DE3214995A1 - Ventil, insbesondere fuer aggressive medien - Google Patents

Description

• Ventil, insbesondere für aggressive Medien
• Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für aggressive Medien, bestehend aus einem steuerbaren Ventilkörper mit einer Dichtplatte, die federbeaufschlagt über ein mittig an ihr angreifendes Druckelement gegen einen flachen Dichtsitz mit einer ringförmigen Dichtfläche gedrückt ist.
• Ventile dieser Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise als Elektromagnetventile ausgebildet, für Kaffee- oder Espressoautomaten eingesetzt, wo Dampf einer das Kaffeepulver enthaltenden Kammer gesteuert zugeführt werden soll. Ventile dieser Art können aber auch in der chemischen Industrie o.dgl. verwendet werden, wo Säure oder Laugen dosiert ab- oder zugefüllt werden sollen. Um hier einen Verschleiß und ein vorzeitiges Undichtwerden des Ventiles zu vermeiden, wird ein Flachsitzventil verwendet, das zum einen aus einer Rubin-Dichtplatte und einer dieser Platte zugeordneten ringförmigen Dichtfläche besteht, die natürlich ebenfalls aus einem gegen die aggressiven Medien beständigen Material hergestellt ist. Um bei einer solchen Bauart eine einwandfreie Abdichtung des Ventilsitzes mit der Rubin-Platte zu erzielen, ist es notwendig, die an der Rubin-Platte anliegende Dichtfläche sehr fein und genau zu bearbeiten. Die Dichtfläche muß in der Regel geläppt werden.
• Nachteilig sind daher die relativ hohen Herstellungskosten.
• Solche Ventilsitze sind wegen der benötigten exakten ebenen Dichtfläche auch relativ schmutzempfindlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für aggressive Medien so auszugestalten, daß die Herstellung einfacher und die Schmutzempfindlichkeit geringer wird.
• Die Erfindung besteht bei einem Ventil der eingangs genannten Art darin, daß die Dichtplatte als ein unter der Federkraft elastisch durchgebogenes Dichtplättchen ausgebildet ist und dem Druckelement ein dessen Hub begrenzender und bei abgehobenem Ventilkörper die Federkraft aufnehmender Anschlag am Ventilkörper zugeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung tritt an die Stelle der ebenen Dichtfläche der Rubin-Platte und deren Flächenberührung mit dem Dichtrand des Ventilsitzes ein gewölbter Dichtkörper, der sich somit nicht ausschließlich an der stirnseitigen Dichtfläche des Randes eines Ventilsitzes, sondern nach dessen Innenseite verlagert an diesen anlegt, so daß eine linienförmige Dichtung eintritt. Da sich hier die Dichtwirkung durch die durch wesentlich höhere lokale Flächenpressungen ergebende Verformung einstellt, ist es nicht notwendig, Dichtflächen mit einer so hohen Genauigkeit zu bearbeiten, wie das bei den bekannten Bauarten der Fall war. Trotzdem kann die an sich vorteilhafte Bauweise der eingangs genannten Ventile beibehalten werden, und es wird auch möglich, beispielsweise bei Verwendung entsprechender Stahlarten oder Kunststoffarten für das Dichtplättchen die gewünschte Säure- oder Chemikalienfestigkeit beizubehalten.
• Vorteilhaft ist es, wenn das Druckelement als ein im Ventil körper geführter kolbenartiger Gleitkörper mit einer dem Dichtplättchen zugewandten sphärischen Ausbuchtung ausgebildet ist und wenn der Gleitkörper als Führungskolben für eine Kugel ausgebildet ist, die in einer Sackbohrung im Führungskolben gehalten ist, deren Tiefe so auf den Durchmesser der Kugel abgestimmt wird, daß ein Teil der Kugel über den Führungskolben vorsteht, dessen untere Ringfläche dann mit einem Anschlagkragen am Ventilkörper zusammenwirkt. Diese Ausgestaltung gewährleistet, daß der Druck der Feder, der ständig über die Kugel auf das Dichtplättchen einwirkt, dieses nicht aus dem Ventilkörper herausdrückt, sondern nur einen bestimmten elastischen Verformungsgrad bewirkt, der gewünscht ist, um hier eine sphärische Dichtfläche zu erhalten.
• Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
• Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Elektromagnetventil, das als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und mit den erfindungsgemäßen Dichtplättchen ausgerüstet ist und Fig. 2 die vergrößerte Darstellung des hülsenförmigen Plungers des Elektromagnetventils der Fig. 1 mit den beiden erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtanordnungen.
• In der Fig. 1 ist ein als 3/2-Wege-Ventil ausgebildetes Elektromagnetventil gezeigt, das als Steuerventil für die Zufuhr von Dampf, beispielsweise zu einer Espresso-Maschine, ausgebildet ist. In dem mit den genormten Stromzufuhranschlüssen 1 und 2 versehenen Gehäuse 3 für den Spulenkörper, der nicht im einzelnen gezeigt ist, ist ein aus unmagnetischem Material bestehendes Rohr 4 eingesetzt, das über eine Anschlußverschraubung 5 im Spulengehäuse 3 gehalten wird. Dicht in das Rohr 4 ist von oben das untere Ende 6a eines Anschlußstutzens 6 eingesetzt, der ebenfalls über eine Mutter 7 fest mit dem Spulengehäuse 3 verbunden ist. Der Anschlußstutzen 6 weist in seinem Inneren eine Durchgangsbohrung 8 auf, die unten in einen ringförmigen, vom Teil 6a nach außen abstehenden Ventilsitz 9 mündet.
• Auf die untere Befestigungsmutter 5 ist außen ein Anschlußring 10 aufgeschraubt, der zum einen mit einer zentralen Zufuhröffnung 11 mit einem eingepreßten Ventilsitzkörper 13 und einem nach oben abstehenden, analog zum Kragen 9 ausgebildeten Sitzring 14 versehen ist. Der Anschlußring 10 weist außerdem noch eine weitere Anschlußbohrung 15 auf, die in den Raum 16 innerhalb des Ringes 10 mündet, in dem eine Andrückfeder 17 angeordnet ist. Die Andrückfeder 17 ist zwischen einem von dem unteren erweiterten Ende 4a und dem Ring 10 gehaltenen Ring 18 und einem Kragen 19 eines hülsenförmigen Plungers 20 gehalten und drückt somit das untere Ende des Plungers 20 gegen den Sitzring 14.
• Wie im einzelnen aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist in den hülsenförmigen Plunger 20 an beiden Enden je ein Führungsring 21 für einen Aufnahmekolben 22 eingepreßt, die jeweils im Inneren mit einer Sackbohrung 23 und einer in diese Sackbohrung eingesetzten Kugel 24 versehen sind. Die Länge der Sackbohrung ist dabei so bemessen, daß die Kugeln 24 jeweils mit einem Teil ihrer sphärischen Oberfläche über den Rand 25 des Aufnahmekolbens 22 hinausstehen.
• Jeder der beiden Führungsringe 21 besitzt an seinem äußeren Ende einen nach innen gerichteten Anschlagkragen 26, auf dem der Außenrand 1 des aus elastischem Material bestehenden Dichtplättchens 27 aufliegt. Im Inneren des Plungers 20 ist außerdem eine Druckfeder 28 gehalten, deren Enden jeweils leicht konisch zusammenlaufen und jeweils auf den AufnahmekoJben 22 drücken und diesen einschließlich der Kugeln 24 daher axial nach außen drücken, und zwar mit einer der Kraft der Druckfeder 28 entsprechenden Kraft. Durch diese Ausgestaltung werden die beiden Kugeln 24 jeweils zentrisch an die Dichtplättchen 27 angedrückt. Die Kraft der Feder 28 ist dabei so bemessen, daß sich die Dichtplättchen 27 elastisch nach außen wölben, und zwar entgegen der Darstellung in Fig. 2 gerade so weit, daß die Ränder 25 der Aufnahmekolben 22 ebenfalls am Außenrand des Dichtplättchens 27 und damit am Anschlagkragen 26 aufliegen. Ein weiteres Herausdrücken des Dichtplättchens 27 aus dem Führungsring 21 wird dadurch verhindert.
• Durch die elastische Auswölbung der beiden Dichtplättchen 27 ergibt sich jeweils am oberen und am unteren Ende des Plungers 20 ein zumindestens im Zentrum sphärische Dichtfläche, die von dem Dichtplättchen 27 gebildet wird. Diese sphärische Dichtfläche wirkt dann jeweils mit den.Sitzringen 9 bzw. 14 des in der Fig.
• 1 dargestellten Ventils zusammen. Es wird deutlich, daß damit keine flächige Auflagedichtwirkung auf dem Stirnrand der Ringe 9 bzw. 14 erzielt wird, sondern durch eine kreisförmige Linienberührung zwischen der sphärischen Außenfläche des durchgebogenen Dichtplättchens 27 und der Innenkante des Sitzringes 14 bzw.
• 9. Da wegen der kleinen Berührungsfläche große Flächenpressungen auftreten, wird sich im Bereich dieses Berührungsringes im Betrieb eine Dichtfläche ausbilden, ohne daß hierzu gesonderte Bearbeitungsvorgänge notwendig sind.
• Das Dichtplättchen 27 kann beispielsweise aus einem säure- oder laugenbeständigen Stahl, aber auch aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt sein.
• Das Ventil der Fig. 1 arbeitet mit dieser neuen Ausgestaltung wie folgt: In der in der Fig. 1 gezeigten Lage ist die Zufuhr von Dampf im Sinne des Pfeiles 30 gesperrt. Der Plunger 20 wird durch die Kraft der Feder 17 mit seinem unteren Dichtplättchen 27 an den Ring 14 gedrückt. Die beispielsweise zu dem das Kaffeepulver enthaltenden Raum führende Bohrung 15 ist über die Kammer 16, den Schlitz 29 auf der Außenseite des Plungers 20 und über den offenen Sitz 9 zu der Bohrung 8 entlüftet.
• Wird der Spulenkörper im Spulengehäuse 3 erregt, so wird der Plunger 20 gegen die Wirkung der Feder 17 nach oben gezogen, wo sein oberes Dichtplättchen 27 den Sitz 9 abschließt, während der untere Sitz 14 geöffnet wird, so daß nun Dampf im Sinne des Pfeiles 28 in den Raum 16 ein- und von dort durch die Bohrung 15 austreten kann. Beim Wegfall der Erregung nimmt der Plunger 20 wieder die in Fig. 1 gezeigte Lage ein. Das Arbeitsspiel kann sich wiederholen, je nach Beaufschlagung der Spule.
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Claims (7)

1. Ansprüche (1 ) Ventil, insbesondere für aggressive Medien, bestehend aus einem steuerbaren Ventilkörper mit einer Dichtplatte, die federbeaufschlagt über ein mittig an ihr angreifendes Druckelement gegen einen flachen Dichtsitz mit einer ringförmigen Dichtfläche gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte als ein unter der Federkraft elastisch durchgebogenes Dichtplättchen (27) ausgebildet ist und dem Druckelement (22) ein dessen Hub begrenzender und bei abgehobenem Ventilkörper (20) die Federkraft aufnehmender Anschlag (26) am Ventilkörper zugeordnet ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement als ein im Ventilkörper (20) geführter kolbenartiger Gleitkörper (22) mit einer dem Dichtplättchen (27) zugewandten sphärischen Ausbuchtung ausgebildet ist.
3. 3. Ventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper als Auanahmekolben (22) für eine Kugel (24) ausgebildet ist, die in einer Sackbohrung (23) gehalten ist, deren Tiefe so auf dem Durchmesser der Kugel (24) abgestimmt ist, daß ein Teil der Kugel über den Aufnahmekolben (22) vorsteht, dessen untere Ringfläche (25) mit einem Anschlagkragen (26) am Ventilkörper (20) zusammenwirkt.
4. 4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (20) rohrförmig ausgebildet ist und in seinem Inneren die Druckfeder (28) und mindestens an einem von deren beiden Enden angrenzend einen Aufnahmekolben (22) für eine Kugel (24) aufnimmt.
5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper als hülsenförmiger Plunger (20) eines Elektromagnetventils ausgebildet ist.
6. 6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den hülsenförmigen Plunger (20) mindestens an einem Ende ein Führungsring (21) für den Aufnahmekolben (22) eingesetzt ist, der an seinem zum Ende des Plungers (20) hinweisenden Rand den Anschlagkragen (26) aufweist.
7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand des Dichtplättchens (27) lose auf dem Anschlagkragen (26) aufliegt.