis ein Auswechseln des
Dichtringes 32 nicht oder nur ganz selten notwendig wird. Das ist möglich, indem
der Drosselkörper 26 wieder erwärmt wird (beispielsweise auf 200°) und dann abgezogen
werde kann.
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Nach dem Einlegen eines neuen Dichtringes 32 kann dieser parabolförmige
Drosselkörper 26 durch Erwärmen wieder aufgeschrumpft werden.
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Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Ausbildung der Sitzbuchse
5 weist den Vortei. auf, daß die Dichtfläche 50 selbst durch ihre Anordnung im Innere
der Buchse 5 geschützt ist, so daß es möglich wird, die Buchse an ihrem oberen kand
mit Angriffsstellen für Werkzeuge zu versehen, so daß sie von obe her in die Trenn
wand 6 des Gehäuses 1 einge-setzt werden kann; von einer Richtung aus also, in der
auch der Ventilkörper 4 bei der Montage eingeführt wird. Es wird nicht notwendig,
den unteren Deckel 12 geöffnet zu halten und das Ventilgehäuse bei der Montage zu
drehen, wie das bei bekannten Bauarten wegen des von der Unterseite her notwendigen
Einbaues der witzbuchse erforderlich war. Durch die Erfindung wird somit ein Stellventil
geschaffen, da-s eine hohe Lebensdauer mit einer großen Dichtsicherheit verbindet
und das auch den Vorteil eines relativ einfachen Aufbaues und einer ein
fachen
Montage aufweist. Dadurch, daß der Dichtflansch 27 auferdem mit dem Achsbolzenteil
8 aus einem Stück besteht und aus einem Stück mit dem Ansatz 28 hergestellt ist,
entfallen auch Probleme, die durch das Undidjtwerden eines Verbindungsgewindes zwischen
dem Teil 27 und dem Teil 26 hervorgerufen werden könnten.
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L e e r s e i t e