CH679177A5 - - Google Patents
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Description
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Beeinflussung des Durchflusses eines insbesondere pneumatischen Strömungsmediums durch einen von einer Wand umfangsseitig begrenzten Strömungskanal. The invention relates to a valve for influencing the flow of an in particular pneumatic flow medium through a flow channel delimited by a wall on the circumference.
Derartige Ventile sind üblicherweise in Gestalt von Zwei-Wegeventilen ausgestaltet und können zwei Schaltstellungen einnehmen, wobei entweder der zur Führung des Strömungsmediums dienende Strömungskanal abgesperrt oder geöffnet ist Dazwischenliegende Schaltzustände lassen sich hingegen kaum realisieren. Ausserdem ist der bauliche Aufwand für derartige Ventile relativ gross, was eine teuere Herstellung zur Folge hat. Auch sind solche Ventile erhöhtem Verschleiss im Bereich erforderlicher Dichtungen ausgesetzt. Nachteilig ist femer, dass das Strömungsmedium beim Durchströmen des Ventils häufig starken Richtungsänderungen ausgesetzt ist, was das Strömungsverhalten bzw. die Durchflusscharakteristik nachteilig beein-flusst. Valves of this type are usually designed in the form of two-way valves and can assume two switching positions, with either the flow channel serving to guide the flow medium being closed or open. In contrast, intermediate switching states can hardly be achieved. In addition, the structural effort for such valves is relatively large, which results in expensive production. Such valves are also exposed to increased wear in the area of the required seals. Another disadvantage is that the flow medium is often exposed to strong changes in direction when flowing through the valve, which adversely affects the flow behavior or the flow characteristic.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Ziel zugrunde, ein Ventil gemäss der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfacherem, kostengünstigerem Aufbau weniger verschleissanfällig ist und eine Verbesserung der Durchflusscharakteri-stik des Strömungsmediums bewirkt. The present invention is therefore based on the objective of creating a valve according to the type mentioned at the outset, which is less susceptible to wear with a simpler, more cost-effective construction and which improves the flow characteristics of the flow medium.
Erreicht wird dieses Ziel dadurch, dass im Strömungskanal eine diesen in zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Kanalabschnitte unterteilende feststehende Trennwand angeordnet ist, die eine die beiden Kanalabschnitte miteinander verbindende Durchgangsöffnung aufweist, dass der Trennwand an ihrer entgegen der Strömungsrichtung weisenden Dichtseite ein Dichtelement mit einer einerseits trennwandseitig und andererseits an der entgegengesetzten Seite ausmündenden Durchbrechung zugeordnet ist, dass das Dichtelement drehbar im Strömungskanal angeordnet ist, wobei die Durchbrechung entlang einer die Durchgangsöffnung der Trennwand in Strömungsrichtung gesehen schneidenden Bahn bewegbar ist, derart, dass der Durchströmquerschnitt des über die Durchbrechung und die Durchtrittsöffnung führenden Durchströmweges zwischen den beiden Kanalabschnitten je nach Drehstellung veränderbar ist und dass die Dichtseite der Trennwand und die zugewandte Gegendichtseite des Dichtelementes in Dichtkontakt miteinander treten können. This goal is achieved in that a fixed dividing wall is arranged in the flow channel that divides them into two successive channel sections, which has a passage opening connecting the two channel sections, that the dividing wall on its sealing side pointing against the flow direction has a sealing element with a dividing wall side and on the other hand, at the opening opening on the opposite side, it is assigned that the sealing element is rotatably arranged in the flow channel, the opening being movable along a path intersecting the passage opening of the partition wall in the flow direction, such that the flow cross section of the flow path leading over the opening and the passage opening between the two channel sections can be changed depending on the rotational position and that the sealing side of the partition and the facing counter-sealing side of the sealing element i n Can make sealing contact with each other.
Auf diese Weise erhält man ein Ventil, das eine Konstruktion erlaubt, bei der das Strömungsmedium ohne nennenswerte Umlenkungen im wesentlichen linear durch den Strömungskanai hindurchströmt, was sich positiv auf das Strömungsverhalten und die Durchflusscharakteristik auswirkt. Vom Strömungsmedium umströmte Ecken und Kanten lassen sich vorteilhaft vermeiden. Darüber hinaus ist der Aufbau des Ventils höchst einfach, denn es wird lediglich ein bewegbares Dichtelement benötigt, während die mit diesem Element zusammenarbeitende Trennwand als feststehendes Teil ausgebildet ist. Aufwendige Einrichtungen zum Abdichten erübrigen sich ebenfalls, denn durch die bezüglich der In this way, a valve is obtained which allows a construction in which the flow medium flows through the flow channel essentially linearly without any significant deflections, which has a positive effect on the flow behavior and the flow characteristics. Corners and edges around which the flow medium flows can advantageously be avoided. In addition, the construction of the valve is extremely simple, since only a movable sealing element is required, while the partition wall cooperating with this element is designed as a fixed part. Elaborate sealing devices are also unnecessary because of the
Trennwand stromauf gelegene Anordnung des Dichtelementes erfolgt durch den Strömungsmitteldruck selbst ein Andrücken des Dichtelements gegen die Trennwand und somit eine selbsttätige Abdichtung, die dazuhin eine selbstnachstellende Wirkung im Abnutzungsfalle entfaltet. Die drehbare Anordnung des Dichtelementes erlaubt ferner das Einstellen verschieden grosser Durchströmquerschnitte, so dass auch zwischen den Extremstellungen angesiedelte partielle Offenstellungen möglich sind. Auf diese Weise Iässt sich der Volumenstrom feinfühlig einstellen und an die jeweiligen Gegebenheiten problemlos anpassen. Das Ventil kann vor allem auch in der Prozesstechnik Verwendung finden, denn durch geeignete Gestaltung der Durchgangsöffnung bzw. Durchbrechung Iässt sich leicht ein Proportionalverhalten bei der Regulierung des Durchströmquerschnittes erzielen. Bei alledem gestaltet sich die Montage des Ventils sehr einfach und infolge seiner einfachen Bauweise Iässt es sich leicht als Durchgangsventil an beliebiger Stelle in ei* ne Strömungsmittel führende Leitung auch nachträglich einschalten. Partition wall upstream arrangement of the sealing element takes place by the fluid pressure itself pressing the sealing element against the partition and thus an automatic seal, which also has a self-adjusting effect in the event of wear. The rotatable arrangement of the sealing element also allows the setting of flow cross sections of different sizes, so that partial open positions located between the extreme positions are also possible. In this way, the volume flow can be adjusted sensitively and easily adapted to the respective circumstances. Above all, the valve can also be used in process technology, because by appropriately designing the through opening or opening, it is easy to achieve a proportional behavior when regulating the flow cross-section. In all of this, the assembly of the valve is very simple and, due to its simple construction, it can easily be switched on as a straight-through valve at any point in a line carrying fluid.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the invention are listed in the dependent claims.
Die Weiterbildung gemäss Anspruch 2 begünstigt die Dichtfunktion zwischen der Trennwand und dem Dichtelement ohne zusätzliche Hilfsmittel. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 gewährleistet eine zusätzliche Stabilisierung des Dichtelementes, was sich vor allem dann positiv auswirkt, wenn sich die Strömungsrichtung des Strömungsmediums einmal ändern sollte. The development according to claim 2 favors the sealing function between the partition and the sealing element without additional aids. The development according to claim 3 ensures additional stabilization of the sealing element, which has a positive effect especially if the flow direction of the flow medium should change.
Die Weiterbildung gemäss Anspruch 4 Iässt sich besonders einfach herstellen, da keinerlei zusätzliche, das Dichtelement führende körperliche Achse erforderlich ist. Hier erfolgt die Führung beim Drehvorgang zweckmässigerweise allein durch gleit-spielbehafteten Kontakt der Aussenumfangsfläche des Dichtelements mit der Innenfläche des Strömungskanals. The development according to claim 4 is particularly easy to produce, since no additional physical axis leading the sealing element is required. Here, the guidance during the turning process is expediently carried out solely by contact of the outer peripheral surface of the sealing element with the inner surface of the flow channel, which is subject to sliding play.
Mit der Weiterbildung gemäss Anspruch 5 wird eine zusätzliche Zentrierung des Dichtelementes erzielt, so dass im Umfangsbereich des Dichtelementes ein grösseres Bewegungspiel tolerierbar ist, ohne dass die Drehbewegung und die Zusammenarbeit zwischen den beiden Öffnungen nachteilig beeinflusst ist. Ausserdem lassen sich hier die Trennwand und das Dichtelement als zusammenhängende Baueinheit im Strömungskanal fixieren, was eine erhebliche Montageerleichterung mit sich bringt. With the development according to claim 5, an additional centering of the sealing element is achieved, so that a greater play of movement can be tolerated in the peripheral region of the sealing element without the rotary movement and the cooperation between the two openings being adversely affected. In addition, the dividing wall and the sealing element can be fixed in the flow channel as a coherent structural unit, which makes installation considerably easier.
Auch die Weiterbildung gemäss Anspuch 13 vereinfacht die Montage der Trennwand und erlaubt dazuhin einen schnellen problemlosen Austausch im Falle einer gewünschten Variation der Querschnittskontur der Durchgangsöffnung. The further development according to claim 13 simplifies the assembly of the partition and also allows a quick and easy exchange in the event of a desired variation in the cross-sectional contour of the through opening.
Von Vorteil ist auch eine gemäss Anspruch 14 gewählte rohrförmige Ausgestaltung der den Strömungskanal umgebenden Wand, die hier ein Ventilgehäuse darstellen kann. Diese Wand kann aus Kunststoff bestehen, vorteilhaft sind aber auch Konstruktionen aus Edelstahl oder Aluminium. Die rohrförmige Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass die Strömungskanallänge beliebig Also advantageous is a tubular configuration of the wall surrounding the flow channel, which can represent a valve housing here. This wall can be made of plastic, but constructions made of stainless steel or aluminum are also advantageous. The tubular configuration has the particular advantage that the flow channel length is arbitrary
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wählbar ist, und man kann durch geeignete Längenwahl erreichen, dass das Strömungsmedium vor dem Erreichen des Dichtelementes eine optimale Strömungskontur einnimmt. Die schlanke Bauweise erlaubt zudem den Einsatz unter beengten Raumverhältnissen. is selectable, and one can achieve by suitable length selection that the flow medium assumes an optimal flow contour before reaching the sealing element. The slim design also allows use in confined spaces.
Bei den Weiterbildungen gemäss den Ansprüchen 15 und 16 Iässt sich die Änderung der Drehstellung des Dichtelementes problemlos von aussen her bewerkstelligen. Ausserdem kann man sich den magnetischen Anziehungseffekt bei der Montage des Dichtelementes zu Nutze machen, indem man durch axiales Verschieben des Drehantriebselementes das radial innen im Strömungskanal angeordnete Dichtelement positioniert. In the developments according to claims 15 and 16, the change in the rotational position of the sealing element can be accomplished from the outside without any problems. In addition, one can take advantage of the magnetic attraction effect when installing the sealing element by positioning the sealing element arranged radially on the inside in the flow channel by axially displacing the rotary drive element.
Bei der Weiterbildung gemäss Anspruch 18 sind äussere Antriebselemente nicht erforderlich, so dass sich besonders kompakte Querabmessungen des Venils ergeben. In the development according to claim 18, outer drive elements are not required, so that particularly compact transverse dimensions of the Venile result.
Mit der Weiterbildung gemäss Anspruch 19 ist eine Umströmung des Dichtelementes im Bereich der Trennstelle zur Trennwand hin ohne den Einsatz zusätzlicher Dichtungen vorteilhaft unterbunden. Dabei erweist sich eine Ausgestaltung des Dichtelementes und der Trennwand aus Hartmaterial als besonders verschleissfest. With the development according to claim 19, flow around the sealing element in the region of the separation point towards the partition wall is advantageously prevented without the use of additional seals. An embodiment of the sealing element and the partition made of hard material proves to be particularly wear-resistant.
Das erfindungsgemässe Ventil Iässt sich zur Steuerung beliebiger Arten von Strömungsmedien einsetzen, seien es Gase wie Luft oder dergleichen oder auch Flüssigkeiten. The valve according to the invention can be used to control any type of flow media, be it gases such as air or the like or even liquids.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Darin zeigen: The invention is explained in more detail below with the aid of the accompanying drawing. In it show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfin-dungsgemässen Ventils in schematischer Darstellung im Längsschnitt gemäss Schnittlinie l-l aus Fig. 2, 1 shows a first exemplary embodiment of the valve according to the invention in a schematic illustration in longitudinal section according to section line 1 - 1 from FIG. 2,
Fig. 2 das Ventil aus Fig. 1 im Querschnitt gemäss Schnittlinie II-II, 2 shows the valve from FIG. 1 in cross section according to section line II-II,
Fig. 3 eine weitere Bauform des Ventils ebenfalls im Längsschnitt und schematisch dargestellt gemäss Schnittlinie III-III aus Fig. 4, 3 shows a further design of the valve, likewise in longitudinal section and shown schematically according to section line III-III from FIG. 4,
Fig. 4 das Ventil aus Fig. 3 im Querschnitt gemäss Schnittlinie IV-IV, 4 shows the valve from FIG. 3 in cross section according to section line IV-IV,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel des Ventils mit internem Drehantrieb ebenfalls schematisch und im Längsschnitt gemäss Schnittlinie V-V aus Fig. 6 und Fig. 5 shows an embodiment of the valve with internal rotary drive also schematically and in longitudinal section along section line V-V from Fig. 6 and
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Ventil aus Fig. 5 gemäss Schnittlinie Vl-VI aus Fig. 5. 6 shows a cross section through the valve from FIG. 5 according to section line VI-VI from FIG. 5.
Die Beschreibung der Erfindung soll zunächst anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 und 2 vorgenommen werden. Dieses Ventil besitzt eine rohrförmige, hohlzylindrische und im Querschnitt kreisförmige Wand 1, die einen Strömungskanal 2 umgibt und die man als Gehäuse bezeichnen kann. Die beiden axialen Enden der Wand 1 sind als Befestigungsenden ausgebildet und weisen jeweils eine Befestigungseinrichtung 3 zum Anschliessen pneumatischer Bauteile oder Bauelemente auf. Hierbei kann es sich um Ventile, Zylinder usw. handeln. Beim Ausführungsbeispiel sind die Befestigungseinrichtungen 3 zum Anschliessen von Druckmittelleitungen bzw. -Schläuchen 4 geeignet und sind zu diesem Zweck als Aufsteckstutzen 5 ausgebildet, die am Aussenumfang vorzugsweise eine Verzahnung zur Fixierung der Leitung bzw. des Schlauches tragen. Die beiden Stutzen sind koaxial zueinander ausgerichtet, und ihre Längsachse fällt mit der Längsachse 6 des hohlzylindrischen Gehäuses zusammen. Das Ventil ist für eine Betriebsweise ausgelegt, in der ein Strömungsmedium wie Gas, Luft, Flüssigkeit oder dergleichen gemäss parallel zur Längsachse 6 verlaufender Pfeilrichtung 7 hindurchströmt The description of the invention will first be made with reference to the embodiment of FIGS. 1 and 2. This valve has a tubular, hollow-cylindrical wall 1 with a circular cross section, which surrounds a flow channel 2 and which can be referred to as a housing. The two axial ends of the wall 1 are designed as fastening ends and each have a fastening device 3 for connecting pneumatic components. These can be valves, cylinders, etc. In the exemplary embodiment, the fastening devices 3 are suitable for connecting pressure medium lines or hoses 4 and are designed for this purpose as push-on sockets 5, which preferably have teeth on the outer circumference for fixing the line or the hose. The two connecting pieces are aligned coaxially with one another and their longitudinal axis coincides with the longitudinal axis 6 of the hollow cylindrical housing. The valve is designed for an operating mode in which a flow medium such as gas, air, liquid or the like flows through in accordance with the direction of the arrow 7 running parallel to the longitudinal axis 6
Im Innern des von der Wand 1 umschlossenen Strömungskanals 2 ist eine scheibenförmige Trennwand 8 angeordnet, die sich quer zur Strömungsrichtung 7 erstreckt und den Strömungskanal 2 in zwei axial benachbarte Kanalabschnitte 9,10 unterteilt. Sie weist eine bevorzugt axial gerichtete Durchgangsöffnung 14 auf, die die beiden Kanalabschnitte 9, 10 grundsätzlich miteinander verbindet. Der stromauf, d.h. entgegen der Strömungsrichtung 7 weisenden Axialseite der Trennwand 8, nachfolgend als Dichtseite 15 bezeichnet, ist ein Dichtelement 16 von ebenfalls scheibenförmiger Gestalt zugeordnet. Die beiden Scheibenflächen verlaufen zumindest annähernd parallel zueinander. Das Dichtelement 16 weist ebenfalls eine bevorzugt axial verlaufende Öffnung, die Durchbrechung 17 auf, die einerseits zur Trennwand 8 hin und andererseits an der entgegengesetzten, stromauf gerichteten Elementenseite, nachfolgend als Druckseite 18 bezeichnet, ausmündet. Im Gegensatz zu der gegenüber der Gehäusewand 1 ortsfest festgelegten Trennwand 8, ist das Dichtelement 16 im Strömungskanal 2 drehbar, wobei die Drehachse vorzugsweise mit der Längsachse 6 zusammenfällt. In the interior of the flow channel 2 enclosed by the wall 1, a disk-shaped partition 8 is arranged, which extends transversely to the flow direction 7 and divides the flow channel 2 into two axially adjacent channel sections 9, 10. It has a preferably axially directed through opening 14 which basically connects the two channel sections 9, 10 to one another. The upstream, i.e. opposite the flow direction 7 facing axial side of the partition 8, hereinafter referred to as the sealing side 15, a sealing element 16 is also of disk-shaped shape. The two disk surfaces run at least approximately parallel to one another. The sealing element 16 also has a preferably axially extending opening, the opening 17, which opens on the one hand towards the partition 8 and on the other hand on the opposite, upstream element side, hereinafter referred to as pressure side 18. In contrast to the partition 8 which is fixed in relation to the housing wall 1, the sealing element 16 can be rotated in the flow channel 2, the axis of rotation preferably coinciding with the longitudinal axis 6.
Die Relativanordnung der Durchgangsöffnung 14 mit Bezug zur Durchbrechung 17 ist in einer Art gewählt, die gewährleistet, dass die von der Durchbrechung 17 beim Verdrehen zurückgelegte Bahn 19 (vgl. Fig. 2) in Strömungsrichtung 7 gesehen die Durchgangsöffnung 14 trifft bzw. schneidet. Die Bahn 19 hat also zweckmässigerweise den gleichen Abstand R zur Drehachse 6 wie das Zentrum 20 der Durchgangsöffnung 14. Somit Iässt sich durch Drehung des Dichtelements 16 der Überdeckungsgrad zwischen der Durchgangsöffnung 14 und der Durchbrechung 17 insbesondere stufenlos regulieren, und dieser Überdeckungsgrad ist massgeblich für den Durchströmquerschnitt 23, der dem Strömungsmedium 7 zur Überströmung zwischen den beiden Kanalabschnitten 9, 10 zur Verfügung steht, in Fig. 2 ist eine Mittelstellung gezeigt, bei der der eingestellte Durchströmungsquerschnitt etwa der Hälfte des maximal Möglichen entspricht. Demgegenüber ist in der einen, nicht dargestellten Extremstellung überhaupt keine Überdeckung von Öffnungsbereichen gegeben, so dass das Ventil die Schliessstellung einnimmt, in der eine Durchströmung verhindert ist. Die entgegengesetzte, ebenfalls nicht dargestellte Extremstellung sieht hingegen vor, dass die beiden Öffnungsquerschnitte miteinander fluchten bzw. dass bei verschiedenen Öffnungskonturen diejenige Öffnung mit kleinerem Querschnitt vollständig freigegeben ist. In dieser als Offenstellung bezeichenbaren Extremstellung ist maximaler Durchfluss gegeben. The relative arrangement of the passage opening 14 with respect to the opening 17 is selected in a way that ensures that the path 19 covered by the opening 17 during rotation (see FIG. 2) meets or intersects the passage opening 14 in the flow direction 7. The web 19 is therefore expediently at the same distance R from the axis of rotation 6 as the center 20 of the through opening 14. Thus, by rotating the sealing element 16, the degree of coverage between the through opening 14 and the opening 17 can in particular be regulated continuously, and this degree of coverage is decisive for the Flow cross-section 23, which is available to the flow medium 7 for overflow between the two channel sections 9, 10, a central position is shown in FIG. 2, in which the flow cross-section set corresponds to approximately half of the maximum possible. In contrast, in one extreme position, not shown, there is no overlap of opening areas at all, so that the valve assumes the closed position in which flow is prevented. The opposite extreme position, which is also not shown, on the other hand provides that the two opening cross-sections are flush with one another or that the opening with a smaller cross-section is completely released in the case of different opening contours. In this extreme position, which can be designated as the open position, there is maximum flow.
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6 6
Wenn der dem Dichtelement 16 zugeordnete Kanalabschnitt 9 gemäss Pfeil 7 mit Strömungsmittel beschickt wird, so hat dies unabhängig von der Drehstellung zur Folge, dass das Dichtelement 16 mit seiner der Trennwand 8 zugewandten Gegen-dichtseite 21 in Dichtkontakt mit der Dichtfläche 15 tritt. Der Strömungsmitteldruck presst das Dichtelement 16 axial gegen die Trennwand 8, so dass auch ohne zusätzliche Hilfsmittel eine selbstdichtende Wirkung erzielt wird. Gleichzeitig sorgt diese Eigenschaft dafür, dass im Abnutzungsfall eine selbsttätige Nachstellung erfolgt, da das Dichtelement 16 vorzugsweise in Axialrichtung 6 zumindest in gewissem Rahmen hin und her bewegbar ist, so dass eine Lageverschiebung möglich ist. If the channel section 9 assigned to the sealing element 16 is charged with fluid according to arrow 7, this has the consequence, regardless of the rotational position, that the sealing element 16 comes into sealing contact with the sealing surface 15 with its counter-sealing side 21 facing the partition 8. The fluid pressure presses the sealing element 16 axially against the partition 8, so that a self-sealing effect is achieved even without additional aids. At the same time, this property ensures that an automatic readjustment takes place in the event of wear, since the sealing element 16 can preferably be moved back and forth in the axial direction 6 at least to a certain extent, so that a positional shift is possible.
Von Vorteil ist hierbei, dass im Bereich der Trennstelle zwischen Trennwand 8 und Dichtelement 16 auf separate verschleissanfällige Dichtungen verzichtet werden kann, wenn die entsprechenden, miteinander korrespondierenden Axialflächen selbst als Dichtflächen ausgebildet sind, wie dies beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 der Fall ist. Es reicht hier bereits aus, wenn die den beiden Dichtseiten 15, 21 zugeordneten Flächen plangeschliffen werden, wobei allerdings auch eine Unterteilung in einzelne Flächenpartien möglich ist. Insbesondere sollte der Umfangsbereich der jeweiligen Öffnung 14, 17 von einer Dichtfläche besetzt sein. Von Vorteil ist hier jedenfalls, wenn sowohl das Dichtelement 16 als auch die Trennwand 8 zumindest im Kontaktbereich aus Keramik oder Hartkunststoffbestehen. It is advantageous here that separate seals susceptible to wear can be dispensed with in the region of the separating point between partition 8 and sealing element 16 if the corresponding axial surfaces which correspond to one another are themselves designed as sealing surfaces, as is the case in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 . It is already sufficient here if the surfaces assigned to the two sealing sides 15, 21 are ground flat, although a division into individual surface sections is also possible. In particular, the peripheral area of the respective opening 14, 17 should be occupied by a sealing surface. In any case, it is advantageous here if both the sealing element 16 and the partition 8 are made of ceramic or hard plastic at least in the contact area.
In soweit besteht im wesentlichen Übereinstimmung zwischen dem beschriebenen Ausführungsbeispiel und den übrigen in der Zeichnung abgebildeten beispielhaften Bauformen. In den übrigen Figuren sind daher entsprechende Bauteile bzw. -elemente mit identischen Bezugszeichen versehen worden. In so far there is essentially agreement between the described embodiment and the other exemplary designs shown in the drawing. Corresponding components or elements have therefore been provided with identical reference symbols in the remaining figures.
Zur Verstärkung der Dichtwirkung und um unabhängig von der Durchströmrichtung bzw. Einbaula-ge einen sicheren Kontakt der beiden Teile 16, 8 zu gewährleisten, ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 zusätzlich eine das Dichtelement 16 gegen die Trennwand 8 vorspannende Feder 24 vorhanden, die als Spiraldruckfeder ausgestaltet ist. Sie stützt sich einerseits an der Druckseite 18 des Dichtelementes 16 ab und andererseits an einem ringförmigen, nach innen von der Wand 1 vorspringenden Radialvorsprung 26, der vorzugsweise einstückig an die Wand 1 angeformt ist. An Stelle des einen durchgehenden Vorsprunges können auch mehrere einzelne Vorsprünge Verwendung finden. Zur Zentrierung der Feder 24 am Dichtelement 16 ist an dessen Druckseite 18 eine ringförmige Vertiefung 25 eingelassen, die das Federende aufnimmt. Zweckmässig ist bei alledem eine sich kegelförmig verengende Feder zu verwenden, deren Bereich geringeren Durchmessers dem Dichtelement 16 zugeordnet ist. In order to reinforce the sealing effect and to ensure reliable contact of the two parts 16, 8 regardless of the direction of flow or installation position, in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 there is additionally a spring 24 which prestresses the sealing element 16 against the partition 8, which is designed as a spiral compression spring. It is supported on the one hand on the pressure side 18 of the sealing element 16 and on the other hand on an annular radial projection 26 which projects inwards from the wall 1 and which is preferably integrally formed on the wall 1. Instead of the one continuous projection, several individual projections can also be used. To center the spring 24 on the sealing element 16, an annular recess 25 is inserted on the pressure side 18 thereof, which receives the spring end. In all this, it is expedient to use a conically narrowing spring, the area of which with a smaller diameter is assigned to the sealing element 16.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 16 weiterhin lose und axial frei bewegbar gegenüber der Trennwand 8 im Strömungskanal 2 angeordnet, und eine Führung bei der Drehbewegung erfolgt allein durch gleitenden Kontakt seiner Kreiskontur aufweisenden Umfangsfläche 29 mit der Innenfläche 30 des Strömungskanals. Selbstverständlich ist diese Ausführungsvariante auch ohne die Verwendung einer Feder 24 möglich, zweckmässigerweise wird man dann jedoch einen zusätzlichen Radialvorsprung vorsehen, der die Axialbewegung des Dichtelements 16 unter Gewährleistung eines gewissen Bewegungsspieles begrenzt, so dass volle Funktionsfähigkeit unabhängig von der jeweiligen Einbauläge gegeben ist. In this embodiment, the sealing element 16 is furthermore arranged loosely and axially freely movable relative to the dividing wall 8 in the flow channel 2, and guidance during the rotary movement takes place solely by sliding contact of its circumferential surface 29 having a circular contour with the inner surface 30 of the flow channel. Of course, this embodiment variant is also possible without the use of a spring 24, but expediently an additional radial projection will then be provided, which limits the axial movement of the sealing element 16 while ensuring a certain amount of play, so that full functionality is given regardless of the respective installation position.
Im Gegensatz dazu ist beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 am Dichtelement 16 eine zentrale körperliche Achse 31 angeordnet und insbesondere angeformt, die in Axialrichtung 6 verläuft. Sie ist als Steckachse ausgebildet und durch eine zentrale Achsöffnung 32 der Trennwand 8 hindurchgesteckt, wobei für Drehspiel und axiales Verschiebespiel gesorgt ist. Das freie Ende der Achse 32 trägt zweckmässigerweise einen ein erneutes Herausziehen hemmenden Radialfortsatz 33, der zur Erleichterung der Montage Kegelform aufweisen kann. Bei einer solchen Ausführungsform kann auf Berührkontakt zwischen Dichtelement 16 und Wand 1 verzichtet werden, so dass man eine besonders leichtgängige Drehlagerung erhält. Der Ansatz 33 dient zweckmässigerweise gleichzeitig zur Begrenzung des axialen Bewegungsspiels des Dichtelements 16. In contrast to this, in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, a central physical axis 31 is arranged on the sealing element 16, and in particular is molded on, which runs in the axial direction 6. It is designed as a thru-axle and inserted through a central axis opening 32 of the partition 8, with rotational play and axial displacement play being provided. The free end of the axis 32 expediently carries a radial extension 33 which prevents it from being pulled out again and which can have a conical shape to facilitate assembly. In such an embodiment, contact between the sealing element 16 and the wall 1 can be dispensed with, so that a particularly smooth-running rotary bearing is obtained. Approach 33 expediently serves at the same time to limit the axial play of movement of sealing element 16.
Es versteht sich, dass Achse 31 und Öffnung 32 auch am jeweils anderen Bauteil angeordnet sein können. It is understood that axis 31 and opening 32 can also be arranged on the other component.
Die Verbindung über eine Achse 31 hat den Vorteil, dass eine Baueinheit bestehend aus Dichtelement 16 und Trennwand 8 vorliegt, die gemeinsam im Strömungskanal 2 montierbar ist. Dabei wirkt sich vorteilhaft eine lösbare Befestigung der Trennwand 8 aus, wie dies gemäss Fig. 1 der Fall ist. Hier erfolgt die Befestigung im Rahmen einer Schnappverbindung, wobei zweckmässigerweise am Aussenum-fang der Trennwand 8 eine Nut eingebracht ist, in die ein entsprechender Ringvorsprung der Wand 1 lösbar einfällt, oder umgekehrt. The connection via an axis 31 has the advantage that there is a structural unit consisting of sealing element 16 and partition 8, which can be mounted together in the flow channel 2. A detachable fastening of the partition 8 has an advantageous effect, as is the case according to FIG. 1. Here, the attachment takes place in the context of a snap connection, a groove being expediently made in the outer circumference of the partition 8, into which a corresponding annular projection of the wall 1 falls, or vice versa.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist die Trennwand 8 hingegen im Rahmen einer Schraubverbindung 34 mit der Wand 1 verschraubt, und beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist die Trennwand unlösbar durch Kleben befestigt. 3, however, the partition 8 is screwed to the wall 1 in the context of a screw connection 34, and in the embodiment according to FIG. 5 the partition is permanently attached by gluing.
Es versteht sich, dass die einzelnen Befesti-gungs- und Lagervarianten hinsichtlich der Trennwand und des Dichtelementes beliebig miteinander kombiniert werden können. It goes without saying that the individual fastening and bearing variants can be combined with one another as desired with regard to the partition wall and the sealing element.
Entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck können die Durchgangsöffnung 14 und die Durchbrechung 17 unterschiedliche Gestalt aufweisen. Dabei ist es möglich, dass die Konturen des jeweiligen Öffnungspaares untereinander verschieden oder gleichartig sind. Ohne eine Beschränkung vornehmen zu wollen, seien nachfolgend die beispielhaft gewählten, besonders vorteijhaften Ausgestaltungen und Kombinationen der Öffnungen 14, 17 beschrieben. Depending on the intended use, the through opening 14 and the opening 17 can have different shapes. It is possible that the contours of the respective pair of openings differ from one another or are identical. Without wishing to carry out any restriction, the particularly advantageous configurations and combinations of the openings 14, 17 selected by way of example are described below.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 haben beide Öffnungen 14,17 die gleiche Form, wobei es sich jeweils, in Strömungsrichtung 7 gesehen, um die Gestalt eines Kreissegmentes handelt. Die Krümmungslinie verläuft hierbei vorzugsweise kon5 In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, both openings 14, 17 have the same shape, with each being the shape of a segment of a circle, as seen in the direction of flow 7. The line of curvature here preferably runs kon5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
7 7
CH679177 A5 CH679177 A5
8 8th
zentrisch zur Aussenkontur des zugeordneten Bauteiles 16, 8, während die lineare Konturlinie 37 bevorzugt auf der gleichen Seite bezüglich der Drehachse 6 angeordnet ist, wie diese Krümmungsli-nie 36. centric to the outer contour of the assigned component 16, 8, while the linear contour line 37 is preferably arranged on the same side with respect to the axis of rotation 6 as this curve line 36.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 ist die Durchgangsöffnung 14 kreiszylindrisch ausgebildet mit auf der Bewegungsbahn 19 angeordneter Mittelachse. Hingegen hat die Durchbrechung 17 in Strömungsrichtung 7 gesehen die Form einer Sichel, die sich entlang einem Kreisbogen erstreckt, der mit der Bahn 19 zusammenfällt. Die quer zur Bewegungsbahn 9 gemessene Breite der sichelförmigen Durchbrechung 17 nimmt ausgehend vom einen Sichelende zum anderen Sichelende hin kontinuierlich ab. Durch Drehung des Dichtelements 16 Iässt sich somit eine stufenlose Variation des Durchströmquerschnittes 23 erzielen, der maximal dem Querschnitt der Durchgangsöffnung 14 entspricht. Dazuhin erfolgt die Durchflussänderung proportional, was vor allem bei einem Einsatz im Bereich der Verfahrenstechnik vorteilhaft ist. In der Offenstellung liegt jedenfalls das breite Sichelende in einer Flucht mit der Durchgangsöffnung 14, während in der Schliessstellung die Durchbrechung 17 „an der Öffnung 14 vorbeigedreht ist, so dass die Öffnung 14 von einem geschlossenen Abschnitt des Dichtelements 16 abgedeckt wird. In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, the through opening 14 is of circular cylindrical design with a central axis arranged on the movement path 19. On the other hand, the opening 17 has the shape of a sickle seen in the flow direction 7, which extends along an arc that coincides with the path 19. The width of the crescent-shaped opening 17 measured transversely to the movement path 9 decreases continuously from one end of the sickle to the other end of the sickle. By rotating the sealing element 16, a continuous variation of the flow cross section 23 can be achieved, which corresponds at most to the cross section of the passage opening 14. In addition, the change in flow takes place proportionally, which is particularly advantageous when used in the field of process engineering. In any case, in the open position the wide crescent end is in alignment with the through opening 14, while in the closed position the opening 17 "is rotated past the opening 14 so that the opening 14 is covered by a closed section of the sealing element 16.
Wie bereits erwähnt, lassen sich die einzelnen Öffnungskonturen untereinander auch kombinieren. As already mentioned, the individual opening contours can also be combined with one another.
Die Drehbewegung des Dichtelements 16 kann manuell oder maschinell erzeugt werden. Der Antrieb kann ferner von aussen her oder von innen erfolgen. The rotary movement of the sealing element 16 can be generated manually or by machine. The drive can also take place from the outside or from the inside.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 4 erfolgt die Drehbetätigung von aussen her, zu welchem Zweck das Dichtelement 16 magnetisch mit einem am Aus-senumfang der Wand 1 radial gegenüberliegend angeordneten Drehantriebselement 38 gekoppelt ist, so dass eine Bewegung des Drehantriebselements 38 in die eine oder andere Umfangsrichtung (Doppelpfeil 39) eine entsprechende Mitrotation des Dichtelements 16 um die Drehachse 6 im Innern des Strömungskanals 2 auslöst. Hierbei ist von Vorteil, wenn das äussere Antriebselement 38 wie abgebildet eine die Wand 1 koaxial umgebende Ringstruktur aufrveist. 1 to 4, the rotary actuation takes place from the outside, for which purpose the sealing element 16 is magnetically coupled to a rotary drive element 38 arranged radially opposite on the outer circumference of the wall 1, so that a movement of the rotary drive element 38 in one or the other another circumferential direction (double arrow 39) triggers a corresponding co-rotation of the sealing element 16 about the axis of rotation 6 in the interior of the flow channel 2. It is advantageous here if the outer drive element 38 has an annular structure surrounding the wall 1 as shown.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 sind sowohl das Dichtelement 16 als auch das Drehantriebselement 38 aus magnetischem Material hergestellt, wobei vorzugsweise beide Male eine axiale Polarisierung vorliegt. Beide Elemente 16, 38 um-schliessen sich koaxial, wobei zwischen dem ringförmigen äusseren Element 38 und der Aussenflä-che der Wand 1 ein gewisses Gleitspiel besteht. In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, both the sealing element 16 and the rotary drive element 38 are made of magnetic material, axial polarization preferably being present both times. Both elements 16, 38 enclose coaxially, with a certain amount of sliding play between the ring-shaped outer element 38 and the outer surface of the wall 1.
Demgegenüber sind die beiden Elemente 16, 38 beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 und 4 selbst nicht magnetisch ausgebildet, sondern tragen jeweils einen aus magnetischem Material bestehenden Magnetkörper 40, 41. Bei diesen handelt es sich zweckmässigerweise um Ringmagnete, die jeweils in einer Innenumfangsnut des Drehantriebselementes 38 bzw. einer Aussenumfangsnut des Dichtelementes 16 gehaltert sind, so dass sie sich mit minimalem Abstand gegenüberliegen. In contrast, the two elements 16, 38 in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4 are themselves not magnetically designed, but each carry a magnetic body 40, 41 consisting of magnetic material. These are expediently ring magnets, each in an inner circumferential groove of the rotary drive element 38 or an outer circumferential groove of the sealing element 16 are held so that they face each other with a minimal distance.
Jedenfalls ist es von Vorteil, wenn bei einer derartigen Verwendung eines magnetischen Drehan-triebes die Wand 1 aus nichtmagnetischem und nicht magnetisierbarem Material besteht, z.B. aus Aluminium oder einem Polymermaterial. In any case, it is advantageous if the wall 1 consists of non-magnetic and non-magnetizable material, e.g. made of aluminum or a polymer material.
Ein Verdrehen des Dichtelementes 16 erfolgt jeweils durch Verdrehen des Drehantriebselemenfes 38, was manuell erfolgen kann oder aber unter Vermittlung eines in Fig. 1 lediglich gestrichelt angedeuteten sogenannten Ringmotors 44, der die Wand 1 umgebend am Ventil angeordnet sein kann. The sealing element 16 is rotated in each case by rotating the rotary drive element 38, which can be done manually or by means of a so-called ring motor 44, which is only indicated by dashed lines in FIG. 1 and can be arranged on the valve surrounding the wall 1.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 und 6 erfolgt der Drehantrieb innerhalb des Strömungskanals 2, und die Wand 1 kann beispielsweise aus Edelstahl bestehen. Hier ist dem Dichtelement 16 entgegen der Strömungsrichtung 7 ein Drehantriebsmo-tor 46 vorgelagert, der gegenüber der Wand 1 festgelegt ist und mit dem Dichtelement 16 über eine dessen Axialbewegung gewährleistende Teleskopachse 47 in drehfester Verbindung steht. Zur Fixierung des Motors 46 sind mehrere radial verlaufende Stützstreben 48 vorgesehen, die beim Ausführungsbeispiel sternförmig unter einem Winkel von 60° über den Umfang verteilt sind. Sie sorgen für eine zentrale Aufhängung des Motors 46, so dass die Durchströmung des Kanals 2 nicht nennenswert beeinträchtigt wird, da zwischen den Streben genügend Strömungsquerschnitt vorliegt. 5 and 6, the rotary drive takes place within the flow channel 2, and the wall 1 can be made of stainless steel, for example. Here, opposite the flow direction 7, the sealing element 16 is preceded by a rotary drive motor 46, which is fixed in relation to the wall 1 and is in a rotationally fixed connection with the sealing element 16 via a telescopic axis 47 which ensures its axial movement. To fix the motor 46, several radially extending support struts 48 are provided, which in the exemplary embodiment are distributed in a star shape at an angle of 60 ° over the circumference. They provide a central suspension of the motor 46, so that the flow through the channel 2 is not appreciably impaired, since there is sufficient flow cross section between the struts.
Die wandseitigen Endbereiche der Streben 48 sind mit Aussengewindepartien 49 versehen, die durch Befestigungsöffnungen 50 der Wand hindurch gesteckt und mit Muttern von aussen her verschraubt sind. Mindestens eine der Streben ist hierbei innen mit einer Längshöhlung 51 versehen, was die Zufuhr elektrischer Anschlusskabel 52 von aussen her an den Motor 46 begünstigt. Der Motor selbst ist zweckmässigerweise als feinstufiger Schrittmotor ausgestaltet, der eine feinfühlige Abstimmung des jeweils gewünschten Strömungsquerschnittes gestattet. The wall-side end regions of the struts 48 are provided with externally threaded portions 49 which are inserted through fastening openings 50 in the wall and are screwed on from the outside with nuts. At least one of the struts is provided with a longitudinal cavity 51 on the inside, which favors the supply of electrical connecting cables 52 to the motor 46 from the outside. The motor itself is expediently designed as a finely stepped stepper motor, which allows a sensitive adjustment of the desired flow cross section.
Es versteht sich, dass das Dichtelement 16 bei Bedarf im Bereich seines Aussenumfanges 29 separat gegen die Innenfläche 30 der Wand 1 abgedichtet werden kann, wie dies in Fig. 5 gestrichelt bei 53 angedeutet ist. It goes without saying that the sealing element 16 can, if necessary, be sealed separately in the region of its outer circumference 29 against the inner surface 30 of the wall 1, as is indicated by the broken line at 53 in FIG. 5.
Zur Fig. 1 ist hinzuzufügen, dass dort wegen des verringerten Strömungsquerschnittes im Bereich der Stutzen 5 eine der Befestigungseinrichtungen 3 abnehmbar ausgestaltet ist, um eine problemlose Montage der Einsatzteile zu gewährleisten. Demgegenüber ist bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 3 bis 6 ein kontinuierlicher Querschnitt des Strömungskanals 2 gegeben, auch im Bereich der in Fig. 5 als einfache Aussengewindeabschnitte ausgebildeten Befestigungseinrichtungen 3. It should be added to FIG. 1 that because of the reduced flow cross section in the area of the connecting piece 5, one of the fastening devices 3 is designed to be removable in order to ensure problem-free assembly of the insert parts. In contrast, in the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 6 there is a continuous cross section of the flow channel 2, also in the area of the fastening devices 3 designed as simple external thread sections in FIG. 5.
Es ist durchaus auch möglich, als Wand 1 einen längeren Schlauch bzw. eine Leitung zu verwenden, in die die Teile 16, 8 einfach eingesteckt und anschliessend festgelegt werden. It is also entirely possible to use a longer hose or line as wall 1, into which the parts 16, 8 are simply inserted and then fixed.
Durch Vermeidung der Verwendung jeglicher «Weichteile» ist das erfindungsgemässe Ventil sehr verschleissarm, und wegen der Möglichkeit einer im wesentlichen linearen Durchströmung erhält man eine vorteilhafte Durchflusscharakteristik. By avoiding the use of any “soft parts”, the valve according to the invention is very low-wear, and because of the possibility of an essentially linear flow, an advantageous flow characteristic is obtained.
Zur Entlastung des zu bewegenden scheibenför5 To relieve the disc to be moved
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
9 9
CH679177 A5 CH679177 A5
10 10th
migen Dichtelementes können unter Umständen zusätzliche Druckentlastungstaschen vorgesehen werden. Diese befinden sich dann zweckmässigerweise im Bereich zwischen der Trennwand und dem Dichtelement und sind druckbeaufschlagt, z.B. über eine Abzweigung vom anliegenden Strömungsmitteldruck. Damit ist das Dichtelement nur noch vom je nach Grössenwahl der insbesondere in Gestalt von Ausnehmungen geformten Taschen auftretenden Differenzdruck beaufschlagt, was die Drehbewegung erleichtert. Under certain circumstances, additional pressure relief pockets can be provided. These are then conveniently located in the area between the partition and the sealing element and are pressurized, e.g. via a branch from the applied fluid pressure. Thus, the sealing element is only acted upon by the differential pressure occurring, depending on the size selection of the pockets, in particular in the form of recesses, which facilitates the rotary movement.
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|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |