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Dokumentenidentifikation DE60218506T2 22.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001436535
Titel VERBESSERUNGEN AN EINEM VENTILKÖRPER UND DIESEN BETREFFEND
Anmelder CCI Valve Technology AB, Säffle, SE
Erfinder JACOBSSON, Sven-Ake, S-661 33 Säffle, SE
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 60218506
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.06.2002
EP-Aktenzeichen 027364181
WO-Anmeldetag 07.06.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/SE02/01112
WO-Veröffentlichungsnummer 2002101271
WO-Veröffentlichungsdatum 19.12.2002
EP-Offenlegungsdatum 14.07.2004
EP date of grant 28.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F16K 3/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F16K 3/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F16K 5/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilkörper zum Steuern eines ein Ventil durchströmenden Medienstroms, wobei das Ventil ein Ventilgehäuse aufweist, in dem der Ventilköper, der mindestens eine Dichtung zum abdichtenden Zusammenwirken mit dem Ventilgehäuse oder, falls zweckdienlich, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneter Käfig aufweist, mittels einer Spindel in Richtung eines Ventilsitzes in dem Ventil und zurück axial verschiebbar ist.

Ein Ventilkörper gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus dem Dokument GB-A-2 033 549 bekannt.

Bei bestimmten Anwendungen von derzeit auf dem Markt erhältlichen Ventilen wird vom Benutzer erwartet, dass das Ventil dicht ist, was normalerweise eine unidirektionale sehr starke Stellkraft erfordert. Zum Erreichen einer möglichst schwachen Stellkraft wird ein sogenanntes Entlastungsventil verwendet, das durch einen Verbindungskanal zwischen der Niederdruckseite des Ventilkörpers und dem eingeschlossenen Volumen realisiert wird, und das über dem Ventilkörper und in dem Ventildeckel angeordnet ist. Bisher war es nicht möglich, diese beiden genannten Varianten vollständig miteinander zu kombinieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen dichten Ventilkörper und insbesondere einen dichten Entlastungsventilkörper bereitzustellen, der eine komplette Ventilpackung aufweist, in der die Komponenten des Ventilkörpers vollständig abgedichtet sind, wenn sich der Ventilkörper unmittelbar vor und/oder in seiner geschlossenen Position in dem Ventilgehäuse befindet, wobei gleichzeitig ein so geringer Reibungsverschleiß wie möglich an der Dichtung auftritt, wenn das Ventil außerhalb seiner Schließposition in Betrieb ist. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind in den beiliegenden Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung stellt einen neuen Ventilkörpertyp zum Steuern eines das Ventil durchströmenden Mediums der oben genannten Art bereit, wobei der Ventilkörper auf exzellente Art und Weise seinen Zweck erfüllt und ferner gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist. Der erfindungsgemäße Ventilkörper weist insbesondere ein Druckelement in Form einer Hülse, die außen an einem zentralen Ventilkegel verläuft, und eine Dichtung aus einem Material auf, das bei Beeinflussung durch von der Hülse aufgebrachte Kräfte radial nach außen sowie nach innen expandieren kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung mittels eines Spaltrings in ihrer Position fixierbar, der durch Einsetzen in eine in dem Ventilkegel ausgebildete Nut axial arretiert ist. Bei dieser Lösung gleitet die Hülse dann, wenn der Ventilkegel seine Schließposition an dem Ventilsitz erreicht hat, an dem Ventilkegel und überträgt Kräfte auf die Dichtung und komprimiert diese, welche dann radial in ihrem von der Hülse, dem Spaltring, dem Ventilkegel und der in dem Ventil angeordneten Wand begrenzten Raum expandiert. Diese Dichtung erzeugt einen hohen Oberflächendruck auf den das geschlossene Volumen begrenzenden Flächen.

In der offenen Ventilposition, in der das Ventil in Betrieb ist, steht die Hülse nicht mehr mit dem Ventilsitz in Kontakt, wobei die Hülse keine die Dichtung beeinflussenden Kräfte mehr überträgt und auch keine Oberflächendrücke mehr an ihren Begrenzungsflächen erzeugt. Durch Eliminieren oder Einschränken des auf die Dichtung wirkenden Oberflächendrucks wird die Reibung an der Ventilwand, zu der der Ventilkörper verläuft, sehr gering, wobei ferner die erforderliche Stellkraft des Ventils niedrig gehalten werden kann und gleichzeitig der Verschleiß beispielsweise der Dichtung radikal reduziert wird. Bei dieser Struktur wird nur eine auf die Dichtung wirkende Kraft erzeugt, wenn das Ventil geschlossen ist, während bei offenem und in Betrieb befindlichem Ventil diese auf die Dichtung wirkende Kraft vollständig eliminiert ist, wobei keine Reibungskräfte erzeugt werden können und gleichzeitig die Struktur den Verschleiß der Dichtung durch die radiale Bewegung der Hülse kompensiert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen unter Hinzuziehung der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht gemäß einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers;

2 eine schematische Querschnittsansicht eines vollständigen Ventils mit einem darin eingebauten Ventilkegel aus 1;

3 zu Erläuterungszwecken einen nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper; und

4 eine Querschnittsansicht eines weiteren nicht erfindungsgemäßen Ventilkörpers.

1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers 1 zum Einbauen in ein Ventilgehäuse 3 eines Ventils 2, in dem der Ventilkörper 1, der mindestens eine Dichtung 4 zum abdichtenden Zusammenwirken mit dem Ventilgehäuse 3 oder, falls zweckdienlich, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Käfig 5 aufweist, mittels einer Spindel 6 in Richtung auf einen Ventilsitz 7 in dem Ventil 2 und zurück axial verschiebbar ist. Der Ventilkörper 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform wird von einer Spindel 6 in dem Ventil 2 geführt, wie vorstehend beschrieben, und weist einen Ventilkegel 8 mit einer Hülse 9 auf, die den Ventilkegel umschießt und als Drückelement 9' dient, wobei die Hülse 9 verschiebbar in einer Ausnehmung 10 angeordnet ist und bei dieser Ausführungsform fast bis zu dem freien Ende 11 des Ventilkegels 8 verläuft, um mit einem Ventilsitz 7 zusammenzuwirken. In dem entgegengesetzten Ende 12 des Ventilkegels 8 wird die Hülse 9 mit Hilfe eines in einer Nut 13 angeordneten Befestigungselements 14 in ihrer Ausnehmung 10 gehalten. Zwischen diesem Befestigungselement 14 und dem benachbarten hinteren Teil 15 der Hülse 9 ist die Dichtung 4 angeordnet, die um den Umfang des Ventilkegels 8 verläuft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine flache Dichtung 25 zwischen der Dichtung 4 und dem Befestigungselement 14 angeordnet, um zu verhindern, dass die Dichtung 4 in den Schlitzen zusammengedrückt wird, die auftreten können, wenn das Befestigungselement 14 durch einen Spaltring gebildet ist. Zum Verhindern einer Drehung zwischen der Hülse 9 und dem Ventilkegel 8 ist ein Drehstift 26 vorgesehen. Die Funktion der Hülse 9 an dem Ventilkegel 8 besteht in dem Komprimieren der Dichtung 4, wenn sich die Hülse 9 in Richtung auf die Dichtung 4 bewegt, was der Fall ist, wenn sich der Ventilkörper 1 unmittelbar vor und/oder in seiner Schließposition befindet, so dass die Dichtung 4 in ihrem von der Hülse 9, dem Befestigungselement 14 mit seiner gegebenenfalls vorgesehenen flachen Dichtung 25, dem Ventilkegel 8 und der vorhandenen Ventilgehäusewand begrenzten Raum expandiert. Folglich erzeugt die Dichtung 4 einen hohen Oberflächendruck auf sämtlichen sie begrenzenden Flächen.

In der offenen Ventilposition, d.h. wenn das Ventil 2 in Betrieb ist, steht die Hülse 9 nicht mehr mit dem Ventilsitz 7 in Kontakt, wobei die Hülse 9 keine die Dichtung 4 beeinflussenden Kräfte mehr übertragen kann. Dann erzeugt die Hülse 9 keinen Oberflächendruck an ihren Begrenzungsflächen sowie auch insbesondere an der Dichtung 4. Durch Eliminieren oder Einschränken des auf die Dichtung 4 wirkenden Oberflächendrucks wird die Reibung an dem Ventilgehäuse 3 oder, falls zweckdienlich, dem in dem Ventilgehäuse angeordneten Käfig 5 sehr gering, wobei ferner die erforderliche Stellkraft des Ventils 2 sehr niedrig gehalten werden kann sowie gleichzeitig der Verschleiß insbesondere der Dichtung 4 radikal reduziert werden kann. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement 14 in einer in dem Ventilkegel 8 ausgebildeten Nut 13 angeordnet und in dem vorliegenden Fall als Spaltring ausgebildet, der automatisch zusammengehalten wird, wenn der Ventilkegel 8 in das Ventil 2 eingesetzt ist oder in mit Hilfe eines Verschlussrings 16 in seiner Position fixiert ist. Die Dichtung 4 kann aus einem elastischen Material gefertigt sein, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Metall und vorzugsweise aus Grafit.

Wie in 2 genauer dargestellt, ist der Ventilkörper 1 in diesem Fall in ein Ventil 2 eingebaut, welches wiederum einen in dem Ventilgehäuse 3 angeordneten Käfig 5 enthält. Der Ventilkörper 1 ist verschiebbar in dem Käfig 5 angeordnet, und die Dichtung befindet sich in dem hinteren Ende 12 des Ventilkegels 8, wobei gleichzeitig das vordere freie Ende 11 des Ventilkegels 8 mit einem in dem Ventil 2 angeordneten Ventilsitz 7 zusammenwirken kann. Um der Dichtung 4 eine größere Wirkung zu verleihen, wenn diese in radialer Richtung expandiert, verläuft die Anschlagfläche 17 der Dichtung 4 an der entsprechenden Fläche 18 der Hülse 9, die als Druckelement 9' dient, abgewinkelt oder schräg. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der Ventilkegel 8 in einem Käfig 5 angeordnet ist, weist letzterer mehrere Löcher 19 auf, die unabgedeckt sind, wenn der Ventilkörper 1 aus seiner Schließposition in seine Öffnungsposition verschoben wird.

Zu Erläuterungszwecken zeigt 3 einen nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper 1, bei dem der vordere Teil 20 der Hülse 9 das vordere Ende 11 des Ventilkörpers umschließt und in axialer Richtung an einem zentral von dem vorderen freien Ende 11 des Ventilkörpers 1 abstehenden Stift 21 angebracht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 9 im Wesentlichen hutförmig ausgebildet, statt dass sie wie bei der vorhergehenden Ausführungsform kurz vor dem freien Ende 11 des Ventilkegels 8 endet.

Ferner zeigt 4 zu Erläuterungszwecken einen weiteren nicht erfindungsgemäßen Ventilkörper 1, bei dem im Wesentlichen der gesamte Ventilkegel 8 als Drückelement ausgebildet ist, das in axialer Richtung bewegbar ist und in einer Hülse 22 verschiebbar in seiner Position fixiert ist, wobei die Hülse mit einem an einer Spindel 6 befindlichen Flansch versehen ist, wobei die Hülse 22 eine Umfangsschulter 23 für die Dichtung 4 bildet, welche zwischen dieser feststehenden Schulter 23 und einer bewegbaren Schulter 24 an dem Drückelement 9' angeordnet ist und zwischen denen die Dichtung 4 für ihre radiale Expansion zusammenziehbar ist.


Anspruch[de]
Ventil (2) mit einem Ventilkörper (1) zum Steuern eines das Ventil (2) durchströmenden Mediums, einem Ventilgehäuse (3), in dem der Ventilkörper (1), der mindestens eine Dichtung (4) zum abdichtenden Zusammenwirken mit dem Ventilgehäuse (3) oder, falls zweckdienlich, mit einem in dem Ventilgehäuse (3) angeordneten Käfig (5) aufweist, mittels einer Spindel (6) in Richtung auf einen Ventilsitz (7) in dem Ventil (2) und zurück axial verschiebbar ist, wobei die Dichtung (4) peripher um den Umfang des Ventilkörpers (1) verläuft und zwecks engen Anliegens an dem Ventilgehäuse (3) oder dem in letzterem angeordneten Käfig (5) durch einen auf die Dichtung (4) wirkenden Axialdruck mindestens eines Druckelements (9') in radialer Richtung expandierbar ist, wenn sich der Ventilkörper (1) unmittelbar vor und/oder in seiner Schließposition befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (9') aus einer Hülse (9) gebildet ist, die um den Ventilkörper (1) verläuft und eine Kompressionskraft auf die Dichtung (4) ausübt, wenn ein Ventilkegel (8) seine Schließposition an dem Ventilsitz (7) erreicht, was zu der radialen Expansion der Dichtung (4) führt, welche eine abgewinkelte oder schräge Anschlagfläche (17) zum Zusammenwirken mit einer entsprechenden Fläche (18) an dem Druckelement (9') aufweist, und die Dichtung (4) zum Gleiten ohne größere Reibung an dem Ventilgehäuse (3) oder dem in letzterem angeordneten Käfig (5) vorgesehen ist, wenn sich das Ventil (2) in einer offenen Position befindet, d.h. solange das Druckelement (9') nicht mit dem Ventilsitz (7) in Kontakt steht. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9) um den Ventilkegel (8) herum zu dessen freiem Ende (11) verläuft, wobei der vordere Teil der Hülse (9) dann mit dem Ventilsitz (7) zusammenwirkt, wenn der entgegengesetzte hintere Teil (15) der Hülse (9) bis zu der Dichtung (4) verläuft, und dass die Hülse (9) und die Dichtung (4) nebeneinander in einem vorbestimmten Verschiebeabstand, welcher generell der Zusammenziehbarkeit der Dichtung (4) auf dem Ventilkegel (8) in axialer Richtung entspricht, durch ein Befestigungselement (14) in ihrer Position fixiert sind, welches wiederum in dem hinteren Ende (12) des Ventilkegels (8) in einer Nut (13) befestigt ist. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9) eine axiale Erstreckung auf dem Ventilkegel (8) aufweist, die unmittelbar vor dem freien Ende (11) des Ventilkegels (8) endet und zusammen mit der Dichtung (4) über eine kurze Distanz auf der Mantelfläche des Ventilkegels (8) verschiebbar ist.






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