konstruktive Merkmale:
Gehäuse und Ventilabdichtung
Die Gehäuse-Ausführung bestimmt die Eigenschaften einer Messkupplung,sowohl die Vorzüge wie auch deren Schwachstellen!
In den nachstehenden Betrachtungen entsprechen die Bezeichnungen "PV-.." den Ausführungsmöglichkeiten zu welchen nähere Untersuchungen durchgeführt wurden.
Für die diversen Konstruktionen ergeben sich unterschiedliche Axialkräfte, die unmittelbar das Gehäuse bzw. den Ventileinsatz belasten. Die angegebenen Werte treten bei einem Betriebsdruck von 400 bar auf.
Ausführungen mit eingebördeltem Ventileinsatz.
Hierbei lastet die Axialkraft unmittelbar auf der Bördelstelle.
Ein Bruch der Bördelstelle kann schwerwiegende Folgen, wie Betriebsstörungen und Unfälle nach sich ziehen.
Konstruktionen mit eingeschraubtem Ventileinsatz. Die Axialkraft muß vom Verbindungsgewinde aufgenommen werden. Der Wert der auftretenden Kraft hängt natürlich von den jeweiligen Durchmessern ab. Bei einigen Konstruktionen treten recht erhebliche Axialkräfte auf.
Die Abdichtung der Teile erfolgt mittels O-Ring, welcher zwischen den Verbindungsgewinden angeordnet ist. Im Spiel zwischen den Gewinden kann die elastische Dichtung extrudieren, aber bei auftretenden Druckstößen ergibt sich die noch größere Gefahr, daß sich die zusammengeschraubten Teile von alleine lösen.
RAICO-Konstruktion
Diese besteht aus einem einzigen Teil und es tritt nur eine Axialkraft von P = 35 Kp auf, die unmittelbar auf dem einteiligen Gehäuse lastet (nicht etwa auf gebördelten oder zusammengeschraubten Einsätzen).
Es sind keine zusammengeschraubten Teile vorgesehen. Auf der rückseitigen Bördelstelle wirkt keine hydraulische Belastung. Sie dient lediglich dazu, die Spiralfeder in ihrem Sitz zu halten. Diese Kraft entspricht maximal lediglich Kp 1 und kann deshalb vernachlässigt werden.
Konstruktive Ausführungen des Kupplungsventil:
Ausführung mit elastischer Axialabdichtung.
Das flache Sperrventil dichtet stirnseitig auf einem O-Ring ab. Eine solche Anordnung hat relativ große Dichtflächen zur Folge, mit negativen Rückwirkungen auf die erforderliche Entriegelungskraft (gemäß Kapitel "Entriegelungskräfte" --> Kennlinie 2).
Elastische Radialabdichtung mit kegligem Ventil.
Die Abdichtung erfolgt mittels O-Ring, welcher im Ventilkegel montiert ist.
Nachdem der Ventilkegel geführt werden muß, ergeben sich Durchflussprobleme:
Während für die Ausführung PV 040 hierfür eigens eine Bohrung im Kegel (samt Querbohrung) von nur Ø 1 mm vorgesehen ist, erfolgt laut Ausführungsvorschlag PV 060, der gesamte Durchfluss (bei entriegeltem Ventil) ausschließlich im Spiel zwischen Führungszapfen und Führungsbohrung.
An den Ausführungen mit elastischer Abdichtung treten zunächst kaum Abdichtungsprobleme auf, zumindest solange die Dichtung unbeschädigt bleibt. Allerdings kann deren Funktion durch Bearbeitungsgrate am Entriegelungszapfen, durch Alterung, oder durch aggressive Medien beeinträchtigt werden. Die Hersteller solcher Ausführungen vertrauen darauf, daß nach dem Zusammenbau jedenfalls eine hermetische Abdichtung gegeben ist, ohne besondere Feinbearbeitungen und ohne jedwelcher Notwendigkeit eine Dichtigkeits-Prüfung durchzuführen.
Letzendlich ist die Lebensdauer solcher Ausführungen dann vom Verschleiß der Dichtung vorgegeben.
Ausführungen mit metallischer Abdichtung, vorwiegend mit Kugelventil.
Hiermit können sehr gute Lösungen erzielt werden, bei denen weder Verschleiß noch Alterung auftreten kann. Eine Kugel kann ein sehr zuverlässiges und kostengünstiges Bauelement darstellen vorausgesetzt, dass eine passende Qualitätsklasse gewählt wird. Um eine dauerhafte und problemfreie Abdichtung zu erzielen, ist allerdings der Ventilsitz mit größter Sorgfalt auszuführen.
Recht zweifelhafte Lösungen stellen hingegen die Ausführungen dar, bei denen man für eine Abdichtung sorgt, indem man mittels einer Verlängerung einfach auf die Kugel klopft. Dadurch wird die Kugel zwar dem Sitz angepaßt, aber gleichzeitig auch durch einen ringförmigen Abdruck gezeichnet. Dreht sich dann die Kugel bei den Entriegelungsvorgängen gegenüber dem Ventilsitz, treten zwangsläufig Dichtigkeitsprobleme auf.
Auch bezüglich der Entriegelungskräfte können die Ausführungen mit Kugel-Abdichtung recht vorteilhaft sein. Dies wird im Kapitel "Entriegelungskräfte" aufgezeigt, indem man die Kennlinien 4) und 8) miteinander vergleicht. Die beiden Kennliniein beziehen sich auf eine identische Gehäuse-Ausführung, lediglich mit unterschiedlichen Kupplungsventilen. Im Falle der Kennlinie 4) ist die Messkupplung mit elastischem Kupplungsventil (Ventilkegel mit O-Ring) versehen, während sich die Kennlinie 8) auf eine Ausführung mit Ventil-Kugel bezieht.
Für eine dauerhafte und problemlose Kugelabdichtung ist auch das Verhältnis zwischen Kugel-Durchmesser und dem Sitz-Durchmesser von Bedeutung. Eine relativ kleine Kugel dichtet zwar leicht ab, weil sich diese in der abzudichtenden Bohrung regelrecht "verkeilt". Allerdings sind solche Ausführungen bedenklich bei höheren Betriebsdrücken, insbesondere wenn in einer Anlage Druckstöße auftreten.
Eine zuverlässige Abdichtung mittels relativ großer Kugel setzt einen relativ großen fertigungstechnischen Aufwand voraus, dafür wird jedoch eine optimale Abdichtung gewährleistet, wenn die Sitzbearbeitung mit der erforderlichen Sorgfalt erfolgt.
Um die erforderliche Austauschbarkeit sicherzustellen ist der Ventilsitz-Durchmesser als unveränderlich zu betrachten, allerdings kann der Kugel-Durchmesser beliebig angepasst werden. Anhand empirischer Erfahrungen scheint ein optimales Durchmesser-Verhältnis gegeben zu sein, wenn der Winkel einem Wert von 32° entspricht.
