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Ventil
Für eine grosse Zahl von Ventilen wird die Forderung gestellt, dass in den beiden Stellungen ganz offen und ganz geschlossen oder auch in bestimmten Zwischenlagen das Abschlussorgan mit entsprechender Kraft festgehalten wird. Die Grösse der Anpresskraft ist von dem Druck des von dem Ventil gesteuerten Mediums bzw. von dem Druck abhängig, der zur genügenden Dichthaltung des Ventils notwendig ist.
Von Hand aus zu betätigende Ventilspindeln bieten die Schwierigkeit, dass das Einstellen der Endlagen unter einer gewissen Anpresskraft erfolgen muss, da die den Verschlusskörper bewegenden Schraubenspindeln meist selbsthemmend sind und damit eine genaue Einstellung der Kraft erschweren. Anderseits erfordern die verschraubbaren Ventilspindeln wegen der zur Bewegung in der Achsrichtung notwendigen grösseren Zahl von Umdrehungen Einrichtungen, die für diesen Zweck ungünstig, für ihre Handhabung meist umständlich und daher auch kostspielig sind. Elektromotorisch gesteuerte Ventile hingegen belasten wegen ihres hohen Preises und ihrer Unverlässlichkeit die mit ihnen ausgerüsteten Anlagen.
Die im allgemeinen zuverlässige Steuerung der Ventile durch Solenoide hat aber den grossen Nachteil, dass ein verlässliches Festhalten des Ventilkörpers in der Offenlage und in der
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sich bisher wegen der vorerwähnten Nachteile als unzweckmässig erwiesen hat.
Es wurde bereits vorgeschlagen, an der Spindel eines Ventils kegelförmige Wülste anzubringen, die im Zusammenwirken mit einem federnden, radial gegen die Spindel gedrückten Schieber den Ventilkörper je nach Einstellung der Spindel in verschieden grossen Eröffnungsweiten des Durchgangsquerschnittes oder in der Schliesslage festhalten. Diese Anordnung gestattet zwar das Festhalten des Ventilkörpers in verschiedenen Lagen, bietet aber keine Sicherheit für ein dichtes Schliessen des Ventils.
Es wurde ferner vorgeschlagen, die Ventilspindel mit einer doppelkonusartigen Verdickung auszustatten, die mit zwei Kugeln zusammenwirkt, die durch Federn gegen die Mantelfläche der Verdickung gedrückt werden. Bei dieser Anordnung wird zwar eine selbsttätige Überführung des Ventilkörpers aus der einen in die andere Endlage erstrebt. Sie hat jedoch den Nachteil, dass die beiden Kugeln nur an zwei Stellen auf die
Kegelfläche der Spindel, also an zwei gegenüberliegenden Punkten, wirken. Ein besonderer
Nachteil dieser Anordnung ist darin gelegen, dass
Federn bei längerem Betrieb leicht versagen und bei Schadhaftwerden einer der beiden die
Kugeln belastenden Federn das Ventil aus- einandergenommen werden muss, um fest- zustellen, welche Feder schadhaft geworden ist.
Die Erfindung bezweckt, die . achteile diesem bekannten Anordnungen zu vermeiden und ein Ventil zu schaffen, welche, durch einen einfachen Impuls den Ventilkörper in die jeweils gewünschte Lage bringt und in aieser Lage unter Federkraftwirkung festhält.
Dies wird der Erfindung gemäss durch ein einziges, die Ventilspindel zentralsymmetrisch umschliessendes federndes Organ erreicht, das ausweichbar gelagert, je nach der der Ventilspindel gegebenen Einstellung allseitig radial an der gegen den Ventilkörper im Durchmesser ZtH enmenden bzw. abnehmenden Aussen-oder Innenfläche der Verdickung unter Spannung anliegt. Das federnde Organ kann vorteilhafterweise von einer die Ventilspindel umschliessenden Ringfeder gebildet sein.
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An der Ventilspindel kann eine Handhabe oder ein Organ, z. B. ein Hebel od. dgl., zur Bedienung von Hand aus oder durch eine mechanische Einrichtung angeordnet sein. Auch kann an der Ventilspindel oder einer anderen mit dieser kraftschlüssig verbundenen Spindel eine Solenoidspule für elektrische Steuerung des Ventils vorgesehen sein. Die Steuerung mittels Solenoides ermöglicht die Verstellung des Ventilkörpers in seine Endlagen und die Sicherung in diesen Stellungen ohne Anwendung eines dauernden Haltestromes durch einen einzigen Stromimpuls.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Ventilen gemäss der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 ein von Hand aus zu betätigendes Ventil im Aufriss teilweise in Schnitt, Fig. 2 ein umsteuerbares Ventil gleichfalls im Aufriss, teilweise in Schnitt, Fig. 3 und 4 schematisch je eine Ausführungsform eines an der Ventilspindel bzw. an dem Ventilgehäuse sitzenden Rotationskörpers, Fig. 5 eine besondere Anordnung der Feder, Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung der Ventilspindel für eine Anzahl gesicherter Zwischenstellungen.
Gemäss der in Fig. l dargestellten Ausführungform sitzt an der Ventilspindel ein Doppelkonus, dessen Teile 2 und 3 sich nach oben bzw. nach unten zu verjüngen. In dem Ventilgehäuse 4 ist eine den Doppelkonus 2,3 umschliessende Draht- ringfeder 5 vorgesehen, die durch die Platte 6 in einer Art Ringkammer gehalten ist und unter
Spannung an der Mantelfläche des Doppel- konus anliegt. Die in dem verlängerten Gehäuse-
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kann. An dem unteren Ende der Spindel 1 sitzt der Ventilkörper 9.
In der in Fig. 1 gezeigten Schliessstellung sitzt der Ventilkörper 9 auf dem Ventilsitz 10 auf und wird durch den Druck der Ringfeder 5 auf die Mantelfläche des oberen Konusteils 2 unter verlässlicher Abdichtung auf den Sitz 10 gepresst.
Wird die Handhabe 8 nach oben gezogen, so wird die Ringfeder 5 durch den Hindurchtritt des Doppelkonus 2, 3 in ihrem Durchmesser derart erweitert, dass der Ventilkörper 9 in die Offenlage gelangt und die Ringfeder, nun an dem unteren Teil 3 des Doppelkonus anliegend, diesen nach oben in die konische Ausnehmung 11 drückt.
Der erforderhche Anpressdruck in den beiden
Endstellungen des Ventilkörpers ergibt sich aus der Drahtstärke, der Windungszahl und dem
Windungsdurchmesser der Ringfeder sowie der in gewissen Grenzen veränderlichen Steilheit und dem Durchmesser des Rotationskörpers 2, 3. Die
Bewegung der Ventilspindel kann statt durch
Handhabe 8 auch durch andere mechanische
Mittel, wie durch Hebel, Schnurzug, Elektro- motor u. dgl., aber auch elektromagnetisch, z. B. vermittelst Solenoid erfolgen. Bei Solenoid- steuerung erfolgt die Umstellung aus einer Lage in die andere Lage durch einen einzigen Strom- impuls, ohne dass zur Erhaltung der Lage des Ventilkörpers ein dauernder Haltestrom erforderlich ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens auf Umschaltventile.
Der an seinen Enden mit je einem Ventilkegel 12, 13 versehene Ventilkörper 14 ist hohl ausgebildet. Das zylindrische Mittelstück ist zu einer Ringnut 15 gestaltet, in welcher die Ringfeder 5 untergebracht ist. Der aus den Teilen 2, 3 bestehende Doppelkonus sitzt auf der Ventilspindel 1, welche aus dem Ventilkörper 14 herausführt.
Soll die in Fig. 2 geschlossen gezeichnete Aus- trittsöffnung 16 geöffnet werden, so ist die Spindel 1 in der angedeuteten Pfeilrichtung nach oben zu verschieben, wobei der Doppelkonus 2, 3 durch die Ringfeder 5 hindurchtritt und bei Festhalten der Spindel 1 in der hochgeschobenen Lage mit seinem unteren Teil 3 den Ventilkörper 14 durch den Druck der Ringfeder 5 auf den Ventilsitz der Austrittsöffnung 17 presst.
Statt des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Doppelkonus können auch Verdickungen in Form anderer Rotationskörper mit geraden oder gekrümmcen Erzeugenden Anwendung finden.
Fig. 3 zeigt die Anordnung eines tonnenförmig gestalteten Rotationskörpers 18 an der Ventil- spindel 1. In dieser Figur ist gezeigt, wie die radial gerichteten, durch eine Feder erzeugten
Kräfte P symmetrisch auf die Verdickung an der
Ventilspindel einwirken, so dass eine Querkraft auf die Spindel nicht einwirkt und nur Kraft- wirkungen in der Längsrichtung der Spindel erzeugt werden. Die Form der Verdickung bewirkt, dass nur die beiden Endstellungen A und
B gesicherte Lagen ergeben, im Gegensatz zu allen Zwischenlagen.
Fig. 4 zeigt die kinematische Umkehrung des
Erfindungsprinzips. Die radialen Kraftwirkungen gehen hiebei von der Ventilspindel 1 aus, an welcher in einer Ringnut 19 die Ringfeder 20 sitzt, während der mit ihr zusammenwirkende
Rotationskörper als Verdickung 21 an der Innen- wand des Ventilgehäuses sitzt.
Gemäss der in Fig. 5 dargestellten Ausführungs- form ist die die Radialkräfte erzeugende Feder als
Schraubenfeder 22 gleichachsig mit der Spindel 1 angeordnet. Die Kraft dieser Feder 22 wirkt durch zwischengeschaltete Kugeln 23 auf die Ver- dickung, z. B. den Doppelkonus 2, an der Ventilspindel 1. Die Feder. ? 2 stützt sich einerseits gegen den auf die Kugeln 23 wirkenden Übertragungsring 24, anderseits gegen die Platte 25, die am Gehäuse 26 in der Längsrichtung der Spindel 1 verstellbar ist, um die Federkraft regeln zu können. Unterhalb des übertragung- ringes 24 ist ein am Gehäuse 26 fester Ring 27 vorgesehen, wobei die schrägen Innenflächen der Ringe 24, 27 eine Art Käfig für die Kugeln 23 bilden.
Die Neigung dieser Innenflächen gegen die Längsachse der Spindel 1 ist wesentlich flacher als die der Kegelflächen des Doppelkonus 2, so dass eine Betätigung der Ventilspindel in beiden Richtungen gewährleistet ist.
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Bei Ventilanordnungen, bei welchen die Grösse des Hubes die Unterbringung der erforderlichen Weglänge im Ventilgehäuse nicht zulässt, können Rotationskörper und Spindel auch getrennt voneinander angeordnet und durch eine Über- setzungseinrichtung) z. B. einen ungleicharmigen Hebel, verbunden sein. Ein solcher Fall kann bei durch Solenoidanordnung ferngesteuerten Ventilen Anwendung finden, bei welchen von Impuls zu Impuls der Gesamthub des Ventilkörpers in mehrere Unterabschnitte geteilt ist. Hiebei kann die Ringfeder mit einer der Zahl der Unterabschnitte entsprechenden Anzahl von Verdickungen, z. B. Doppelkonen, die hintereinander angeordnet sind, zusammenarbeiten.
Eine beispielsweise Ausführungsform einer Ventilspindel mit mehreren Stellungen zwischen der Offenlage und der Schliesslage des Ventilkörpers ist in Fig. 6 gezeigt. Mehrere Ver-
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geschlossen sind, arbeiten mit der sie umschliessenden Ringfeder 29 zusammen und sichern eine beliebige Zahl von Zwischenstellungen des Ventilkörpers. Auch hier können die von Rotationskörpern mit gerader oder gekrümmter Leitlinie gebildeten Verdickungen statt an der Ventilspindel auch an dem sie umschliessenden Ventilgehäuse angeordnet sein. Auch können statt einer mehrere Ringfedern vorgesehen sein.
Die erfindungsgemässen Anordnungen sind auch bei Sicherheitsventilen mit Erfolg anwendbar, indem der dem Überdruck entsprechende Hub sich einstellt und bei Einschaltung einer Spindel mit Doppelkonus und Ringfeder das Flattern unterdrückt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventil, dessen Ventilspindel oder das sie umschliessende Gehäuse eine nach Art eines Rotationskörpers ausgebildete Verdickung aufweist, die im Zusammenwirken mit radial zur Spindelachse wirkenden federnden Kräften die Lage des Ventilkörpers in seinen Endstellungen sichert, gekennzeichnet durch ein einziges, die Ventilspindel zentralsymmetrisch umschliessendes federndes Organ, das, ausweichbar gelagert, je nach der der Ventilspindel gegebenen Einstellung allseitig radial an der gegen den Ventilkörper im Durchmesser zunehmenden bzw. abnehmenden Aussen-oder Innenfläche der Verdickung unter Spannung anliegt.