Bei Ventilen für hohe Drücke und Temperaturen werden die Sitzringe üblicherweise
aus hartem Stahl, beispielsweise Vanadiumstahl, ausgebildet, um Anfressungen zu widerstehen;
infolge der Wärmeverziehungen ist dabei jedoch nie absolute Dichtigkeit erreichbar,
und die bestehenden geringen Anfangsundichtigkeiten werden dann durch den sich hindurchzwängenden Dampf schnell erweitert.
ίο Bei Wasserventilen und auch bei Ventilen
für kalte Hochdruckgase sind demgegenüber Sitzanordtlungen bekannt in Gestalt eines
glatten, flachen Ringes aus Blei oder ähnlichem Weichmetall und eines daran abdichtenden,
ebenfalls glatten und flachen Gegenringes aus dem Gehäusebaustoff, wie Messing oder Gußeisen, oder bei Hochdruckgasflaschen
auch aus gewöhnlichem Stahl. Für Hochtemperaturventile sind diese Einrichtungen nicht brauchbar, da die Weichmetalle dabei
schmelzen oder mindestens im Gebrauch spröde werden. Bei der Übertragung dieser Sitzanordnung auf Hochtemperaturventile hat
man dann vielfach ein weniger weiches Metall, wie etwa Messing (dem auch übliches
Handelskupfer gleichsteht), für den einen Sitz verwendet und den Gegensitz schneidenförmig
oder rinnenförmig ausgestaltet, um dieses Metall mit genügend hoher Flächenpressung
zti erfassen; hierbei wird jedoch das ohnehin bei höheren Temperaturen korrodierende und
spröde werdende Weichmetall durch die Schneide des Gegensitzes an der Oberfläche
zerstört, und es läßt sich dann keine einwandfreie Abdichtung erreichen. Auch die Anwendung
eines Drosselkörpers, der den Durchgangsquerschnitt erst nach einem bestimmten Hub des Ventils freigibt, nutzt
bei diesen Ventilen nichts, weil schon geringe Anfangsundichtigkeiten der Sitze dann doch
wieder durch die vom Drosselkörper nicht zu verhindernde Hindurchzwängung des Dampfes
bald erweitert werden.
Die Erfindung besteht darin, daß die bei kalten Hochdruckgasen bekannte Abdich- *5
tungsart für hochgespannten Heißdampf tauglich gemacht wird, indem die Abdichtung
einen Ring aus besonders hartem Metall, wie hochwertigem Spezialstahl, und einen Gegenring
aus einem noch bei Heißdampftemperatüren widerstandsfähigen, plastischen Metall
umfaßt und hiermit eine den Durchgangsquerschnitt erst nach einem bestimmten Hub
freigebende Drosselvorrichtung kombiniert ist. Für den plastischen Ring muß hierbei
reines Kupfer (zweckmäßig als Elektrolytkupfer') oder ähnliches auch korrosionsfestes
Metall verwendet wrerden und für den anderen Ring ein hochwertig korrosionsfester
Stahl, wie Chromnickelstahl. So ergibt sich trotz der Wärmeverziehungen eine vollkommene
Abdichtung, da der plastische und in seiner Fassung auf drei Seiten völlig umschlossene
Metallsitz durch die glatte, tragende Fläche des harten Stahlsitzes zu völlig
dichtem Passen zurechtgepreßt wird. Der Drosselkörper sorgt dann dafür, daß auch
beim Öffnen und Schließen des Ventils oder
beim Offenhalten in stark drosselnden Stellungen nie derart hohe Strömungsgeschwindigkeiten
an den Sitzen entstehen, daß deren glatte, tragende Fläche merklich angegriffen
würde. Infolgedessen ergibt sich dann selbst nach langem Betrieb immer wieder ein völlig
dichter Abschluß zwischen dem harten Stahlsitz und dem plastischen Metall. Hierdurch
erhalten diese Ventile eine außergewöhnlich ίο hohe Lebensdauer selbst unter schwierigen
Betriebsbedingungen.
Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung am Ausführungsbeispiele eines Kolbensitzventils
nebst Einzelheiten, und zwar in Gestalt eines Schnittes durch den Hauptteil dieses Ventils.
Ein Ventilkolben enthält vertieft eingelegt einen massiven Sitzring 2 aus plastischem
und unelastischem Metall, beispielsweise aus reinem Kupfer oder aus anderen plastischen
Metallen, die den hohen Temperaturen standhalten, und zwar ist dieser Sitzring in den
mit Unterschnitt ausgedrehten Kolben 1 in schwalbenschwanzähnlichen Querschnitt eingestemmt.
In der Ventilbrücke 3 ist ein harter Sitzring 4, beispielsweise aus Chromnickelstahl,
so eingesetzt, daß er mit seiner Abdichtungsfläche in die Ringrille des Kolbens
ι eingreift und sich in dieser auf den plastischen Metallring 2 aufsetzt. Rings um
den Sitzring 4 und tim den Kolben 1 herum ist an der Ventilbrücke 3 ein Drosselring 5
so angebracht, daß er den Kolben 1 mit einem geringen Abstand 6 bis zu einer gewissen
Höhe 7 umschließt. Die Abmessungen sind bei kleinen bis großen Ventilen etwa folgende:
Spaltbreite 6 0,2 bis 0,3 mm, vertiefte Lage des plastischen Metallringes 2 1 bis 3,5 mm,
Höhe 7 des Drosselringes 5 etwa 8 bis 15 mm. Wird das Ventil um eine kleine Strecke
geöffnet, so ist zunächst nur ein Ringspalt am Drosselring 5 freigegeben, und hohe
Durchflußgeschwindigkeit entsteht nur in diesem, während an dem Abdichtungsteil 2,4
eine viel* geringere Durchflußgeschwindigkeit entsteht. Damit ist die Abnutzung vom Sitz
nach der Kante des Drosselkörpers 5 verlegt, wo sie unschädlich ist. Insbesondere erhält
der plastische Metallring 2 dadurch größte Lebensdauer und Betriebssicherheit. Auch
bei weiterem Öffnen bleibt immer die Strömungsgeschwindigkeit an der Abdichtungsstelle verhältnismäßig gering. Ein" Verziehen
der Teile, etwa infolge hoher Temperaturen, bleibt auch noch unschädlich, weil sich das
plastische Metall dem harten Sitzring anpaßt. Die dargestellte Anordnung des harten
Stahlsitzes in der Ventilbrücke ist vorteilhaft, weil dabei der eingesetzte Sitzring gleichzeitig
den Ventildurchgang bildet und somit kl einstmöglichen Durchmesser erhält; der Drosselring kann statt an der Ventilbrücke
auch am Ventilkolben angebracht sein, und zwar dann zweckmäßig als innen in den Stahlring hineinpassender Drosselkörper; die
vorteilhafteste Anordnung ist jedoch die dargestellte, weil dann der· Drosselring mit der
Fassung des plastischen Sitzringes zusammenwirkt und somit die Drosselströmung völlig
von den Sitzen ferngehalten ist.