DE3829506A1 - Absperrventil, insbesondere regelabsperrventil, fuer rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Absperrventile, insbesondere ein Regel­ absperrventil, für Rohrleitungen mit druckfestem Gehäuse mit zumindest einem einlaßseitigen und einem auslaßseitigen Rohr­ anschlußelement, verstellbarem Ventilelement und zumindest einem Ventilsitzelement, wobei das Ventilelement und das Ventil­ sitzelement aus Ingenieurkeramik bestehen. - Absperrventile meint im Rahmen der Erfindung auch Kugelhähne und Scheiben­ schieber. Regelabsperrventile sind solche, die in Regelkreisen arbeiten.

Absperrventile des beschriebenen Aufbaus haben sich bewährt (vgl. DE 37 24 100 und DE 37 31 754). In der Praxis beobachtet man jedoch, auch in Abhängigkeit von dem fluiden Medium, welches in der zugeordneten Rohrleitung geführt wird, ein Haften des Ventilelementes an dem Ventilsitzelement bzw. an den Ventilsitzelementen, insbesondere wenn das Ventilelement aus einer definierten Ruhestellung in eine andere definierte Stellung bewegt werden soll. Das gilt insbesondere dann, wenn die genannten Bauteile zur Verbesserung der Dichtwirkung läppend oder honend bearbeitet und mit extrem niedriger Ober­ flächenrauhigkeit sowie mit extrem niedrigen Passungstoleranzen in bezug auf Rundheit bzw. Ebenheit montiert werden. Die Ur­ sachen dieser Haftung sind wenig erforscht. Die Haftung stört insbesondere bei Regelventilen, weil sie bei Einleitung der Bewegungen des Ventilelementes verhältnismäßig große Stell­ kräfte und daher insgesamt entsprechend ausgelegte Stellmotoren und Stelltriebe erforderlich macht. Auch können die Stellkräfte so groß werden, daß die Ingenieurkeramik bricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Absperrventil so weiter auszubilden, daß eine störende Haftung des Ventilelementes an dem zugeordneten Ventilsitzelement bzw. an den zugeordneten Ventilsitzelementen nicht mehr eintritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Ventil­ element einerseits, das Ventilsitzelement andererseits aus unterschiedlichen Werkstoffen der Ingenieurkeramik bestehen und die Werkstoffe haftkraftreduzierend gepaart sind. - Die Er­ findung beruht auf der Erkenntnis, daß im Rahmen der bekannten Werkstoffe der Ingenieurkeramik Paarungen möglich sind, bei denen die eingangs beschriebene und sonst störende Haftung prak­ tisch nicht mehr auftritt. Das gilt, werkstoffmäßig ausgedrückt, insbesondere dann, wenn die gepaarten Werkstoffe einerseits oxidische, andererseits karbidische oder nitridische Werkstoffe sind. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die gepaarten Werkstoffe unterschiedliche Härten aufweisen. Mehr phänomeno­ logisch ausgedrückt ist festzustellen, daß die störende Haftung dadurch reduziert werden kann, daß die gepaarte Werkstoffe unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten und/oder unterschied­ liche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen. - Besonders be­ währt haben sich die Paarungen, die sich aus den Ansprüchen 5 und 6 ergeben. Als Werkstoffpaarungen sind aber auch möglich
ZrOSiCZrO,
ZrOSi₃N₄ZrO.

Möglich sind außerdem in der Keramik Mischungen von Al₂O₃ mit ZrO und gegebenenfalls weiteren Beigaben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er­ läutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperr­ ventil in der Ausführungsform als Kugelhahn,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Absperr­ ventil in der Ausführungsform als Scheibenschieber und

Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 aus Richtung des Pfeiles A bei in Öffnungsstellung befindlichem Ventilelement.

Der in Fig. 1 dargestellte Kugelhahn wird in der angegebenen Pfeilrichtung von einem gasförmigen oder flüssigen Medium durch­ strömt. Zum grundsätzlichen Aufbau des Kugelhahns gehören ein druckfestes Gehäuse 1 mit einem einlaßseitigen sowie einem aus­ laßseitigen Rohranschlußelement 2, 3, eine Ventilkugel 4 aus Ingenieurkeramik, ein aus Sitzringen 5, 6 gebildeter Ventil­ sitz 7 sowie eine Betätigungswelle 8, die durch eine Wellen­ dichtung 9 des Gehäuses 1 geführt und an die Ventilkugel 4 an­ geschlossen ist. Die Sitzringe 5, 6 sind am Gehäuse 1 dichtend zwischen den Rohranschlußelementen 2, 3 eingespannt und liegen unter elastischer Vorspannung an der Ventilkugel 4 an.

Der am einlaßseitigen Rohranschlußelement 2 angeordnete ein­ laßseitige Sitzring 5 besteht aus einem nachgiebigen Dichtungs­ werkstoff, beispielsweise aus einem Polyurethan, Polytetrafluor­ äthylen, Viton oder einem ähnlichen Werkstoff, er könnte aber ebenfalls aus Ingenieurkeramik bestehen. Der am auslaßseitigen Rohranschlußelement 3 angeordnete auslaßseitige Sitzring 6 besteht jedenfalls aus Ingenieurkeramik und ist unter Zwischen­ schaltung einer Dichtung 10 in das Gehäuse eingesetzt sowie an dem auslaßseitigen Rohranschlußelement 3 federnd abgestützt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dichtung 10 zugleich als elastisches Element ausgebildet und stellt somit Dichtungselement und Federelement dar.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 handelt es sich um einen Scheibenschieber. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein druckfestes Gehäuse 11 mit vorderem Gehäusedeckel 12 und rückwärtigem Gehäusedeckel 13, ein aus zwei Dichtungs­ scheiben 14 a, 14 b bestehender Ventilsitz 15, darin beweglich gehaltenem Absperrelement 16 in Form einer Schieberplatte sowie ein durch eine Wellendichtung 17 des Gehäuses 11 hindurchge­ führtes Betätigungselement 18 für die Schieberplatte 16. Das Gehäuse 11 ist mit drei Rohranschlußöffnungen 19, 20 ausge­ bildet, der Ventilsitz 15 weist zugeordnete Anschlußbohrungen 21 auf und das Absperrelement 16 besitzt eine Durchgangsbohrung 22. Die Anordnung ist so getroffen, daß zwei Rohranschluß­ öffnungen 19 wechselweise mit der dritten Rohranschlußöffnung 20 unter Bildung eines Durchgangskanals verbindbar sind. Die Anschlußbohrungen 21 der Dichtungsscheiben 14 sind in einem Steuerabstand A angeordnet, der größer ist als der Durchmesser D der Durchgangsbohrung 22 der Schieberplatte 16. Dadurch kann das Absperrelement 16 eine weitere Steuerstellung, die in Fig. 2 dargestellt ist, einnehmen, in der die Rohranschlußöffnungen 19, 20 gegeneinander abgedichtet sind. - Die Dichtungsscheiben 14 a, 14 b sowie die Schieberplatte 16 bestehen aus Ingenieur­ keramik.

Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 11 zweiteilig ausge­ bildet. Der vordere Gehäusedeckel 12 sowie der rückwärtige Ge­ häusedeckel 13 sind unter Zwischenschaltung einer Deckeldich­ tung 23 miteinander verschraubt. Die Dichtungsscheiben 14 a, 14 b sind identisch ausgebildet. Der vordere Gehäusedeckel 12 weist einen Sammelraum 24 auf, der an die Rohranschlußöffnung 20 angrenzt und von den Bohrungen 25 zu den Anschlußbohrungen 21 der Dichtungsscheibe 14 a abgehen. Der rückwärtige Gehäuse­ deckel 13 ist mit Strömungskanälen 26 ausgerüstet, welche die Anschlußbohrungen 21 der Dichtungsscheibe 14 b mit einer zuge­ ordneten Rohranschlußöffnung 19 verbinden. Die Strömungsquer­ schnitte der Bohrungen 25 des vorderen Gehäusedeckels 12 und der Strömungskanäle 26 im rückwärtigen Gehäusedeckel 13 sind gleichgroß. Man entnimmt der Fig. 2, daß die Strömungskanäle 26 im rückwärtigen Gehäusedeckel 13 so angeordnet sind, daß die Rohranschlußöffnungen 19 einen für den Anschluß von Rohr­ leitungen erforderlichen Abstand B aufweisen. Wie in Fig. 3 angedeutet, sind die Gehäusedeckel 12, 13 mit Dichtungsflächen ausgebildet und können genormte Rohrflansche 27 angeschlossen werden.

Die Dichtungsscheiben 14 a, 14 b sind an elastomeren Gehäuse­ dichtungen 28 abgestützt und liegen mit entsprechender Dicht­ kraft an der Schieberplatte 16 an. Die elastomeren Gehäuse­ dichtungen 28 umschließen jeweils eine zugeordnete Anschluß­ bohrung 21 ringförmig. Vorzugsweise werden O-Ringdichtungen mit rundem oder quadratischem Querschnitt eingesetzt. Der Steuerabstand A zwischen den Anschlußbohrungen 21 ist mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser D der Durchgangsbohrung 22 in der Schieberplatte 16. Das Betätigungselement 18 ist mittels einer Kupplung 29 an eine Hubvorrichtung 30 angeschlossen.

Bei allen Ausführungsformen bestehen das Ventilelement 4 bzw. 16 einerseits, die Sitzelemente 5, 6 bzw. 14 a und 14 b anderer­ seits aus unterschiedlichen Werkstoffen der Ingenieurkeramik. Sie sind haftkraftreduzierend gepaart.

Claims (6)

1. Absperrventil, insbesondere Regelabsperrventil, für Rohr­ leitungen mit
druckfestem Gehäuse mit zumindest einem einlaßseitigen und einem auslaßseitigen Rohranschlußelement,
verstellbarem Ventilelement und
zumindest einem Ventilsitzelement,
wobei das Ventilelement und das Ventilsitzelement aus Ingenieur­ keramik bestehen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventilelement einerseits, das Ventilsitzelement andererseits aus unterschiedlichen Werkstoffen der Ingenieur­ keramik bestehen und die Werkstoffe haftkraftreduzierend ge­ paart sind.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gepaarten Werkstoffe einerseits oxidische Werkstoffe und andererseits karbidische und/oder nitridische Werkstoffe sind.

3. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gepaarten Werkstoffe unterschiedliche Härten aufweisen.

4. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gepaarten Werkstoffe unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten und/oder elektrische Leitfähigkeiten aufweisen.

5. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Aus­ führungsform mit zwei Ventilsitzelementen (VS) und einem da­ zwischen angeordneten Ventilelement (VE) gekennzeichnet durch die Paarungen

6. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Aus­ führungsform mit einem Ventilsitzelement (VS) und einem Ventil­ element (VE), gekennzeichnet durch die Paarungen: (VE) (VS) ZrO Al₂O₃ Al₂O₃ SiC Al₂O₃ Si₃N₄ SiC Al₂O₃