DE10041287A1 - Ventil für flüssige Medien - Google Patents

Abstract

Ventile nach dem Stand der Technik umfassen ein Ventilgehäuse mit einem Zulaufstutzen, einem Ablaufstutzen, einem zwischen diesen angeordeten Stutzen zur Aufnahme eines Ventileinsatzes, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist sowie mit einem vierten Stutzen, geeignet zur Aufnahme eines Einsatzteils für eine weitere Funktion des Ventils. Derartige Ventile umfassen eine Vorrichtung für die Voreinstellung der Durchflussmenge und eine Einrichtung für die Messung der Durchflussmenge. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Voreinstellung der Durchflussmenge von dem gleichen Stutzen des Ventilgehäuses aufgenommen wird, der auch den Ventileinsatz sowie Elemente für die Betätigung eines Verschlusskörpers aufnimmt, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für flüssige Medien umfassend ein Ventilgehäuse mit Zulaufstutzen, Ablaufstutzen, einem zwischen diesen angeordneten Stutzen zur Aufnahme eines Ventileinsatzes, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist sowie mit einem vierten Stutzen geeignet zur Aufnahme eines Einsatzteils für eine weitere Funktion des Ventils, wobei außerdem das Ventil über eine Vorrichtung für die Voreinstellung der Durchflussmenge verfügt und weiterhin Einrichtungen für die Messung der Durchflussmenge vorgesehen sind.

Ein Ventil für flüssige Medien der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 198 31 993 C1 bekannt. Bei diesem vorbekannten Ventil sind neben dem Zulaufstutzen und dem Ablaufstutzen zwei weitere Stutzen vorhanden, von denen der eine einen Ventileinsatz aufnimmt, dessen Ventilkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um die Durchflussmenge durch das Ventil zu bestimmen. Ein weiterer vierter Gehäusestutzen des Ventils ist dazu vorgesehen, eine Voreinstellvorrichtung aufzunehmen, deren Drosselquerschnitt quasi dem Ventilsitz gegenüberliegt. Als weitere Funktion ist die Messung der Durchflussmenge durch das Ventil möglich, wozu zwei Messkanäle vorhanden sind, von denen der erste im Strömungsverlauf hinter dem Ventilsitz und der zweite Messkanal im Strömungsverlauf zwischen dem Regelquerschnitt des Ventils und dem Drosselquerschnitt der Voreinstellvorrichtung angeordnet ist. Die beiden Messkanäle sind dabei radial in Bezug auf die Achse des dritten und vierten Gehäusestutzens angeordnet, welche koaxial gegenüberliegen und die Messkanäle sind als Bohrungen in der Gehäusewandung ausgebildet. Diese Ausgestaltung des Ventils setzt voraus, daß die Durchflussmengenmessung über eine Differenzdruckmessung an am Ventilgehäuse ausgebildeten Messstutzen erfolgt, in die die vorgenannten Messkanäle münden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ventil für flüssige Medien der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches sich für eine Messung wahlweise nach der Differenzdruckmethode oder nach der Bypassmethode mittels eines sogenannten Messadapters eignet, der auf einen der Gehäusestutzen des Ventilgehäuses aufsetzbar ist, wobei gleichzeitig die Möglichkeit weiter besteht, die vorhandenen Gehäusestutzen für weitere Funktionen des Ventils zu nutzen.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Ventil für flüssige Medien der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Vorrichtung für die Voreinstellung der Durchflussmenge von dem gleichen Stutzen des Ventilgehäuses aufgenommen wird, der auch den Ventileinsatz sowie Elemente für die Betätigung eines Verschlusskörpers aufnimmt, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Lösung wird quasi einer der Gehäusestutzen doppelt genutzt, nämlich zum einen für die Bestimmung der Durchflussmenge, das heißt die eigentliche Ventilfunktion und zum anderen außerdem für die Voreinstellung der Durchflussmenge. Dadurch steht ein weiterer Gehäusestutzen, nämlich der vierte Stutzen für weitere Funktionen des Ventils zur Verfügung, das heißt für die Messfunktion oder auch gegebenenfalls zum Entleeren oder Befüllen des Ventils.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Bauelement für die Voreinstellung dient, welches koaxial von einem Ventileinsatz aufgenommen wird, der wiederum von dem Stutzen aufgenommen ist. Wenn hier von einem Ventileinsatz gesprochen wird, dann handelt es sich um ein vorzugsweise fest in den Gehäusestutzen eingeschraubtes Teil, grundsätzlich könnte man aber auch das Gehäuse so ausbilden, daß der Ventileinsatz integral am Gehäusestutzen angeformt ist. Die zuerst genannte Alternative wird jedoch deshalb bevorzugt, weil es sich um ein Ventilgehäuse mit Gehäusestutzen handelt, die genormte Durchmesser aufweisen und daher gegebenenfalls auch für andere Einsatzzwecke in Verbindung mit anderen Zusatzteilen verwendbar sind. Die Verringerung der Anzahl unterschiedlicher Gehäusetypen führt natürlich zu einer Rationalisierung in der Fertigung.

Der zuvor genannte Ventileinsatz nimmt beispielsweise eine Spindel zur Betätigung eines Verschlusskörpers auf, der bei geschlossenem Ventil auf einem Ventilsitz im Ventilgehäuse aufsitzt. Über die Spindel kann man dann die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmen, wobei die Spindel beispielsweise über einen Antrieb axial verstellbar ist, beispielsweise elektromotorisch. Über die genannte Voreinstellung wird dann die maximale Öffnungsstellung der Spindel begrenzt. Für die Voreinstellung ist vorzugsweise ein Hubbegrenzungselement vorgesehen, welches mit der vorgenannten Spindel zusammenwirkt und dadurch den Hub der Spindel begrenzt. Vorzugsweise wird dies gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bewerkstelligt über ein mit der Spindel fest verbundenes Bauelement. Dies kann beispielsweise ein Niet oder dergleichen sein, der die Spindel konzentrisch umgibt. Das Hubbegrenzungselement kann beispielsweise eine Querwand oder einen ähnlichen Anschlag aufweisen. Wenn dann die Spindel zum Öffnen des Verschlusskörpers herausgefahren wird, schlägt das mit der Spindel verbundene Bauelement an der Querwand oder dem Anschlag des Hubbegrenzungselements an. Die jeweilige Voreinstellung wird vorzugsweise dadurch gewählt, daß das Hubbegrenzungselement mehr oder weniger weit in den Ventileinsatz eingeschraubt wird, wodurch der Hub der Spindel in Öffnungsrichtung begrenzt wird. Dies bedeutet, je weiter das Hubbegrenzungselement eingeschraubt ist, desto geringer ist die maximale Durchflussmenge durch das Ventil bei dann maximal möglicher Öffnungsstellung der Spindel.

Dabei steht vorzugsweise das Bauelement auf der Spindel, beispielsweise der Niet unter Federspannung über eine Druckfeder, die im Ventileinsatz ihr Widerlager hat. Wenn die Spindel in die Verschlussstellung verfährt, geschieht dies somit gegen die Kraft der genannten Druckfeder.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wählt man vorzugsweise eine Bauform für das Ventilgehäuse, bei der der Zulaufstutzen und der Ablaufstutzen in axialer Verlängerung gegenüberliegen, wohingegen der dritte Stutzen für den Ventileinsatz zu den beiden vorgenannten Stutzen senkrecht steht und der vierte Stutzen wiederum dem dritten Stutzen in axialer Verlängerung gegenüberliegt, so daß sich bei einem Längsschnitt durch das Ventilgehäuse eine kreuzförmige Anordnung ergibt.

Der genannte vierte Stutzen nimmt vorzugsweise Einrichtungen für die Messungen der Durchflussmenge auf. Anders als bei dem eingangs genannten Stand der Technik verwendet man dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Ventilkegel mit einem hohlen Schaft und eine in den Ventileinsatz bzw. das Oberteil des vierten Gehäusestutzens einschraubbare Gewindebuchse. Von den für die Messung der Durchflussmenge notwendigen Messkanälen kann dann der erste zentrisch in dem Ventilkegel sowie dessen hohlem Schaft verlaufen und der zweite Messkanal verläuft dann zumindest teilweise in axialer Richtung zwischen diesem mit dem Ventilkegel verbundenen Schaft und der Gewindebuchse. Die beiden Messkanäle werden also durch separate Teile gebildet und nicht durch Bohrungen im Gehäusestutzen wie im Stand der Technik.

Erfindungsgemäß ist vorzugsweise auch das Funktionsprinzip anders. Man verwendet dabei vorzugsweise als Verschlusskörper für den zweiten Messkanal eine axial bewegliche Kugel, die dann z. B. mittels einer Lanze an dem Messgerät oder an einem Messadapter einwärts gedrückt werden kann, um diesen Messkanal zu öffnen. Der zweite Messkanal ist vorzugsweise ein Ringraum zwischen der Gewindebuchse und dem mit dem Ventilkegel verbundenen Schaft. Beide Messkanäle werden vorzugsweise durch Dichtungsringe oder dergleichen gegeneinander abgedichtet. Bei der Messung kann entweder der Durchfluss durch die beiden Messkanäle nach dem Bypassprinzip gemessen werden oder aber der am Messgerät anliegende Druck nach dem Differenzdruckprinzip.

Das Entleeren des erfindungsgemäßen Ventils erfolgt vorzugsweise über ein Entleerteil, welches ebenfalls in das Gewinde des Ventileinsatzes des vierten Gehäusestutzens einschraubbar ist. Auch dieser Ventileinsatz muß nicht unbedingt ein separates Teil sein, welches fest in den vierten Gehäusestutzen eingeschraubt wird, sondern kann auch unmittelbar an dem Gehäusestutzen angeformt sein.

Die Entleerung des Ventils erfolgt dann vorzugsweise über einen Entleerkanal, der zwischen dem Ventileinsatz und dem Entleerteil gebildet ist. Durch Herausschrauben des Entleerteils wird dieser Entleerkanal nach außen geöffnet und das Ventil kann entleert werden.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäßes Ventil mit aufgesetztem Messadapter.

Das Ventil umfasst im Prinzip ein Gehäuse 100 mit einem ersten Anschlussstutzen 101 in der Zeichnung links dargestellt und einem zweiten Anschlussstutzen 102 auf der gegenüberliegenden Seite in der Zeichnung rechts dargestellt. Weiterhin umfasst das Gehäuse 100 zwei weitere Stutzen 103, 104 jeweils geeignet für entsprechende Einsätze wie weiter unten noch näher erläutert wird. Der Stutzen 103 ist der in der Zeichnung gesehen obere Stutzen, dem der in der Zeichnung untere Stutzen 104 gegenüberliegt in axialer Verlängerung. Die beiden Anschlussstutzen 101 und 102 stehen mit ihrer Achse jeweils zu den beiden Stutzen 103, 104 für die Einsätze senkrecht. Der obere Stutzen 103 nimmt vorzugsweise einen Ventileinsatz 108 auf, wobei eine Spindel 105 vorgesehen ist, die mit einem Verschlusskörper 107 verbunden ist. Das Öffnen bzw. Schließen des Ventils kann durch Betätigung der Spindel 105 und damit des Verschlusskörpers 107 erfolgen, wobei dieser in der Zeichnung in der geschlossenen Position dargestellt ist, in der er an dem Ventilsitz 109, der im Gehäuse 100 gebildet ist, anliegt.

Der Ventileinsatz 108 in dem Stutzen 103 ermöglicht außerdem eine Voreinstellung. Die Bewegung der Spindel 7 zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils kann über einen Antrieb erfolgen, der hier nicht dargestellt ist. Zur Durchfluss-Anpassung kann der Hub der Spindel begrenzt werden, indem die Hubbegrenzung 119 verstellt wird. Je nachdem, wie weit die Hubbegrenzung 119 über das Gewinde 120 eingeschraubt ist, wird die maximale Öffnungsstellung der Spindel 105 und somit des Verschlusskörpers 107 des Ventils festgelegt.

Der dem Ventileinsatz 108 gegenüberliegende Stutzen 104 des Gehäuses 100 dient vorzugsweise der Aufnahme eines Messeinsatzes. Hierzu ist zunächst der Ventileinsatz 112 vorgesehen, der in den Stutzen 103 einschraubbar ist. Dieser Ventileinsatz 112 weist ein Innengewinde 121 auf, in das eine Gewindebuchse 116 mit Außengewinde einschraubbar ist. Diese Gewindebuchse 116 hat zum Verstellen unterseitig einen Innensechskant 117 und kann dadurch mehr oder weniger weit in axialer Richtung in den Stutzen 103 bewegt werden. Dabei ist die Gewindebuchse 116 mit dem Ventilkegel 111 fest verbunden. In der Zeichnung Fig. 1 ist in der linken Hälfte der Darstellung die innerste Position der Gewindebuchse 116 und des Ventilkegels 111 dargestellt, in der letzterer auf dem Ventilsitz 110 aufsitzt und dadurch das Ventil abgesperrt wird. In der rechten Hälfte der Darstellung ist dagegen eine Stellung gezeigt, in der der Ventilkegel 111 geöffnet ist und man erkennt durch Vergleich der beiden Darstellungen, daß sich mit dem Ventilkegel 111 die Gewindebuchse 116 bewegt. Demgegenüber ist der Ventileinsatz 112 mit dem Stutzen 103 des Gehäuses 100 positionsfest verbunden, so dass sich bei der vorgenannten Verstellung die Position des Ventilkegels 111 und der Gewindebuchse 116 gegenüber dem Ventileinsatz 112 verändert.

Es ist weiterhin ein Entleerteil 118 vorgesehen, nach dessen Lösen das System gefüllt oder entleert werden kann und dazu wird das Entleerteil 118 zunächst gelockert und danach kann durch Aufschrauben ein Entleeradapter montiert werden, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Zum Aufschrauben dieses Entleeradapters wird die aufgeschraubte Kappe 113 gelöst und abgenommen und der Entleeradapter wird anstelle dieser Kappe 113 positioniert. Danach kann mittels einer Spindel (nicht dargestellt) in diesem Entleeradapter das Entleerteil 118 weiter gelöst werden. Dadurch ergibt sich ein Entleerkanal 122, der in der Zeichnung in der linken Hälfte dargestellt ist. Vor dem Aufschrauben des Entleeradapters wird der Ventilkegel 111 oder 107 geschlossen.

Als weitere Funktion ist die Messung des Durchflusses durch das Ventil vorgesehen. Dabei ist für die Messung erforderlich, daß zwei Messsignale abgenommen werden. Die Durchflussmessung erfolgt über einen Messadapter, der in der Zeichnung Fig. 1 nicht dargestellt ist. Bei der Bypassmessung wird das erste Signal gebildet durch den Nebenstrom, der durch den Ringraum 123 zwischen dem Ventilkegel 111 und der unteren Gehäusebohrung 124 strömt sowie von dort aus weiter in axialer Richtung durch den Kanal 125 und die Gewindebuchse 116 in der Zeichnung nach unten. Das zweite Messsignal wird erzeugt durch einen Nebenstrom durch die zentrische Bohrung 126 innerhalb des Ventilkegels 111. Dazu wird die Kugel 114 gegen die Kraft der Druckfeder 115 über eine Lanze, die Bestandteil des Messadapters ist (nicht dargestellt) geöffnet, so daß dann der Durchgang für das Messsignal "nach der Blende" frei ist. Der O-Ring 127 an der Kugel 114 dichtet dabei in Messposition an der Lanze ab und trennt die beiden Signale voneinander. Der Weg der jeweiligen Nebenströme vor bzw. nach der Messblende für die Durchflussmessung ist in der Zeichnung Fig. 1 jeweils durch Pfeile angedeutet.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Ventil mit aufgesetztem Messadapter und man kann hier erkennen, daß mittels der Lanze des Messadapters die Kugel 114 in der zentrischen Bohrung 126 nach oben gedrückt wird, so daß der erste Nebenstrom durch die zentrische Bohrung fließen kann. Weiterhin sieht man in Fig. 2, daß der zweite Nebenstrom durch den Kanal 125 und danach durch einen schmalen Ringraum zwischen dem Schaft des Ventilkegels 111 und der Gewindebuchse 116 fließt. Man erkennt weiterhin in Fig. 2, daß der aufgesetzte Messadapter über zwei Messstutzen verfügt, die mit den beiden zuvor beschriebenen Kanälen im Ventilgehäuse jeweils in Verbindung stehen, so daß die beiden Signale über ein Messgerät aufgenommen werden können.

Bezugszeichenliste

100

Gehäuse

101, 102

Anschlussstutzen

103

Stutzen für Ventileinsatz

104

Stutzen für Messeinsatz

105

Spindel

106

Außengewinde für Antriebsbefestigung

107

Verschlusskörper

108

Ventileinsatz

109

Ventilsitz

110

Ventilsitz

111

Ventilkegel

112

Ventileinsatz

113

Kappe

114

Kugel

115

Feder

116

Gewindebuchse

117

Innensechskant

118

Entleerteil (

8

)

119

Hubbegrenzung

120

Gewinde

121

Innengewinde

122

Entleerkanal

123

Ringraum

124

Unterer Gehäusesitz

125

Messkanal

126

Zentrische Bohrung

127

O-Ring

Claims (11)

1. Ventil für flüssige Medien umfassend ein Ventilgehäuse mit Zulaufstutzen, Ablaufstutzen, einem zwischen diesen angeordneten Stutzen zur Aufnahme eines Ventileinsatzes, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist sowie mit einem vierten Stutzen geeignet zur Aufnahme eines Einsatzteils für eine weitere Funktion des Ventils, wobei außerdem das Ventil über eine Vorrichtung für die Voreinstellung der Durchflussmenge verfügt und weiterhin Einrichtungen für die Messung der Durchflussmenge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (119) für die Voreinstellung der Durchflussmenge von dem gleichen Stutzen (103) des Ventilgehäuses aufgenommen wird, der auch den Ventileinsatz (108) sowie Elemente (105) für die Betätigung eines Verschlusskörpers (107) aufnimmt, mittels dessen die Durchflussmenge durch das Ventil bestimmbar ist.

2. Ventil für flüssige Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Voreinstellung wenigstens ein Bauelement (119) vorgesehen, welches koaxial von einem Ventileinsatz (108) aufgenommen wird, der wiederum von dem Stutzen (103) aufgenommen ist.

3. Ventil für flüssige Medien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Voreinstellung ein Hubbegrenzungselement (119) vorgesehen ist, welches mit einem mit der Spindel (105 zur Betätigung des Verschlusskörpers (107) verbundenen Bauelements (105a) zusammenwirkt und dadurch den Hub der Spindel (105) begrenzt.

4. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (105a) ein Niet oder dergleichen ist, der die Spindel (105) konzentrisch umgibt und in der maximalen Hubstellung der Spindel (105) an einer Querwand (119a) des Hubbegrenzungselements (119) anschlägt.

5. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet (105a) unter Federspannung steht über eine Druckfeder (5b), die im Ventileinsatz (108) ihr Widerlager hat.

6. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Stutzen (103) für den Ventileinsatz koaxial gegenüberliegende vierte Stutzen (104) Einrichtungen für die Messungen der Durchflussmenge aufnimmt.

7. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Messung der Durchflussmenge wenigstens eine Gewindebuchse (116) und wenigstens einen Ventilkegel (111) mit Schaft (111a) umfassen, der koaxial zur Gewindebuchse (116) angeordnet ist, wobei zwischen dem Schaft (lila) und der Gewindebuchse (116) ein erster mindestens teilweise in axialer Richtung des Stutzens (104) verlaufender Messkanal (125) gebildet ist und weiterhin ein zweiter Messkanal (126) zentrisch in dem Ventilkegel (111) sowie dessen Schaft (111a) gebildet ist.

8. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Messkanal (126) eine axial bewegliche Kugel (114) als Verschlusskörper hat.

9. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventileinsatz (112) welcher in ein Innengewinde des Stutzens (104) fest einschraubbar oder an dem Stutzen (104) angeformt ist, ein Innengewinde (121) aufweist, in welches die Gewindebuchse (116) mit einem Aussengewinde einschraubbar ist und daß in das gleiche Gewinde ein Entleerteil (118) einschraubbar ist, das eine Entleerung des Ventils ermöglicht.

10. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entleerung über einen Entleerkanal (122) zwischen dem Ventileinsatz (112) und dem Entleerteil (118) vorgesehen ist, wobei nach Herausschrauben des Entleerteils (118) der Entleerkanal (122) eine Öffnung nach außen aufweist.

11. Ventil für flüssige Medien nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Messkanal (125) in dem Gehäusestutzen (104) den anderen Messkanal (126) wenigstens abschnittsweise ringförmig konzentrisch umgibt.