DE1675425A1

DE1675425A1 - Nichtklapperndes,federbelastetes Ventil

Info

Publication number: DE1675425A1
Application number: DE19681675425
Authority: DE
Inventors: Gulick William Knowlton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-04-12
Filing date: 1968-03-12
Publication date: 1970-12-10
Also published as: US3465787A; ES148537Y; ES148537U; GB1218285A; BE713539A; FR1559467A

Description

Nichtklapperndes, federbelastetes Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Gehäuse, welches eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und eine mit einem Ventilsitz versehene Durchlaßöffnung aufweist und in dem dem Ventilsitz ein im wesentlichen kugelförmiges Schließorgan zum Verändern des Durchlaßquerschnittβ der Durchlaßöffnung zugeordnet ist, wobei an das Schließorgan eine Feder angreift, die auf das Schließorgan einen in einer Richtung koaxial mit der Mittellinie des Durchlasse· wirkenden Federdruck ausübt·

Die vorstehend beschriebenen Ventile haben den Nachteil,

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daß sie zum Klappern neigen, was durch die Vibration des Schließorgans innerhalb des Gehäuses verursacht wird, wenn das Ventil durchströmt wird. Dieses Klappern führt zu Beschädigungen von Schließorgan und/oder dem Ventilsitz, was sich auf die Lebensdauer des Ventils nachteilig auswirkt, zu unzuverlässiger Arbeitsweise führt und gelegentlich auch die Durchflußkapazität des Ventils zwischenzeitlich reduziert· Ursache für das Ventilklappern sind überwiegend die zwangsläufig auftretenden Unterschiede in den Strömungskräften, welche auf das Schließorgan einwirken, sowie die Eigenschwingungsfrequenzen der Hasse des Federsystems«

Zur Beseitigung des Klapperns der Ventile wurden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen und erprobt. U. a. wurde dem Federsystem ein Dämpfer zugeordnet oder dem Schließorgan eine Führung gegeben, so daß sich das Schließorgan in einer vorgegebenen axialen Führungsbahn über eine bestimmte Strecke bewegen mußte, bevor die Flüssigkeitsströmung einsetzte· Bei diesen beiden Modifikationen war die Beachtung von geringen Toleranzen der geführten oder gleitenden Teile Voraussetzung. Bei der Verwendung dieser Ventile in ölsystemen mit hohen Temperaturen, welch· au Verkokungen auf den Oleitflächen führten, oder bei Verschmutzungen durch andere Ursachen, wurden die auf das Sohließorgan und .die Reibung·- flächen wirkenden Reibungskräfte wesentlich erhöht, was

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teilweise zum Verklemmen der Ventile führte. Die Möglichkeit, einen völlig eingekapselten Dämpfungsmechanismus vorzusehen_t in dem die gleitenden Flächen gegen das Öl abgedichtet sind, scheiterte an den hohen Herst ellangsko st en und aufwendiger Montage, ohne daß dadurch ein Klappern der Ventile wirksam verhindert wird. Darüber hinaus lassen sich für normal geschlossene Ventile zeitweilig erwünschte Nachwirkungeeffekte bei den vorstehenden beschriebenen Konstruktionen nicht erreichen, z.B. das Schließen eines Ventile bei niedrigerem Flüssigkeitsdruck, als dem die Öffnung des Ventils bewirkenden höheren Flüssigkeitsdruck«

Aus den vorstehend beschriebenen Nachteilen ergab sich die Aufgabe, ein Ventil zu entwickeln, bei dem das Klappern in weitgehendem Maße beseitigt ist, wobei das Ventil eine gesteigerte Durchflußkapazität, sowie einen steuerbaren Grad von Nachwirkungen aufweist und in einem weiten Bereich von gebräuchlichen Systemen verwendet werden kann.

Dies wurde dadurch erreicht, daß auf das Schließorgan ein weiterer senkrecht zur Achse der Durchlaßöffnung wirkender Federdruck ausgeübt wird und Mittel zum Begrenzen unerwünschter Bewegungen des Schließorgane vorgesehen sind.

Xn den beiliegenden Zeichnungen sind Aueführungsbeispiele für ein Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung echematisch

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dargestellt. Es zeigent

Fig. 1 einen Schnitt durch ein geschlossenes federbelastetes bekanntes Ventil;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein geschlossenes federbelastetes Ventil gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsformj

Fig. 3 das Ventil gemäß Fig. 2_f jedoch in geöffneter Stellung)

Fig. k einen Schnitt durch ein geschlossenes federbelastetes Ventil gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Ventile gemäß Fig. 2 und mit einer zusätzlichen Sicherung gegen ein Verdrehen des Schließorgane}

Fig. 6 einen Schnitt durch das Ventil gemäß der Erfindung nach der Linie VI-VI in Fig. 5|

Fig. 7 «inen Sohnitt duroh «in· Modifikation «in·» Ventile gemäß der Erfindung;

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OFHSHNAl INSPECTED

Fig. 8a eine vereinfachte Darstellung des Durchflußquerschnitts des Ventilsitzes von bekannten Ventilen gemäß Fig. 1, wobei das Ventil geöffnet ist und

Fig. 8b eine vereinfachte Darstellung des Durchflußquerschnitts durch den Ventilsitz des erfindungsgemäßen Ventils gemäß Fig. 3, wobei das Ventil ebenfalls geöffnet ist.

In Fig. 1 ist ein federbelastetes, normal geschlossenes Schnüffelventil dargestellt. Diese in der Technik bekannte Art von Ventilen besteht aus einem Gehäuse 10, einem kugelartigen Schließorgan 12, einer Feder 14 und einer Sicherungsplatte 16, welohe letztere zwischen einem Ende der Feder 14 und dem Sohließorgan 12 eng«ordnet ist· Das Ventil hat eine Auslaßöffiiung 22 und eine Einlaßöffnung 18 mit dem dazwischenliegenden Durchflußteil, in den ein Ventilsitz 20 angeordnet ist« Das GehMus· 10_f insbesondere aber der Teil, welcher die Feder Ii? aufnimmt, ist so ausgebildet, daß die Achsen der Einlaßöffnung und des Ventilsitzes 20 alt der Achse der Feder Ik fluchten, wobei der Durchmesser des Ventilsitzes 20 gmringtügtg kleiner ist al· der Durchmesser dme■&ehltmßorgmn» 12·

Xm Betrieb tritt dt* Flüssigkeit durch dl« Sift!*ί'öffnung 18 in das Ventil tin und wirkt auf ein#.r. Teil der Diohtungs-

oberflache. Wenn die Kraft F_f infolge des Schlüssigkeitsdrucks, welcher auf die Oberfläche einwirkt, grosser als die Federkraft F. wird, welche letztere das Schließorgan 12 auf den Ventilsitz 20 drückt, bewegt sich das Schließorgan 12 im wesentlichen geradlinig vom Ventilsitz ab, wie es durch unterbrochene Linien dargestellt ist, wobei das Ventil durchströmt wird. Die Bewegung des Schließorgans 12 und die dadurch entstehende Durchflußöffnung wird durch den Flüssigkeitsdruck bewirkt. In dem durch die Einlaßöffnung hindurchtretenden Flüssigkeitsstrom schwimmt nun das Schließorgan im wesentlichen frei vom Kontakt mit irgendeiner festen Anlage im Inneren des Ventils· Das Schließorgan 12 1st daher empfindlich gegen Veränderungen des Flüssigkeitsstromes und die Schwingungen der federnden Massekombination (einschließlich Sicherungescheibe und Schließorgan) verursach« ein Ventilklappern, also eine Vibration des Schließorgane innerhalb des Ventilgehäuses. Dieses Klappern kann den Ventilsits und/oder das Schließorgan wesentlich verschleißen, wodurch die Lebensdauer de· Ventils erheblich herabgesetzt wird und es kann ebenfall· zu einer verhältni•massig ungleichmäßigen Durohströmung de· Ventils führen· In den Zeichnungen wurde auf ein· Darstellung von konstruktiven einzelheiten, welohe dem Durchaohnittafaohmann bekannt sind, verzichtet, ■· B* auf die Herstellung von Ventilgehäusen mit Montage- und Auetauaohmögliohkelten für dl· darin befindlichen Teil··

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Xn Pig. 2 ist ein federbelastetes, normal geschlossenes Ventil 23 gezeigt, welches mit den erfindungsgemässen Maßnahmen ausgestattet ist. Das Ventil 23 besteht aus einem Gehäuse 24, einem kugelförmigen Schließorgan 26, einer Druckfeder 28 und einer Sicherungsplatte 26, welche letztere zwischen einem Ende derDruckfeder 28 und dem Schließorgan 26 angeordnet ist. Auch dieses Ventil weist eine Auslaßöffnung 36 und eine Einlaßöffnung 32 mit dem dazwischenliegenden Strömungskanal auf, welcher einen an seinem Ende liegenden Ventilsitz 3k einschließt· Der Aufbau des Ventilgehäuses 2k, insbesondere der Teil, welcher die Feder 28 aufnimmt, ist so, daß die Achse der

Feder 28 in einem spitzen Winkel zur Achse des Einlaßströ-

-es mungskanals, also der Mittellinie des Ventilsitz 3k steht.

Als Folge der Winkelanordnung der Feder, unter Bezugnahme auf die Ventileinlaßöffnung, weist die Federkraft F., welche auf das Schließorgan 26 einwirkt, eine Komponente F. ₁ auf, welche längs der Achse des Ventilsitzes wirksam ist, wobei die Tendenz vorherrscht, das Schließorgan 26 auf den Ventilsitz 3k zu drücken, sowie eine Komponente F^₂, welche rechtwinklig zu der Achse des Ventilsitzes wirksam ist, mit der Tendenz, da· Sohließorgan 26 in Richtung auf die untere Vand des Ventilgehäuseβ zu drücken«

Xm Betrieb tritt die Flüssigkeit in das Ventil durch den Einlaß 32 auf, und der Flüssigkeitsdruck wirkt auf die j 41·»·« ausgesetzte Oberfläche des Schließorgane 26, Venn

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die Kraft F-, verursacht durch den Flüssigkeitsdruck, größer wird als die Kraftkomponente F, ₁ der Feder, wobei letztere längs der Achse der Einlaßöffnung wirksam ist, wird das Schließorgan 26 so bewegt, daß die Flüssigkeitsströmung freigegeben wird. Infolge der weiteren Kraftkomponente F. ₂, welche auf das Schließorgan 26 quer zu der Achse wirksam ist, schwenkt das Schließorgan um eine Kante 3^a des Ventilsitzes Jk, wie in den Fig· 2 und 3 dargestellt worden ist·

Das Ventil 23 ist in einer vollgeöffneten Stellung in Fig« 3 gezeigt, wobei das Schließorgan 26 um die Kante 34a des Ventilsitzes so weit herumgeschwenkt 1st, daß es an der Innenwand des Gehäuses anliegt« Da das Schließorgan somit an einem Teil des Gehäuses Zk anliegt, während es vom Ventilsitz 3k abgehoben ist, ist eine Vlbration (Klappern) des Schließorgane nicht möglich· Venn das Schließo;vgan 26 in vollgeöffneter Position ist, drückt die Federkraft !constant das Schließorgan in eine bestimmte Lage qti«r gegen einen Anschlag oder eine Begrenzung innerhalb dos 3*häueee 2k, Daraus ergibt sich, daß bei einem Ventil rlt a*»sk- JSiftSslheiten der Erfindung das Klappern in einem ;tr-f j jrö£«n Bereich von alle normalen Strömungsbereiche it ilieOenden Strömungsmengen verhindert wird und asu-

:xV»-,: ch «in« 3tr3mung«kapazltät ausgenützt wird, welche» n# ν■·.** Ä^itr^stan von Klappern, weit größer ist als bei -iisiiH;:»-^ ^«•-i.·?^-;.*»! gleicher Grüß·«

EIn anderer Vorteil gemäß der Erfindung ist, daß ein Nachwirkungseffekt vorgesehen werden kann. Als Nachwirkungeeffekt wird hierbei bezeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck bei dem das Ventil schließt, nachdem es geöffnet wurde, geringer ist als der Flüssigkeitsdruck, welcher das Ventil vorher öffnete. Wenn also ein Ventil z.B. so konstruiert ist, daß es bei 0,35 atü/cm² öffnet und erst dann schließt, wenn der Flüssigkeitsdruck auf 0,3 atu/cm^ abgefallen ist, weist das Ventil einen Nachwirkungeeffekt auf. Die Nachwirkungseffekte in den Ausführungsbeispielen lassen sich geometrisch bestimmen aus der Größe von Ventilsitz und Schließorgan, dem Winkel der an das Schließorgan angreifenden Federkraft und das Ausmaß der Querbewegung desselben. Während der ein- ' leitenden Bewegung beim Abheben des Schließorgans wird die Feder 28 zusammengedruckt, wenn das Schließorgan geschwenkt und querbewegt wird. Wenn der Anschlag (innenwand des Gehäuses) ausreichende Querbewegung erlaubt, wird das Schließorgan über die Achse der daraufwlrkenden Federkraft schwenken, wodurch sich die Notwendigkeit ergibt, die Feder nochmals zusammenzudrücken, wenn das Schließorgan in seine Schließstellung zurückgebracht werden soll. Unter diesen Umständen kann ein gesteuerter Nachwirkungseffekt erreicht worden* FUi* dim Querbew«gung 1st jedoch «in· ober· Gsren»· &e»eist, oberhalb der das Schließorgan nicht ±& die Dioktun&iposivicm suril@kseliv*nkt, wie groß der Druckabfall in dem FJ.ii#sifk*it»druck F. «uoh

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8*in mag. Unterhalb dieser Grenze jedoch kann das Variieren der oben erwähnten Werte den Grad des Nachwirkungseffekts in gewünschtem Maße beeinflussen*

Diese Nachwirkungseffekte sind euf verschiedenen Gebieten durchaus erwünscht _t so z.B. beim Zuführen von flüssigen Kühlmitteln, deren Druck sich proportional zu der geforderten Kühlmittelmenge verhält« Xn di«*»em Fall würde ein entsprechend bemessener Nachwirkung»« effekt einen gewissen Sicherheitsfaktor darstellen,, der das Strömen von Kühlmitteln innerhalb «in· a vorgegebenen Druckbereichs unterhalb des Drucks erlaubt,,welcher erforderlich iat, um den KUhlmittelfluß einzuleiten. Sin nooh breiteres Anwendungsgebiet ist die Nutzung eines kleineren Nachwirkungseffekts, um das Klappern des Ventils zu verhindern» wenn der Strömungsdruck dem öffnungsdruck nahekommt. Um den Nachwirkungseffekt zu erreichen, ist es grundsätzlich notwendig, daß die Strömungskraft F., etwas stärker ist als die Öffnungskraft für das Ventil, so daß das Schließorgan oberhalb des vorbestimmten Wertes schwenkt.

In Fig* k ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Srfindungsgegenstand dargestellt, wobei «in Gehäuse •ines bekannten Sohnüffelventils, bei dem die Achse des Federgehäuses mit der Achse des Ventilsita·· fluchtet,

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-limit einer modifizierten Druckfeder 38 verwendet ist, wobei die Druckfeder 38 einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist als das Gehäuseinnere· Die modifizierte Feder 38 ist absichtlich gebogen gehalten, so daß die Hittellinie des Teils der Feder, welches an das Schließorgan 26 anliegt, in einem spitzen Winkel θ zur Achse des Ventilsitzes 20 verläuft* Dieser mit der gebogenen Feder ausgestattete Ventilschließmechanismus arbeitet ähnlich wie der In den Fig. 2 und 3» d.h. er veranlaßt das Schließorgan 26 bei seiner Bewegung vom Ventilsitz abzuschwenken, wodurch ein Klappern des Ventile verhindert wird.

Venn die Auslaßuffnung 22 nahe an der Einlaßöffnung angebracht ist, ist es vorteilhaft, wenn das Schließorgan <6 von dem Ventilsitz in einer Richtung schwenkt, welche von der Auslaßuffnung 22 abgekehrt ist, so daß das Schließ« organ 26 keine Tendenz zeigt, die Auslaßöffnung beim Strö-Λβη vozt Flüssigkeit zu. blockieren» Um zu gewährleisten, daß dl* Feder 38 eich in der gewünschten Richtung biegt, ist ein· Stütze 39 fest in dem Inneren dee Geiiäv-ne» an der der Krümmung #ntg«genfjas©tait#n Seite angebracht« Sine solche. Stütz· ist überflüssig, ^τί·πη die A-uel&Sdffnung aui- :⁵»ichen4 v«lt von dmm V*£frlXii* ta 20 sng»srdn*t iet, d» istnn d«,tf Schlltfäorgttn i.s ±ν£-*Λά&±ηψ? ^^li«j"öig*äi Richtung -■■as? Veri. illiite abg»»ciiv*iifci: werden kaum* »Im« ai* durch

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die Auβlaßöffnung strömende Flüssigkeit zu behindern« Auch kann die Krümmung der Feder an anderen als der einen Stelle durchgeführt werden, ohne die Funktion des Ventile zu beeinflussen«

Für die in den Fig. 2, 3 und h gezeigten Ausführungsbeispiele ist die Zuordnung der Sicherungsplatte keine Notwendigkeit« In diesen Ausführungsbeispielen kann die Sicherungsplatte fortgelassen werden, so daß das Ende der Druckfeder nur an der Oberfläche des Schließorgans 26 anliegt. Vorteilhaft ist dabei, wenn das Ende der Feder so ausgestaltet wird, daß ein Abschwenken des Schließorgans, ohne Beschädigung der Oberfläche derselben, vorsichgeht. Ein weiterer Vorteil ist, wenn das Schließorgan einen kugelflächigen Teil aufweist, welcher dem Ventilsitz zugeordnet ist, doch eine vollständige Kugel ist nicht unbedingt Voraussetzung, solange nur geringe·Reibungskräfte bei der Schwenkbewegung zwischen dem Schließorgan und Ventilsitz, dem Gehäuse, der Sicherungsplatte oder Feder auftreten«

Xn Fig. 5 let ein Ventil gezeigt, welches im wesentlichen dem in den Fig« 2 und 3 dargestellten entspricht« Zusätzlich ist hier jedoch eine Sicherung gegen ein Verdrehen de« kugelförmigen Schließorgans vorgesehen« Auch diese· Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse Zk mit einer Einlaßöffnung 32, einer Auslaßöffnung 36 und einer Druckfeder 28,

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wie sie auch in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Zwischen der Feder 28 und dem Schließorgan42 ist jedoch eine Sicherungsplatte 40 vorgesehen. Das Schließorgan 42 besteht aus einem im wesentlichen kugelförmigen Teil 44 und einem Zapfen 46 mit mehreckigem Querschnitt, welcher an das Teil 44, z. B. durch Schweißen oder Hartlöten oder Schrauben, angebracht ist· Der Querschnitt des Zapfens 46 kann beliebig gewählt werden, der in der Flg. 5 gezeigte weist einen rechteckigen Querschnitt auf.

Die Sicherungsplatte 40, die am besten in Fig. 6 zu erkennen ist, weist im wesentlichen die gleiche Form auf, wie die im Zusammenhang mit der oben erwähnten Ventilkonatruktion stehenden Sicherungsplatten· Die Änderung gagenüber die· sen besteht in dem Anbringen eines Durchbruchs 48 in der Mitte der Sicherungsplatte 40, Dieser Durchbruch 48 let in Form und Abmessungen so ausgelegt _t daß dar Zapfen 46 darin schwenken kann, wie es aus Fig· 5 zu erkennen ist, jedoch eine Rotation des Sohlleßelemonts 46 (und demzufolge auoh des Schließelements 42) um eine Längsachse dw» Zapfena 46 verhindert. Für «inen Zapfen &6» der wie te vorstehenden Beispiel einen rechteckigen Querschnitt aufweist₅ kann der Durchbruch 48 «benf&lls rechteckig sein,, jodooh mit einer w·«endlich größeren 8*i,tt:\?..&xig,$ ale die d&i Zapfen« U6, Diese größer· Seitenlang* d»e Durchbjraoh» kB ßichort «in Schwenkers h

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βο daß das Schließorgan k2 frei von dem Ventilsitz ohne Beschädigung der Oberflächen abschwingen kann· Um eine genaue Ausrichtung des Purchbruchs k8 zu erreichen, wodurch das Schwenken des Schließorgans ermöglicht wird, kann die Feder an der Sicherungsplatte angebracht werden, z« B. durch Hartlöten, oder durch Einbringen einer Nut in die Sicherungsplatte, in die die Feder klemmend eingreift und dadurch die Sicherungsplatte fest mit der Feder verbindet und gegen relative Verdrehung zur Feder sichert«

IDe wurde festgestellt, daß beim Fehlen einer solchen Rotations sicherung das kugelförmige Schließorgan an der Sicherungsplatte oder auf dem Ventilsitz drehen kann, insbesondere wenn das Ventil für einen hohen Durchsatz vorgesehen ist· Dieses Verdrehen kann durch kleine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Schließorgans und den dadurch innerhalb der Strömung auftretenden Strömungswiderstand verursacht werden« Dieses Verdrehen oder .Rotieren kann einen Verschleiß des Schließorgans, des Ventilsitzes und .des Teils der Sicherungsplatte verursachen, wel ches an das Schließorgan angreift und dadurch die sichere Arbeitsweise des Schließorgans nachteilig beeinflussen«

Ss 1st Jedoch herauszuheben, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ventil· auch ohne die RotationssichJ-rung einen Venfcilsohließraech*nl*nras darstellt, welcher

in beachtlichem Maße den Verschleiß und das Klappern von Ventilen herabsetzt« Die Rotationssicherung vermindert zusätzlich noch den Verschleiß und erhöht unter gewiesen Umständen die Klappersicherung·

Xn Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein in Normalsteilung offenes federbelastetes Ventil gezeigt. Dieses Ventil 50 besteht aus einem Gehäuse 52, welches an einem Ende eine mit Gewinde versehene öffnung 5h aufweist und am anderen Ende eine Auslaßöffnung 56, zwischen denen sich der Strömungsweg für die durchströmende Flüssigkeit befindet, der zu einem Ventilsitz 57 führt· Ein Ventilanschlußstutzen 58 ist mit einer Einlaßöffnung 60 versehen und mittels «ines Gewinde* 62 in das Gehäuse 58 eingeschraubt« Xm Inneren des Gehäuses befinden sich eine Druckfeder 6h, eine Sicherungsplatte 66 und ein im wesentlich kugelförmiges Schließorgan 68, welches an der Sicherungsplatte anliegt«

Ein Ende der Druckfeder 6k ist fest am Einlaßstutzen 58 angebracht, während das andere Ende der Feder 6h mit der Sicherungsplatte 66 verbunden 1st. Wenn daher der Einlaßstutzen 58 in das Gehäuse hinein- oder aus diesem herausgedreht wird, wird gleichzeitig die Feder in Ihrer wirksamen Kraft verstellt, und damit 1st eine Justiermöglichkeit des Schließorgane 68 gegeben. Die Achse der Feder 6h

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iet so eingeordnet, daß sie in einem spitzen Winkel θ zur Achse der Ventilauslaßöffnung verläuft. Der Winkel θ und die Federkraft sind vorzugsweise so ausgelegt, daß das Schließorgan 68 in einer Ausnehmung der inneren Wand . des Ventilgehäuses 52 in Nähe des Ventilsitzes festgeklemmt ist, ohne daß die Federkraft auf das Schließorgan 68 einwirkt, wenn keine Flüssigkeit durch das Ventil strömt.

Sobald Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung 60 in das Innere des Ventils strömt, wirkt der Flüssigkeitsdruck auf die Sicherungsplatte 66, so daß eine Kraft F_ auf das Schließorgan längs der Achse der Feder einwirkt. Diese Kraft weist zwei Komponenten auf, eine ist F. .., welche längs der Achse der Auslaßöffnung 56 wirkt, und eine weitere F. _, welche rechtwinklig zu der Achse der Auslaßöffnung verläuft, mit der Tendenz, das Schließorgan 68 in Anlage innerhalb der Ausnehmung in der inneren Wand zu halten. Wenn daher die Kraft F_ infolge der Flüssigkeitsströmung und dem daraus resultierenden Druck auf die Sicherungsplatte 56 einwirkt, die für das Schwenken des Schließorgans notwendige Kraft übersteigt, tendiert das Schließorgan 68 dazu, auf den Ven-• tilsitz 57 gegen die Federkraft F. zu schwenken, bis die sich aus der Flüssigkeitsströmung ergebende Kraft ausreichend ist, das Schließorgan 68 sum vollen Abschluß der Auslaßöffnung 56 zu bringen. Infolge der Winkelanordnung der untar Spannung stehenden Feder 6k wird das Schließorgan schwenkbar in Kontakt mit dem Ventilsits 57 gehalten, wo-

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durch ein Klappern vermindert wird, wie es in gleicher Weise bei den vorbeschriebenen und in Normalstellung geschlossenen Ventilen gemäß Fig. 2 und 3 erfolgt.

Es ist offensichtlich, daß die Rotationssicherung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, auch bei diesen Ventilaiiord« nungen gemäß den Fig. k und 7 vorgesehen sein kann.

Der Winkel 0, in welchem die Federkraft wirksam wird, hängt von vielen Faktoren ab, z. B₀ der maximalen gewünschten Strömungsmenge, der Dichtigkeit oder Zähflüssigkeit der Flüssigkeit, der Masse des Schließorgans, dar gewünschten Öffnungeoder Schließkraft des Ventils usw.« Die Ventilfederkraft F. zum Öffnen (oder Schließen) des Ventils entspricht gleich F, cos 0, wobei F. die Federkraft ist, welche längs der Achse der Feder wirksam ist. Di« schwenkende Federkraft F.p, welche senkrecht zu der Achse des Ventilsitzes wirksam ist, entspricht F, sin 0. Wenn daher die minimale schwenkende Federkraft F₄- . r?Ur »inen bestimmten Satas

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von Ventilspezifikationen gefunden ist, kann der Faderwert der Feder und der Wink·! 0 bestimmt werden■-■ so d&£

F. ein ß jedesmal früßer ist oder gleich. F-.^.,.., F„ ο&& ent spricht d#r .5«wtisfscht«?2 Ven.t>ili*d»rks*ii,i^sti

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Faktor innerhalb der durch Trägheit entstehenden Kräfte, welche eich auf das Schließorgan auswirken, wenn die Kugel desselben Schwankungen im Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist· Besonders in Fällen, in denen, sehr große Flüssigkeit smerigen und/oder in denen häufig plötzliches ¥echseln der strömenden Flüssigkeitsmenge auftritt, wirken die Trägheitskräfte auf das Schließorgan ein und können dieses vollständig vom Ventilsitz abheben und in eine instabile Position bringen, in der das Xlappern des Ventils leicht auftritt, selbst wenn eine angemessene Kraft quer zur Achs« des Ventilsitzes auf das Schließorgan einwirkt« .Beim Reduzieren der Masse des Schließorgans wird auch die Tendenz des vorstehend erwähnten, sogenannten Überschiessens reduziert· Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem Reduzieren der Masse des Schließorgans ergibt ist, daß beim Auftreten von Ventilklappern der Verschleiß auf dem Ventilsitz um so kleiner ist, je geringer die Masse des Sohließorgana und damit die Kraft der durch das Klappern ausgelösten Schläge ist. Da Ventile mit kugelförmigen Schließor§*anen bei einer sehr geringen Flüssigkeitsstrom raunf durch das Ventil in einem gewissen Maße sum Klappern neigen, erhöht ein Reduzieren der Masse dieses Typs von Sohlieflorganen die Lebensdauer des Ventils·

Ss gibt selbstverständlich viele Ve^e₁ um die Masse unter

dsr Ψ'ττι 4ss Qrbtl&arie^z&nm au redu«i«ren. Das

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Schließorgan kann aus Materialien mit niedriger Dichte gefertigt werden, z. B. aus Kunststoff, es kann hohl sein, wie z. B. eine hohle Metallkugel entsprechend den Darstellungen des Schließorgans Z6 in den Fig. 2, 3 und k. Hohle Stahlkugeln aus rostfreiem Stahl mit sehr geringer Masse sind bekannt und sehr vorteilhaft, wenn das zu betätigende Ventil unter hohen Temperaturen und/oder in korrosionsfördernden Flüssigkeiten betrieben wird«

Ein anderer Vorteil ergibt sich durch das erfindungsgemässe Querbewegen des Schließorgans, wenn dieses über einen Punkt des Ventilsitzes schwenkt· Dadurch ist im Vergleich zu den bekannten Ventilen derselben Größe und Auslegung ein größerer Durchsatz möglich. Dies geht eindeutig aus der Darstellung in Fig. 8a hervor, in der die Ventilöffnung 70 (weiß) eines bekannten Schnüffelventils dargestellt ist, die wesentlich kleiner ist als die Ventilöffnung 72 (weiße Fläche) eines Ventile gemäß der vorliegenden Erfindung in Fig. 8b«

Ee ist ebenfalls nicht erforderlich, einen Ventilsitz mit einer im wesentlichen scharfen Kante zu verwenden* Falls es erforderlich ist, kann der Ventilsitz auch eine abgerundete Oberfläche aufweisen, welcher der Form des Sohließorgane angepaßt 1st. In diesem Fall wird das Schließorgan dazu neigen, über dl· Kante des abgerundeten Teiles de· Ventilsitzes asu

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schwenken, und zwar in der gleichen Weise, wie es vorher beschrieben worden ist·

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw· oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Aueführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt·

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Claims

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PA TEN TA N WAL TB

. J£ic6ard'gaffer-JSorner-

PATENTANWALT DIPL-ING. R. MtHLER-BORNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-H. WEY

BERLIN-DAHLEM 33 ■ PO D BI E LS Kl ALLE E «8 8 MÖNCHEN 22 ■ Wl D E N MAYE RSTRASS E

TEL. 0311 · 762907 · TElEGR. PROPINDUS · TELEX 0184057 * 4Λ » TEL. 0811 · 225585 · TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

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General Electric Company Schenectady, N. Y./USA

Patentansprüche

1. Ventil mit einem Gehäuse, welches ein« Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und eine mit einem Ventilsitz versehene Durchlaßöffnung aufweist und in dem dem Ventilsitz ein im wesentlichen kugelförmiges Schließorgan zum Verändern des Durchlaßquerachnitt* der Durchlaßöffnung zugeordnet ist, wobei an das Schließorg&n eine Feder angreift, die auf dieses einen in einer koaxial mit der Mittellinie dm® Durchlasses wirkenden Federdruck aueübt, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Schließ· $rgan (26_ikk₃68) »lsi weiterer, senkrecht zur Achse der Durchlaßöffnung (18,32,56) wirkender Federdruok ausgeübt

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wird und Mittel (30,40,66,46,48) zum Begrenzen unerwünschter Bewegungen dea Schließorgan» vorgesehen sind.

2, Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Gehäuses (24,52) ein im wesentlichen zylindrisches Federgehäuse ist, welches in einem spitzen Winkel zur Achse der Durchlaßöffnung (32,56) verläuft und die Feder (28,64) eine in Längsrichtung in diesem Federgehäuoe angeordnete Spiralfeder ist*

3· Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein . Teil des Gehäuses ein im wesentlichen zylindrisches Federgehäuse (1O) 1st, welches koaxial mit und im Abstand zu der Durchlaßöffnung angeordnet ist und die Feder (38) eine in diesem Federgehäuse angeordnete durchgebogene Spiralfeder ist, deren an das Schließorgan (26) andrükkende Ende in einem spitzen Winkel zur Achse der Durchlaßöffnung (18) angeordnet ist.

4. Ventil nach, den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48,46) zum Verhindern des Rotierens des Schließorgane (26,42,68) beim Durchströmen des Ventils vorgesehen sind, über welohe die Feder einen Druck auf das geschlossene Schließorgan ausübt·

5· Ventil naoh Anspruoh 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verhindern von Verdrehungen des Sohließorgans

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eine im wesentlichen scheibenförmige Sicherungsplatte (4o) ist, die zwischen dem Ende der Feder (28) und dem Schließorgan (44) angeordnet ist und eine rechteckige Durchbrechung (48) aufweist und das Schließorgan mit sich radial von diesen erstreckenden Eingriffemitteln (46) zum Herstellen einer Verbindung zwischen der Sicherungsplatte und dem Schließorgan ausgestattet ist, wobei die Eingriffsmittel für die Durchbrechung so gestaltet sind, daß diese nach Herstellung dieser Verbindung in der Durchbrechung schwenken können, jedoch Verdrehungen des Schließorgans ausschließen«

6« Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan (26) kugelförmig und von geringer Masse ist und einen Durchmesser aufweist, der wesentlich größer als der Ventilsitz ist.

7· Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, ansonst wie beschrieben und bzw« oder dargestellt·

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