CH676384A5 - Flow control valve - has valve piston guide to ensure correct flow rate and shuts off during leak or pipe fracture - Google Patents

Description

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CH 676 384 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Durchfluss-Kontrollventil zum Einbau in eine Leitung für den Transport von Flüssigkeiten oder Gase. Die praktischen Erfahrungen zeigen uns immer wieder, dass Anlagen mit Rohr- oder Schlauchleitungen oft einen Schaden erleiden. Bei Rohrbrüchen handelt es sich meist um solche, die durch natürliche Erscheinungen wie Korrosion, Einfrieren, Schwingungen oder dergleichen entstehen.

Ein Schaden kann auch durch irgendeinen Bedienungsfehler hervorgerufen werden. Die Auswirkungen eines Rohrbruches können zum Beispiel in Form einer Wohnungsübersehwemmung, einer Strassenbeschädigung, eines Stillstandes einer verfahrenstechnischen oder chemischen Betriebsanlage, eines Ausfalls einer hydraulischen Vorrichtung etc. annehmen. Die Folgeschäden solcher Rohrbrüche können oft unüberschaubare Ausmasse annehmen.

Auch kleine Leckagen können sehr unangenehme Folgen haben. In Haushaltungen und anderen Betrieben können sogar geringe Mengen - tropfweise Wasserverluste - letztendlich hohe Jahreswasserkosten entstehen lassen.

In vielen Anlagen mit Rohrleitungen wird der maximal© Durchfluss fest definiert. Damit dieser nicht überschritten wird, werden verschiedenartige Armaturen und Überwachungsgeräte eingesetzt, um diese Bedingung einzuhalten. Dazu werden nicht selten komplizierte Geräte herangezogen.

Bis heute ist keine Armatur bekannt, die sowohl bei Überschreiten des maximalen Durchflusses als auch bei einem Rohrbruch oder einer Leckage den Durchfluss selbsttätig sperrt.

Aus der FR-A 2 132 563 ist beispielsweise ein Ventil mit Offen- und Schliessstellung bekannt geworden, welches bei Rohrbruch den Durchfluss selbsttätig sperrt.

Um alle drei Anforderungen zu erfüllen, werden jeweils zusätzliche Armaturen eingesetzt. In der Regel können diese nur eine, selten zwei dieser Forderungen erfüllen. Sie benötigen dabei oft aufwendige und teure Steuereinheiten. Oft geht es nicht ohne elektrische Energie, Magnetventile usw. Durch die relative komplexe Ausführung solcher Armaturen beziehungsweise Geräte, die die erwähnten Anforderungen erfüllen sollen, muss ihrer Zuverlässigkeit ein sehr hoher Stellenwert beigemessen werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein einfaches Durchfluss-Kontrollventil zu schaffen, das die oben erwähnten Anforderungen erfüllt. Es soll nämlich

1. die maximale Durchflussmenge pro Zeiteinheit auf einen bestimmten Wert begrenzen;

2. das Ventil soll bei Leckage des Ableitungsrohres selber, oder bei Leckage eines daran oder angeschlossenen Apparates (zum Beispiel eines Absperrhahnens) die weitere Zufuhr sperren und

3. bei Rohrbruch des Ableitungsrohres den Durchfluss sperren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Durchfluss-Kontrollventil, das die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsberspiele gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Die Zeichnung zeigt*.

Fig. 1 ein Durchfluss-Kontrollventil im Mitten-Längsschnitt im Ruhezustand, bei dem kein Durchfluss stattfindet;

Fig. 2 dasselbe Ventil im Fäll, dass eine Leckage mit geringem Durchfluss vorhanden war, auf Grund dessen der Durchfluss gesperrt ist;

Fig. 3 dasselbe Ventil bei normalem Durchfluss;

Fig. 4 dasselbe Ventil bei einem Rohrbruch, auf Grund dessen das Ventil den Durchfluss gesperrt hat.

In sämtlichen Figuren sind identische Teile mit den gleichen Bezugszahlen angedeutet.

Das Gehäuse des Durchfluss-Kontrollventils ist zweiteilig ausgebildet und umfasst einen in der Zeichnung oberen Zulaufteil 1 und einen unteren Ablaufteil 2. Die beiden Teile sind miteinander verschraubt und mittels eines Dichtungsringes 9 nach aussen abgedichtet. Der Zulaufteil 1 ist mit einer Zulauföffnung 11 mit einem Innengewinde für den Anschluss eines Zulaufrohres versehen. Der Ablaufteil 2 hat eine Ablauföffnung 14 mit einem Aussenge-winde für den Anschluss eines Ablaufrohres oder eines Ablaufschlauches. Die Zulauföffnung 11, wie die Ablauföffnung gehen in einen im Gehäuse ausgearbeiteten Ventilsitz über.

Zwischen den beiden Gehäuseteilen sind eine Blende 10 und der Flansch einer Ventilkolbenführung 3 klemmend gehalten.

Die Ventilkolbenführung 3 weist zwei zentrische Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser auf, wobei die obere Bohrung mit kleinerem Durchmesser in die untere Bohrung mit grösserem Durchmesser übergeht. Die obere Bohrung bildet einen Führungszylinder, in welchem der kolbenförmige Schaft des Einlass-Ventiltelterkolbens 4 abgedichtet verschiebbar geführt ist. Ein O-Ring 19 dient der Abdichtung. Der Einlass-Ventiltellerkolben ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 15 mit kleinem Durchmesser versehen. Eine sich auf der Ventilkolbenführung 3 abstützende Schraubenfeder 5 liegt unten am Teller des Ventiltellerkolbens auf und hat das Bestreben das Ventil in die Schliesslage zu bringen, wobei der Ventilteller auf dem Sitz im Gehäuse aufliegt.

Die untere Bohrung mit grösserem Durchmesser bildet einen Führungszylinder, in welchem der Schaft des Haupt-Ventiltellerkolbens 6 abgedichtet verschiebbar geführt ist, wobei der O-Ring 20 der Abdichtung dient. Auch der Haupt-Ventiltellerkol-ben weist eine Durchgangsbohrung 17 auf, die am unteren Ende erweitert ist. Im erweiterten Teil dieser Bohrung ist eine Absperrscheibe 8 angebracht, die von der Schraubenfeder 7 nach oben gedrückt wird und die Bohrung 17 verschliesst. Die

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Schraubenfeder stützt sich dabei unten im Gehäuseteil 2 ab.

Die Ventilkolbenführung 3 hat einen Flansch, mit dem er im Gehäuse gehalten ist. Dieser Flansch ist mit einem Ringkanal 21 und mehreren Durchgangsbohrungen versehen, die dem Durchfluss von der Zulauföffnung zur Ablauföffnung dienen.

Anhand der Figuren wird im Folgenden die Wirkungsweise des Durchfluss-Kontrollventils beschrieben.

Fig. 3 zeigt das Ventil im Betriebszustand, bei dem ein normaler Durchfluss stattfindet. Der Strömungswiderstand genügt dabei, den Einlass-Ventil-tellerkolben 4 offenzuhalten, entgegen der Kraft der Feder 5. Das Strömungsmedium sei hier beispielsweise Wasser. Das Wasser strömt in den Stalbilisationsraum 12 ein, durchsetzt die Bohrungen im Flansch der Ventilkolbenführung 3, fliesst durch den Spalt zwischen der Blende und dem Führungsteil, gelangt in die Differenz-Druckkammer 13 und tritt durch die Ablauföffnung 14 aus. Die Druckfeder 7 ist so dimensioniert, dass sie die Durchgangsbohrung 17 mit der Absperrscheibe entgegen dem Druckunterschied zwischen Zu- und Ablauf geschlossen halten kann.

Fig. 2 zeigt das Ventil im Fall eines Lecks in einer an den Ablauf angeschlossenen Leitung. Hierbei ist die Strömung in der Zufuhrleitung so gering, dass der Einlass-Ventiltellerkolben weiter auf seinem Sitz aufliegt. Es tritt aber Wasser unter anähernd statischem Druck durch die Bohrung 15 ein und füllt dabei den als Steuerkammer bezeichneten Raum 16 auf. Dadurch wird der Schaft des Haupt-Ventiltel-lerkolbens 6 mit Druck beaufschlagt und in Schliessrichtung verschoben bis der Teller des Haupt-Ventils auf dem Sitz aufliegt und die Ablauföffnung 14 schliesst.

Fig. 4 zeigt das Durchfluss-Kontrollventil bei einem Rohrbruch. Dabei wird die durch die Blende 10 festgelegte Norm-Durchfiussmenge erheblich überschritten, so dass ein grosser Unterschied zwischen dem Druck in der Stabiiisationskammer 12 und dem als Differenzdruckkammer 13 bezeichneten Raum herrscht. Demzufolge wird die Steuerkammer 16 rasch bis annähernd zum statischen Druck in der Zufuhrleitung aufgefüllt und der Haupt-Ventilteller-kolben 6 schliesst die Ablauföffnung. Ist die Ablauföffnung 14 geschlossen, kehrt der Leckage-Ventiltellerkolben 4 in seine Ruhelage zurück. Druckfeder 7 hält die Absperrscheibe 8 in geschlossener Lage.

Fig. 1 schliesslich zeigt das Durchfluss-Kontroll-ventil in Ruhelage, bei dem kein Durchfluss stattfindet, so dass der Druck in den Kammern 12 und 13 gleich gross ist.

Schliesslich sei noch bemerkt, dass das Durchfluss-Kontrollventil sowohl Anwendung bei flüssigen wie gasförmigen Medien finden kann. Je nach der Viskosität, beziehungsweise Dichte der Durchflussmedien müssen die verschiedenen Spaltbreiten und Bohrungen entsprechend bemessen sein.

Bei kurzzeitigem Überschreiten der kritischen, durch den Blendenspalt bestimmten Durchflussmenge soll das Ventil nicht sofort schliessen. In diesem Fall hebt die Absperrscheibe 8 kurz von der Durchgangsbohrung des Haupt-Ventilteilerkolbens ab und sorgt so für einen kurzzeitigen Druckausgleich.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Durchfluss-Kontrollventil das automatisch, sowohl bei Leckage, als bei Rohrbruch schliesst, gekennzeichnet, durch ein zweiteiliges, mittels einer Verbindung zusammengehaltenes Gehäuse (1, 2), in welchem sich eine Ventilkolbenführung (3) und eine -Reduzierblende (10) befinden, wobei in der Ventilkolbenführung an der Zulaufseite ein federbelasteter Einlass-Ventiltellerkolben (4) geführt ist, der eine zentrale Bohrung (15) aufweist, welche eine Leckageöffnung bildet, mittels welcher er über eine Steuerkammer (16) mit einem federbelasteten ebenfalls in der Ventilkolbenführung (3) geführten Haupt-Ventiltellerkolben (6), der an der Ablaufseite angeordnet ist, in Wirkungsverbindung steht, wobei die den Einlass-Ventiltellerkolben (4) belastende, zwischen diesem und der Ventilkolbenführung (3) eingebaute Feder (5) diesen in Schliessrichtung drängt, während eine den Haupt-Ventiltellerkolben belastende, zwischen diesem und dem ablaufseitigen Teil (2) des Gehäuses eingebaute Feder (7) diesen in Öffhungs-lage drängt.

2. Durchfluss-Kontrollventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiteilig ausgebildete Gehäuse einen Zulaufteil (1) und den Ablaufteil (2) aufweist, zwischen denen die Reduzierblende (10) und die Ventilkolbenführung (3) gehalten sind, in welcher letztgenannten der Einlass-Ventil-tellerkoiben (4) und der Haupt-Ventiltellerkolben achsial ausgerichtet geführt sind.

3. Durchfluss-Kontrollventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventiikolbenfüh-rung (3) die Steuerkammer (16) enthält.

4. Durchfluss-Kontrollventil nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Ventiltellerkoiben (6) eine Durchgangsbohrung (17) aufweist, die im ablaufseitigen Bereich erweitert ist und das eine Ende der Feder (7) enthält, welche den Haupt-Ventiltellerkolben in die Öffnungslage drängt, wobei eine durch diese Feder (7) belastete Absperrscheibe (8) die Durchgangsbohrung (17) zur Steuerkammer (16) hin abdichtet.

5. Durchfluss-Kontrollventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkolbenführung (3) einen Flansch mit einer ringförmigen Ausdrehung (21) hat und mit Durchgangsbohrungen versehen ist, die in die Ausdrehung münden.

6. Durchfluss-Kontrollventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7), welche an der Absperrscheibe (8) anliegt, sich im Ablaufteil (2) des Gehäuses abstützt.

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