-
Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Handschaltventil zum Schalten des Zustandes eines Strömungsdurchgangs eines Fluids durch Verschiebung eines Ventilstopfens.
-
Handschaltventile sind bekannt, bei welchen ein Ventilstopfen verschiebbar in einem Körper mit einem Durchgang, durch welchen ein Fluid strömt, angeordnet ist. Ein Strömungszustand des Fluids wird durch Aufsetzen und Abheben des Ventilstopfens auf/von einem Ventilsitz, der dem Durchgang zugewandt ist, geschaltet. Wenn der Strömungszustand des Fluids geändert wird, dreht bei einem solchen Handschaltventil ein Bediener im Allgemeinen einen Handgriff, der ein Betätigungselement bildet, wodurch der Ventilstopfen in axialer Richtung verschoben wird, um den Ventilstopfen auf dem Ventilsitz aufzusetzen bzw. von diesem abzuheben und dadurch das Ventil zwischen geschlossenen und offenen Zuständen zu schalten.
-
Wenn aber bspw. das Handschaltventil in geschlossenem Zustand ist, wird in dem Fall, dass der Bediener den Handgriff versehentlich mit einem übermäßigen Drehmoment dreht, der Ventilstopfen stärker zu der Seite des Ventilsitzes verschoben als ein festgelegter Weg, so dass der Ventilstopfen mit einer übermäßigen Kraft gegen den Ventilsitz presst. In diesem Fall besteht die Befürchtung, dass der Ventilstopfen und/oder der Ventilsitz durch die übermäßige Kraft (Drehmoment) beschädigt wird, so dass seine Haltbarkeit verringert wird. Aus diesem Grunde ist ein Handschaltventil bekannt, bei dem ein Kontakt mit übermäßiger Kraft zwischen dem Ventilstopfen und dem Ventilsitz vermieden werden kann.
-
Bspw. wird, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2005-344918 A beschrieben ist, bei einem solchen Handschaltventil in dem Fall, dass das Ventil durch Aufsetzen des Ventilstopfens auf dem Ventilsitz des Ventilhauptkörpers geschlossen wird, eine Gleitmutter, die in Gewindeeingriff mit einem Handgriff steht, durch Drehen des Handgriffes gedreht, und ein Kolben, der in einen inneren Teil der Gleitmutter eingeschraubt ist, wird zu dem Ventilsitz verschoben, so dass der Ventilstopfen auf dem Ventilsitz aufsetzt. In dem Fall, dass der Handgriff weitergedreht wird, wird außerdem die Gleitmutter, die in Gewindeeingriff mit dem Handgriff und dem Kolben steht, nach oben verschoben, wodurch die Gleitmutter von dem Kolben gelöst wird. Als Folge hiervon wird der eingeschraubte Zustand relativ zu dem Kolben freigegeben. Somit wird der Handgriff einfach im Freilauf gedreht und die auf den Handgriff ausgeübte Drehkraft wird nicht auf den Kolben übertragen, so dass eine weitere Verschiebung des Ventilstopfens zu dem Ventilsitz verhindert wird.
-
Obwohl bei diesem Stand der Technik eine Gestaltung vorgesehen ist, um den Gewindeeingriff zwischen dem Kolben und der Gleitmutter freizugeben, um die Drehkraft von dem Handgriff zu unterbrechen, ist es dann, wenn das Handventil wieder verwendet werden soll, notwendig, den Gewindeeingriff zwischen dem Kolben und der Gleitmutter wieder herzustellen. Zu diesem Zweck ist eine separate Feder vorgesehen, durch welche die Gleitmutter zu dem Kolben gedrückt und in Gewindeeingriff mit diesem geführt wird. Hierdurch wird bei dem Handventil gemäß dem Stand der Technik der Aufbau zur Verhinderung einer weiteren zusätzlichen Druckkraft des Ventilstopfens auf den Ventilsitz beim Schließen des Ventils ziemlich komplex.
-
Außerdem verhindert dieser Aufbau nur das Aufbringen einer übermäßigen Kraft auf den Ventilstopfen und den Ventilsitz, wenn das Ventil vollständig geschlossen ist. Die Gestaltung kann das Aufbringen einer übermäßigen Kraft auf den Ventilsitz nicht verhindern, wenn das Ventil offen und der Ventilstopfen von dem Ventilsitz abgehoben ist.
-
In ein Handrad des Dokuments
US 3,053,498 A für ein weichdichtendes Ventil ist eine Kupplung integriert, um sicherzustellen, dass der weiche Ventilsitz nicht durch ein Aufbringen von zu hohen Kräften beim Schließen des Ventils beschädigt wird. Wenn ein Ventilkopf beim Schließen des ursprünglich offenen Ventils etwa eine Hälfte seines gesamten Weges zurückgelegt hat, drückt eine Feder einen Stift aus einer Ausnehmung heraus, wonach die Kupplung zwischen dem Handrad und einem Einsatzkörper aktiv wird. Wenn der weiche Ventilsitz seine Dichtposition erreicht hat, verhindern Federrastsperren die Übertragung eines zu hohen, in Schließrichtung auf das Handrad aufgebrachten Drehmoment.
-
Dokument
DE 1 916 347 A zeigt ein in einem Stück gegossenes Ventilgehäuse. Eine Spindel trägt an einem durch eine Öffnung in einem Oberteil des Ventilgehäuses herausragenden äußeren Ende ein Handrad. Ein Ventilschieber in dem Ventilgehäuse kann durch Drehung des Handrads nach oben und unten verschoben werden, indem die in axialem Sinne fixierte, jedoch drehbare Spindel ein Gewinde hat und in ein Gewindeloch in dem Ventilschieber eingreift.
-
Ein Durchgangsventil des Dokuments
DE 101 30 955 A1 umfasst im Wesentlichen einen Verbindungsabschnitt, der lösbar mit einem Paar von Rohren verbunden ist, einen Ventilmechanismus, der über dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist, einen Pilotdruckzuführabschnitt zur Zufuhr eines Steuerdrucks zur Betätigung des Ventilmechanismus und einen Anzeigeabschnitt zur Anzeige, ob das Durchgangsventil geöffnet oder geschlossen ist. Ein in einer Aussparung eines Halteelements angeordneter Indikator wird durch ein Abdeckelement versteckt, wenn das Durchgangsventil in einem OFF-Zustand ist. Wenn das Durchgangsventil in einem ON-Zustand ist, wird der Indikator nach oben verschoben, um das Abdeckelement zu öffnen. Der Indikator ist dann teilweise nach außen offen.
-
Ein motorgetriebenes Kolbenventil des Dokuments
US 4,463,930 A umfasst einen vertikal bewegbaren Kolben, der mittels einer Schraube an eine Rutschkupplung angegliedert ist. Ein Motor treibt ein Getriebe und damit die Kupplung sowie die Schraube an, um den Kolben vertikal zu bewegen. Wenn der Kolben einen bestimmten Widerstand gegenüber seiner linearen Bewegung erfährt, kommt es zu einem Kupplungsschlupf, der auch einen Begrenzungsschalter auslöst, welcher daraufhin den Motor ausschaltet.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Handschaltventil mit einfachem Aufbau vorzuschlagen, das Lasten, die auf den Ventilstopfen aufgebracht werden, dann verhindert, wenn das Ventil vollständig offen oder vollständig geschlossen ist, und dadurch die Haltbarkeit des Handschaltventils verbessert.
-
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist ein Schnitt durch ein Handschaltventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
2 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Ventilstopfens in dem Handschaltventil gemäß 1 zeigt,
-
3 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung einer Durchflusssteuerung in dem Handschaltventil gemäß 1 zeigt,
-
4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1,
-
5 ist ein Schnitt, der einen offenen Zustand des Handschaltventils gemäß 1 zeigt,
-
6 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in dem Kugeln, die einen Schaltmechanismus bilden, als Folge der Drehung eines in 4 gezeigten Handgriffs mit übermäßiger Rotationskraft von Zahnbereichen einer Welle getrennt sind, und
-
7 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem die Kugeln bei weiterer Drehung des in 6 gezeigten Handgriffs in einen anderen, benachbarten Zahnbereich eingreifen.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Handschaltventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Das Handschaltventil 10, wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst einen Ventilkörper (Körper) 12, durch welchen ein Druckfluid strömt, einen rohrförmigen Verbindungskörper (14), der mit einem oberen Bereich des Ventilkörpers 12 verbunden ist, ein Gehäuse (Körper) 16, das so angeschlossen ist, dass es einen oberen Bereich des Verbindungskörpers 14 abdeckt, einen Ventilmechanismus 18, der innerhalb des Verbindungskörpers 14 und des Gehäuses 16 angeordnet ist, eine Strömungssteuerung 20 zur Steuerung des Strömungszustands des Fluids, das innerhalb des Ventilkörpers 12 strömt, und einen Anzeigeabschnitt (Anzeigeelement) 22, der offene und geschlossene Zustände des Ventilmechanismus 18 anzeigt.
-
Der Ventilkörper 12 umfasst einen ersten Anschluss 24, in dem von einer nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle ein Druckfluid zugeführt wird, einen zweiten Anschluss 26, durch welchen das Druckfluid abgeführt wird, und einen Verbindungsdurchgang (Durchgang) 28, welcher den ersten Anschluss 24 mit dem zweiten Anschluss 26 verbindet. Außerdem ist ein Ventilsitz 30, auf welchem ein Ventilstopfen 62, der später beschrieben wird, aufsitzt, in dem Verbindungsdurchgang 28 ausgebildet.
-
Der Verbindungsdurchgang 28 ist zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 so angeordnet, dass der erste Anschluss 24 und der zweite Anschluss 26 auf einer geraden Linie liegen. Gewindestutzen 32 sind in axialer Richtung an äußeren Bereichen des ersten Anschlusses 24 und des zweiten Anschlusses 26 ausgebildet. Außerdem sind rohrförmige Verbindungsmuttern 34 auf die Gewindestutzen 32 geschraubt. Durch Leitungen (nicht dargestellt) zwischen den Enden der ersten und zweiten Anschlüsse 24, 26 und den Verbindungsmuttern 34 werden die Bereiche, an denen die Leitungen angeschlossen sind, in einem abgedichteten Zustand gehalten.
-
Der obere Bereich des Ventilkörpers 12 ist rohrförmig ausgebildet, wobei der Ventilkörper 12 und der Verbindungskörper 14 durch Gewindeeingriff eines äußeren Umfangsbereiches des Verbindungskörpers 14 mit ersten Gewindenuten 36, die in die innere Umfangsfläche des Ventilkörpers 12 eingeschnitten sind, verbunden werden.
-
Eine Kolbenkammer 40, in welcher ein Kolben 38 (wird später beschrieben) so angeordnet ist, dass er entlang einer axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) verschiebbar ist, ist in einem inneren Bereich des Verbindungskörpers 14 ausgebildet. Ein Stoßdämpfer 42 ist über eine Ringnut an einer Endfläche, die der Kolbenkammer 40 zugewandt ist, angebracht. Im Einzelnen wird der Kolben 38, der in der Kolbenkammer 40 angeordnet ist, zu dem Ventilkörper 12 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben, woraufhin eine untere Fläche des Kolbens 38 an dem Stoßdämpfer 42 anschlägt, um die dadurch bewirkten Stöße zu dämpfen.
-
In der Mitte des Verbindungskörpers 14 ist außerdem eine Kolbenöffnung 46 ausgebildet, die sich in der axialen Richtung erstreckt und in die ein Abschnitt 44 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 38 eingesetzt ist. Die Kolbenöffnung 46 verbindet den Verbindungsdurchgang 28 des Ventilkörpers 12 mit der Kolbenkammer 40.
-
Außerdem sind zweite Gewindenuten 48, die in den Ventilkörper 12 eingeschraubt sind, und dritte Gewindenuten 50, die in einen inneren Umfangsbereich des Gehäuses 16 eingeschraubt sind, an einer äußeren Umfangsfläche des Verbindungskörpers 14 ausgebildet. Die dritten Gewindenuten 50 sind in vierte Gewindenuten 52 eingeschraubt, die in eine innere Umfangsfläche des Gehäuses 16 eingeschnitten sind, wodurch das Gehäuse 16 und der Verbindungskörper 14 integral miteinander verbunden werden. Die zweiten Gewindenuten 48 des Verbindungskörpers 14 sind mit den ersten Gewindenuten 36 des Ventilkörpers 12 verschraubt.
-
Das Gehäuse 16 weist eine zylindrische Form mit einem nach oben verringerten Durchmesser und Boden und einem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser auf, wobei eine Wellenöffnung 54 in der axialen Richtung an ihrem mittleren Bereich ausgebildet ist. Eine Welle 56, die eine Strömungssteuerung 20 bildet, ist durch die Wellenöffnung 54 eingesetzt. Außerdem sind vier Gewindenuten 52, mit denen die dritten Gewindenuten 50 des Verbindungskörpers 14 verschraubt sind, in eine innere Umfangsfläche des Gehäuses 16 eingeschnitten. Das Gehäuse 16 und der Verbindungskörper 14 werden durch die dritten und vierten Gewindenuten 50 und 52 im Wesentlichen koaxial miteinander verbunden.
-
Außerdem ist ein Paar von Stiftöffnungen 58 an einem oberen Bereich des Gehäuses 16 ausgebildet und erstreckt sich in einer radial nach innen gerichteten Richtung von einer äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 16. Die Stiftöffnungen 58 sind in einer geraden Linie angeordnet und so positioniert, dass sie der Mitte der Wellenöffnung 54 zugewandt sind und gegenüber liegen. Außerdem stehen sie jeweils mit der Wellenöffnung 54 in Verbindung. Stifte 60 sind jeweils in die Stiftöffnungen 58 so eingeschraubt, dass Enden der Stifte 60 mit der Welle 56, welche durch die Wellenöffnung 54 eingesetzt ist, in Eingriff stehen.
-
Der Ventilmechanismus 18 umfasst den Kolben 38, der verschiebbar in der Kolbenkammer 40 angeordnet ist, den Ventilstopfen 62, der an einem Ende des Kolbens 38 angeordnet ist, und einen Ring 64, der einen Bereich des Ventilstopfens 62 führt.
-
Der Kolben 38 hat einen T-förmigen Querschnitt mit einem Bereich 66 mit großem Durchmesser, der an einer inneren Wandfläche der Kolbenkammer 40 in den Verbindungskörper 14 anliegt, und einen Bereich 44 mit kleinem Durchmesser, der relativ zu dem Bereich 66 mit großem Durchmesser nach unten vorsteht (in Richtung des Pfeils A) und in die Kolbenöffnung 46 des Verbindungskörpers 14 eingesetzt ist. Eine Kolbendichtung 70 ist in einer Ringnut an einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 44 mit kleinem Durchmesser angebracht, wobei die Kolbendichtung 70 an der Kolbenöffnung 46 anliegt und einen abgedichteten Zustand in der Kolbenkammer 40 herstellt.
-
Eine Gewindeöffnung 72, in die ein Ende der Welle 56 eingeschraubt ist, ist entlang der axialen Richtung im Wesentlichen in der Mitte des Abschnitts 66 mit großem Durchmesser ausgebildet, während eine durchgehende Öffnung 74 im Wesentlichen in der Mitte des Abschnitts 44 mit kleinem Durchmesser entlang der axialen Richtung auf einer geraden Linie mit der Gewindeöffnung 72 ausgebildet ist. Im Einzelnen kommunizieren die Gewindeöffnung 72 und die Durchgangsöffnung 74 in dem Kolben 38, wobei sie von einem Ende des Kolbens 38 zu dem anderen durchtreten.
-
Die Durchgangsöffnung 74 wird durch einen ersten Öffnungsbereich 76, der an einer Seite der Gewindeöffnung 72 ausgebildet ist und dessen Durchmesser relativ zu der Gewindeöffnung 72 etwas reduziert ist, und einen zweiten Öffnungsabschnitt 78, der an einer Seite des Ventilstopfens 62 (in der Richtung des Pfeils A) relativ zu dem ersten Gewindeabschnitt 76 ausgebildet ist und relativ zu dem ersten Öffnungsabschnitt 76 einen verringerten Durchmesser aufweist, gebildet. Eine Verbindungswelle 82, die eine Anzeigewelle 80 des Anzeigeabschnittes 22 und den Ventilstopfen 62 verbindet, ist verschiebbar durch die Durchgangsöffnung 74 eingesetzt.
-
Die Verbindungswelle 82 umfasst einen breiten Wellenabschnitt 84, welcher durch den ersten Öffnungsabschnitt 76 der Durchgangsöffnung 74 eingesetzt ist und mit der Anzeigewelle 80 verbunden ist, und einen schmalen Wellenabschnitt 86, dessen Durchmesser im Vergleich zu dem breiten Wellenabschnitt 84 verringert ist und der durch den zweiten Öffnungsabschnitt 78 der Durchgangsöffnung 74 eingesetzt und mit dem Ventilstopfen 62 verbunden ist. Im Einzelnen weist der breite Wellenabschnitt 84 der Verbindungswelle 82 einen Durchmesser entsprechend dem ersten Öffnungsabschnitt 76 der Durchgangsöffnung 74 auf, während der schmale Wellenabschnitt 86 einen Durchmesser aufweist, der dem zweiten Öffnungsabschnitt 78 der Durchgangsöffnung 74 entspricht. Außerdem greift der breite Wellenabschnitt 84 der Verbindungswelle 82 an einer Stufe in der Durchgangsöffnung 74 an, wobei die Stufe zwischen dem ersten Öffnungsabschnitt 76 und dem zweiten Öffnungsabschnitt 78 vorgesehen ist.
-
Der Ventilstopfen 62 wird bspw. aus einem Kunststoff- oder Harzmaterial geformt und ist mit der Verbindungswelle 82 verbunden, wobei die Verbindungswelle 82 in einen oberen Bereich im Wesentlichen in der Mitte des Ventilstopfens 62 eingeschraubt ist. Der Ventilstopfen 62 weist außerdem einen Ventilbereich 88 auf, der im Wesentlichen zentral nach unten (in der Richtung des Pfeils A) vorsteht und auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt, und einen Mantel 90, der sich von einer äußeren Kante des Ventilbereiches 88 radial nach außen erstreckt, wobei eine äußere Kante des Mantels 90 sandwichartig zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Verbindungskörper 14 angeordnet ist und ergriffen wird.
-
Außerdem ist ein Ring 64 an einer äußeren Umfangsseite des Ventilstopfens 62 zwischen dem Ventilstopfen 62 und dem Kolben 38 angeordnet, wobei der Ring 64 gemeinsam mit dem Ventilstopfen 62 verschoben wird. Ein Schutzelement 92 ist zwischen dem Mantel 90 des Ventilstopfens 62 und dem Ring 64 angeordnet. Der Ring 64 weist eine Rohrform auf und ist an einer äußeren Umfangsseite des Ventilstopfens 62 angeordnet, wobei sein unterer Bereich radial nach außen im Wesentlichen parallel zu dem Mantel 90 des Ventilstopfens 62 gebogen ist.
-
Das Schutzelement 92 wird durch ein elastisches Material, wie Gummi oder dgl., gebildet und ist zwischen der oberen Fläche des Mantels 90 und dem Ring 64 angeordnet. Dadurch steht das Schutzelement 92 in engem Kontakt mit dem Mantel 90, der dünnwandig ist. Als Folge hiervon wird bei einer Verschiebung des Ventilstopfens 62 der Mantel 90 dann geschützt, wenn der Mantel 90 gebogen wird.
-
Außerdem ist der Ventilstopfen 62 in einem Zustand, in dem das Ventil geschlossen ist, und unterbricht die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26, indem sein Ventilbereich 88 auf dem Ventilsitz 30 des Ventilkörpers 12 aufsitzt. Umgekehrt wird der Ventilstopfen 62 in einen Zustand versetzt, in dem das Ventil offen ist, und öffnet die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 durch den Verbindungsdurchgang 28, indem der Ventilbereich 88 von dem Ventilsitz 30 abgehoben wird.
-
Die Strömungssteuerung 20 umfasst eine Welle 56, die drehbar durch die Wellenöffnung 54 des Gehäuses 16 gehalten und eingesetzt ist, einen Handgriff {Betätigungselement) 94, der drehbar auf einem Ende der Welle 56 gehalten wird, und einen Schaltmechanismus 96, der innen in dem Handgriff 94 angeordnet ist und der ein Umschalten eines Transmissionszustands einer Rotationskraft T, die auf den Handgriff 94 aufgebracht wird, relativ zu der Welle 56 ermöglicht.
-
Die Welle 56 ist bspw. aus einem Kunststoff- oder Harzmaterial geformt und weist einen Wellenabschnitt 98 auf, der in das Gehäuse 16 eingesetzt ist, und einen Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser, der an einem oberen Ende des Wellenabschnitts 98 angeordnet ist und dessen Durchmesser radial nach außen erweitert ist. Eine Einsetzöffnung 102 ist darin ausgebildet, die durch den Wellenabschnitt 98 und den Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser hindurch tritt. Die Anzeigewelle 80 des Anzeigeabschnitts 22, der später beschrieben wird, ist durch die Einsetzöffnung 102 eingesetzt.
-
Eine ringförmige Stiftnut 104 ist entlang einer äußeren Umfangsfläche an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Wellenabschnitts 98 ausgebildet. Enden des Paares von Stiften 60, die in dem Gehäuse 16 angebracht sind, sind in der Lage, in die Stiftnut 104 einzugreifen. Im Einzelnen wird eine Verschiebung der Welle 56 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durch das Paar von Stiften 60 reguliert, wobei die Welle 56 in einer Rotationsrichtung senkrecht zu der oben genannten axialen Richtung verschiebbar ist.
-
Außerdem sind auf der Welle 56 zwischen dem Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser und der Stiftnut 104 Außengewinde 106 vorgesehen, wobei eine scheibenförmige Verriegelungsplatte 108 auf die Außengewinde 106 aufgeschraubt ist. Die Verriegelungsplatte 108 ist zwischen einem oberen Ende des Gehäuses 16 und dem Handgriff 94 so angeordnet, dass durch Auf- oder Abschrauben der Verriegelungsplatte 108 die Verriegelungsplatte 108 in einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Welle 56 über die Außengewinde 106 verschoben wird. Durch Anschlag der Verriegelungsplatte 108 an einem oberen Ende des Gehäuses 16 wird außerdem eine Drehverschiebung der Welle 56, die über die Außengewinde 106 in Eingriff steht, begrenzt. Im Einzelnen dient die Verriegelungsplatte 108 als Verriegelung zur Begrenzung der Drehverschiebung der Welle 56.
-
Außerdem ist ein Gewindeabschnitt 110 (vgl. 2), auf dessen äußere Umfangsfläche ein Gewinde aufgeschnitten ist, an einem unteren Ende der Welle 56 ausgebildet. Der Gewindeabschnitt 110 ist in die Gewindeöffnung 72 des Kolbens 38 eingeschraubt. Durch Drehen der Welle 56 wird somit der Gewindekolben 38 in der Kolbenkammer 40 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschoben.
-
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von Zahnabschnitten 112, die den Schaltmechanismus 96 bilden, in Umfangsrichtung an einer äußeren Umfangsrichtung des Abschnittes 100 mit erweitertem Durchmesser ausgebildet.
-
Der Handgriff 94 umfasst einen Grundkörper 114, der im Wesentlichen eine Kreisform aufweist, und eine Vielzahl von (bspw. vier) Greifelementen 116, die radial nach außen mit jeweils gleichen Winkelabständen (bspw. 90°) um die Mitte des Grundkörpers 114 vorstehen. Eine Aussparung 118, in welche der Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser der Welle 56 eingesetzt ist, ist in dem Grundkörper 114 ausgebildet und einer Seite des Gehäuses 16 zugewandt. Der Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser der Welle 56 wird über die Aussparung 118 in dem Handgriff 94 aufgenommen.
-
In den Greifelementen 116 sind Kugelöffnungen 120 ausgebildet, die entlang der Greifelemente 116 zu einer Seite des Grundkörpers 114 durchtreten. Die Kugelöffnungen 120 sind jeweils in zwei der Greifelementen 116 angeordnet, die auf einer geraden Linie um die Mitte des Grundkörpers 114 angeordnet sind, und stehen jeweils mit der Aussparung 118 des Grundkörpers 114 in Verbindung.
-
In den Kugelöffnungen 120 sind Kugeln 122 und Federn 124, die den Schaltmechanismus 96 bilden, aufgenommen. Innengewinde 126, in welche Bolzen 128, die einen Teil des Schaltmechanismus 96 bilden, eingeschraubt sind, sind in Enden der äußeren Öffnungen der Kugellöcher 120 eingeschnitten. Als Folge hiervon werden jeweilige Enden der Kugellöcher 120 durch die Bolzen 128 verschlossen.
-
Der Schaltmechanismus 96 weist eine Vielzahl von Zahnabschnitten 112 auf, die auf dem Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser der Welle 56 vorgesehen und entlang dessen äußerer Umfangsfläche ausgebildet sind, ein Paar von Kugeln 122, die in die Kugellöcher 120 des Handgriffs 94 eingesetzt sind, um mit den Zahnabschnitten 112 in Eingriff zu treten, Bolzen 128, welche die äußere Umfangsseite der Kugellöcher 120 blockieren und verschließen, und Federn 124, die zwischen den Kugeln 122 und den Bolzen 128 angeordnet sind und die Kugeln 122 in einer Richtung zu der Welle 56 (in der Richtung des Pfeils C1 in 4) drängen.
-
Die Zahnabschnitte 112 weisen eine gekrümmte Form auf, sind mit einem festgelegten Radius auf dem Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser radial nach innen zurückgesetzt und jeweils mit gleichen Winkelabständen entlang der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 100 mit erweitertem Durchmesser angeordnet.
-
Die Kugeln 122 sind bspw. aus Kunststoff- oder Harzmaterial hergestellt, wobei die Radialdimension der Kugeln 122 so gewählt ist, dass sie im Wesentlichen die gleiche ist wie die Radialdimension der Zahnabschnitte 112, die wie oben beschrieben eine gekrümmte Form aufweisen. Außerdem werden die Kugeln 122 durch eine elastische Kraft P (vgl. 4) der Federn 124, die zwischen den Kugeln 122 und den Bolzen 128 angeordnet sind, radial nach innen zu der Welle 56 (in der Richtung des Pfeils C1) gepresst, um in Eingriff mit den Zahnabschnitten 112 der Welle 56 zu treten.
-
Anders ausgedrückt tritt das Paar von Kugeln 122 in Eingriff mit den Zahnabschnitten 112, wobei sie jeweils auf einer geraden Linie durch die Mitte der Welle 56 angeordnet sind. Dadurch wird der Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser der Welle 56 gehalten, wobei er auf beiden Seiten durch die Kugeln 122 ergriffen wird (vgl. 4). Als Folge hiervon wird die Druckkraft durch die Kugeln 122 in geeignet ausgeglichenem Zustand relativ zu dem Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser aufgebracht, und die Druckkraft wird ohne Exzentrizität relativ zu dem Abschnitt 100 mit erweitertem Durchmesser aufgebracht.
-
Der Anzeigeabschnitt 22 umfasst eine Anzeigewelle 80, die verschiebbar durch das Innere der Welle 56 eingesetzt ist und eine Kappe 130, die die Form eines Zylinders mit Boden aufweist und auf einem oberen Teil des Handgriffs 54 angebracht ist und eine visuelle Inspektion des Endes der Anzeigewelle 80 erlaubt.
-
Die Anzeigewelle 80 ist in axialer Richtung mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser ausgebildet, wobei ein visuell erkennbares Element 132 an ihrem oberen Ende angeordnet ist und durch die Kappe 130 von außen visuell überprüft werden kann. Das untere Ende der Welle 80 ist mit der Verbindungswelle 82 verschraubt. Im Einzelnen ist die Anzeigewelle 80 mit der Verbindungswelle 82 verbunden und zusammen mit der Verbindungswelle 82 und dem Ventilstopfen 62 in der axialen Richtung verschiebbar. Das visuell erkennbare Element 132 ist vorzugsweise eingefärbt, bspw. mit einer Farbe wie rot, orange oder dgl., um eine einfache visuelle Überprüfung des visuell erkennbaren Elementes 132 von außen zu ermöglichen.
-
Die Kappe 130 ist in eine Installationsöffnung 134 im Wesentlichen in der Mitte des Handgriffes 94 eingeschraubt und so angebracht, dass sie um eine festgelegte Länge von einer oberen Fläche des Handgriffes 94 vorsteht. Das Innere der Kappe 130 steht mit der Einsetzöffnung 102 der Welle 56 in Verbindung und die Kappe 130 ist koaxial mit dieser angeordnet. Außerdem besteht die Kappe 130 bspw. aus einem transparenten oder einem halbtransparenten Kunststoff oder Harzmaterial.
-
Durch Verschiebung der Anzeigewelle 80 wird somit das visuell erkennbare Element 132 in das Innere der Kappe 130 bewegt, so dass das visuell erkennbare Element 132 visuell von außen überprüft werden kann.
-
Das Handschaltventil 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden die Betriebs- und Wirkungsweise des Handschaltventils 10 erläutert.
-
1 zeigt einen Zustand mit geschlossenem Ventil, bei welchem der Ventilstopfen 62 zu dem Ventilsitz 30 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben ist und auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 unterbrochen. Vorab sind Leitungen (nicht dargestellt) über die Verbindungsmuttern 34 mit den ersten und zweiten Anschlüssen 24 und 26 verbunden. Da das visuell erkennbare Element 132 des Anzeigeabschnitts 22 in einem Zustand ist, in dem es nicht in den vorstehenden Bereich der Kappe 130 bewegt wurde, kann außerdem das visuell erkennbare Element 132 nicht von außen visuell überprüft werden. Dadurch wird ein Ventil-Geschlossen-Zustand (AUS-Zustand) angezeigt.
-
In dem Ventil-Geschlossen-Zustand ergreift ein Arbeiter (nicht dargestellt) den Handgriff 94 und dreht ihn in einer festgelegten Richtung, wodurch die Kugeln 122, die in den Greifelementen 116 aufgenommen sind, integral mitgedreht werden. Da die Kugeln 122 durch die elastische Kraft P der Federn 124 mit einer festgelegten Druckkraft zu der Welle 56 (in der Richtung des Pfeils C1) gepresst werden, wird in diesem Fall die auf den Handgriff 94 ausgeübte vorbestimmte Drehkraft T durch die Eingriffswirkung der Kugeln 122 auf die Welle 56 übertragen. Als Folge hiervon werden der Handgriff 94 und die Welle 56 gemeinsam gedreht.
-
Im Einzelnen wird die elastische Kraft P der Feder 124 (Druckkraft auf die Kugeln 122), die zur Betätigung der Kugeln 122 wirkt, vorab so eingestellt, dass sie die auf den Handgriff 94 ausgeübte Drehkraft T überschreitet (P > T).
-
Außerdem wird der Kolben 38, der in Gewindeeingriff mit der Welle 56 steht, durch die Drehung der Welle 56 in einer Richtung (Richtung des Pfeils B) weg von dem Ventilsitz 30 verschoben, wobei die Verbindungswelle 82, die innen durch den Kolben 38 eingesetzt ist, und die Anzeigewelle 80 nach oben verschoben werden (in Richtung des Pfeils B).
-
Als Folge hiervon wird, wie in 5 gezeigt ist, der Ventilstopfen 62, der mit der Verbindungswelle 82 verbunden ist, nach oben verschoben, während der Mantel 90 gebogen wird, und der Ventilbereich 88 hebt von dem Ventilsitz 30 ab. Da das Paar von Stiften 60 in die Stiftnut 104 eingreift, wird die Welle 56 nicht in einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) relativ zu dem Gehäuse 16 verschoben, sondern relativ zu dem Gehäuse 16 verdreht.
-
Dementsprechend ergibt sich ein Ventil-Offen-Zustand (EIN-Zustand), in dem der erste Anschluss 24 und der zweite Anschluss 26 über den Verbindungsdurchgang 28 miteinander verbunden werden.
-
Durch noch weiteres Drehen des Handgriffes 94 schlägt außerdem die obere Fläche des Kolbens 38 an dem Stopper 136, der an einer inneren Wandfläche des Gehäuses 16 ausgebildet ist, an, wodurch ein vollständig geöffneter Zustand hergestellt wird, in welchem eine weitere Aufwärtsverschiebung des Kolbens 38 und des Ventilstopfens 62 verhindert ist.
-
Andererseits ist es bei dem Handschaltventil 10 vorstellbar, dass dann, wenn ein Bediener (nicht dargestellt) den Handgriff 94 dreht, um die Verschiebung des Ventilstopfens 62 zu ermöglichen und zwischen geschlossenen und offenen Zuständen des Ventils umzuschalten, und wenn dann der vollständig geöffnete Zustand erreicht ist, in dem der Kolben 38 an dem Stopper 136 anliegt, der Bediener versehentlich den Handgriff 94 weiter dreht. In diesem Fall wird eine große Drehkraft Tmax (Rotationsdrehmoment), die größer ist als die normale Drehkraft T, die zum Öffnen des Ventilstopfens 62 verwendet wird, auf den Handgriff 94 ausgeübt.
-
In diesem Fall wird die Drehkraft Tmax, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, größer als die elastische Kraft P der Feder 124, und die Kugeln 122, die durch die elastische Kraft P gepresst werden, werden zusammen mit den Federn 124 (in der Richtung des Pfeils C2) verschoben, wobei sie aus den Zahnabschnitten 112 der Welle 56 herausgedrückt werden (vgl. 6). Insbesondere treten durch Drehung der Kugeln 122 zusammen mit dem Handgriff 94 die Kugeln 122 in Eingriff mit anderen Zahnabschnitten 112, welche den Zahnabschnitten 112, in die die Kugeln 122 zuvor eingriffen, benachbart sind. Hierbei werden die Kugeln 122 entgegen der elastischen Kraft P der Federn 124 zu den Bolzen 128 (in der Richtung des Pfeils C2) verschoben. Als Folge hiervon wird in dem Schaltmechanismus 96 der Eingriffszustand zwischen den Kugeln 122 und der Welle 56 freigegeben. Das bedeutet, dass die übermäßige Drehkraft Tmax, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, die elastische Kraft P (Druckkraft) der Federn 124 überwindet (Tmax > P).
-
Als Folge hiervon wird lediglich der Handgriff 94 in Drehrichtung verschoben, wobei die Kugeln 122 hierin aufgenommen sind, und die Drehkraft Tmax, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, wird nicht auf die Welle 56 übertragen. Anders ausgedrückt wird lediglich der Handgriff 94 relativ zu der Welle 56 in Drehrichtung verschoben, und die Drehkraft Tmax von dem Handgriff 94 auf die Welle 56 wird unterbrochen, so dass der Handgriff 94 sich einfach frei dreht (vgl. 7). In diesem Fall bewegt sich das Paar von Kugeln 122 aus den Zahnabschnitten 112 heraus, um in Eingriff mit anderen, benachbarten Zahnabschnitten 112 zu treten.
-
Auf diese Weise wird in einem vollständig geöffneten Zustand, in welchem der Ventilstopfen 62 von dem Ventilsitz 30 abgehoben ist, die Übertragung der Drehkraft T von dem Handgriff 94 auf die Welle 56 durch den Schaltmechanismus 96 zuverlässig und wirksam unterbrochen. Bei einer vollständigen Öffnung wird somit eine weitere Verschiebung des Kolbens 38 und des Ventilstopfens 62 weg von dem Ventilsitz 30 (in der Richtung des Pfeils B) vermieden, und ein Druck des Kolbens 38 mit übermäßiger Kraft gegen den Stopper 136 wird verhindert.
-
Außerdem wird bei offenem Ventil die Anzeigewelle 80 nach oben in den Anzeigeabschnitt 22 verschoben und ihr visuell erkennbares Element 132 wird in den vorspringenden Bereich der Kappe 130 verschoben, so dass das visuell erkennbare Element 132 von außen visuell überprüft werden kann. Somit kann ein Zustand mit offenem Ventil (EIN-Anzeige) des Handschaltventils 10 einfach überprüft werden.
-
Als nächstes wird ein Fall erläutert, in welchem der Ventilstopfen 62 ausgehend von dem oben beschriebenen Ventil-Offen-Zustand (vgl. 5) wieder auf den Ventilsitz 30 aufgesetzt wird, so dass der Ventil-Geschlossen-Zustand wieder hergestellt wird (vgl. 1).
-
Zunächst ergreift ein Arbeiter (nicht dargestellt) den Handgriff 94 und dreht ihn mit einer festgelegten Drehkraft T in einer Richtung entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenen, wodurch die Drehkraft T, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, über die Kugeln 122 des Schaltmechanismus 96 auf die Welle 56 übertragen und die Welle 56 in dieser entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
-
Außerdem wird der Kolben 38, der in Gewindeeingriff mit der Welle 56 steht, durch die Drehung der Welle 56 entlang der Kolbenkammer 40 in einer Richtung (der Richtung des Pfeils A) zu dem Ventilsitz 30 verschoben, das obere Ende des Ventilstopfens 62 wird durch den Abschnitt 44 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 38 nach unten gepresst, und der Ventilstopfen 62 wird zu dem Ventilsitz 30 verschoben. Außerdem werden zusammen mit der Verschiebung des Ventilstopfens 62 die Verbindungswelle 82 und die Anzeigewelle 80 nach unten (in der Richtung des Pfeils A) verschoben.
-
Hierdurch wird der Ventilstopfen 62 nach unten verschoben, wobei der Mantel 90 gebogen wird, und der Ventilabschnitt 88 wird auf dem Ventilsitz 30 aufgesetzt, was zu dem Ventil-Geschlossen-Zustand (AUS-Zustand) führt, in welchem die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 durch den Verbindungsdurchgang 28 unterbrochen ist.
-
Da das visuell erkennbare Element 132 aus dem vorstehenden Bereich der Kappe 130 in dem Anzeigeabschnitt 22 nach unten verschoben ist, kann in dem Ventil-Geschlossen-Zustand das visuell erkennbare Element 132 nicht gesehen werden, so dass der Ventil-Geschlossen-Zustand (AUS-Anzeige) überprüft werden kann.
-
Andererseits ist, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen, vollständig geöffneten Zustand, in einem vollständig geschlossenen Zustand, in welchem der Ventilstopfen 62 vollständig auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt, vorstellbar, dass ein Bediener den Handgriff 94 versehentlich weiterdreht. In diesem Fall wird, wie in 1 gezeigt ist, eine Abwärtsverschiebung des Kolbens 38, welcher an einem oberen Ende des Ventilstopfens anliegt, verhindert, da der Ventilstopfen 62 bereits auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt. Als Folge hiervon kann der Kolben 38 nicht weiter nach unten verschoben werden, so dass auch die Drehverschiebung der Welle 56, die in Gewindeeingriff mit dem Kolben 38 steht, verhindert wird.
-
In diesem Fall kann eine übermäßige Drehkraft Tmax auf den Handgriff 94 ausgeübt werden, wobei die Drehkraft Tmax größer ist als die elastische Kraft P der Feder 124 (Tmax > P), so dass die Kugeln 122, die durch die elastische Kraft P der Feder 124 mit Druck beaufschlagt werden, zu den Federn 124 (in der Richtung des Pfeils C2) verschoben werden, wobei sie aus den Zahnabschnitten 112 der Welle 56 herausgedrückt werden. Als Folge hiervon wird in dem Schaltmechanismus 96 der Eingriffszustand zwischen den Kugeln 122 und der Welle 56 aufgehoben und lediglich der Handgriff 94 wird in Drehrichtung verschoben, wobei die Kugeln 122 darin aufgenommen sind. Somit wird die übermäßige Drehkraft Tmax, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, nicht auf die Welle 56 übertragen.
-
In dem Fall, dass der Handgriff 94 weitergedreht wird, nachdem der Ventilstopfen 62 auf dem Ventilsitz 30 aufgesetzt hat, wird auf diese Weise eine Übertragung der Drehkraft T von dem Handgriff 94 auf die Welle 56 durch den Schaltmechanismus 96 zuverlässig und wirksam unterbrochen. Wenn das Ventil vollständig geschlossen ist, wird somit eine weitere Verschiebung des Ventilstopfens 62 zu dem Ventilsitz 30 (in der Richtung des Pfeils A) verhindert und ein Pressen des Ventilstopfens 62 mit übermäßiger Kraft gegen den Ventilsitz 30 wird vermieden.
-
Wie oben beschrieben wurde, ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Schaltmechanismus 96 vorgesehen, mit welchem die Übertragung einer übermäßigen Drehkraft Tmax, die auf den Handgriff 94 ausgeübt wird, auf die Welle 56 verhindert wird. Der Schaltmechanismus 96 wird durch ein Paar von Kugeln 122, die in dem Handgriff 94 aufgenommen sind, Federn 124, die eine elastische Kraft P zur Beaufschlagung der Kugeln 122 erzeugen, und Zahnabschnitte 112 der Welle 56, in welche die Kugeln 122 eingreifen, gebildet. Auf diese Weise können in dem Schaltmechanismus 96 gemäß der vorliegenden Erfindung durch den einfacheren Aufbau als bei dem Stand der Technik sowohl die Zahl der Teile als auch die Montageschritte verringert werden.
-
Wenn der Ventilstopfen 62 vollständig geschlossen ist und der Ventilstopfen 62 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt und wenn der Ventilstopfen 62 vollständig geöffnet ist und der Kolben 38 an dem Stopper 136 anliegt, wird eine weitere Übertragung der Drehkraft T von dem Handgriff 94 auf die Welle 56 mit Hilfe des Schaltmechanismus 96, der einen einfachen Aufbau hat, zuverlässig und wirksam unterbrochen. Als Folge hiervon wird dann, wenn das Ventil geschlossen ist, eine Verschiebung des Ventilstopfens 62 zu dem Ventilsitz 30, und dann, wenn das Ventil vollständig geöffnet ist, eine Verschiebung des Kolbens 38 zu dem Stopper 136 jeweils zuverlässig verhindert. Dementsprechend wird ein Pressen des Ventilstopfens 62 mit übermäßiger Kraft auf den Ventilsitz 30 verhindert, wenn das Ventil bereits geschlossen ist, so dass die Haltbarkeit und Lebensdauer des Ventilstopfens 62 und des Ventilsitzes 30 verbessert werden kann. Außerdem wird ein Pressen des Kolbens 38 mit übermäßiger Kraft gegen das Gehäuse 16 verhindert, so dass auch die Haltbarkeit des Kolbens 38 verbessert werden kann.
-
Außerdem wird bevorzugt, dass die Härte der Kugeln 122 des Schaltmechanismus 96 kleiner ist als die Härte der Welle 56, die die Zahnabschnitte 112 aufweist. Bspw. werden die Kugeln 122 aus Nylon, Polypropylen (PP) oder dgl. gebildet, während die Welle 56 aus einem Kunststoff- oder Harzmaterial mit einer vergleichsweise großen Härte hergestellt wird, bspw. einem ABS-Harz oder dgl..
-
Da die Kugeln 122 normalerweise mit einer festgelegten Druckkraft P in die Zahnabschnitte 112 der Welle 56 eingreifen, kann es nach einer langen Nutzungsdauer zu einem Reibungsverschleiß der Kugeln 122 gegenüber den Zahnabschnitten 112 kommen. Da die Härte der Kugeln 122 kleiner gewählt ist als die Härte der Welle 56, ist der Verschleiß der Kugeln größer als der der Welle 56. Im Vergleich zu der Welle 56 ist aber ein Austausch der Kugeln 122 relativ einfach, so dass eine Wartung einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann. Anders ausgedrückt kann durch Verwendung von Kugeln 122 mit geringer Härte ein Verschleiß der Welle 56 vermieden werden.
-
Außerdem ist die Kappe 130 im Wesentlichen mittig auf dem Handgriff 94 angeordnet, so dass die Anzeigewelle 80 von außen visuell überprüft werden kann. Die Kappe 130 steht um eine festgelegte Strecke zu der Seitenfläche des Handgriffs 94 vor. Dementsprechend kann das visuell erkennbare Element 132 der Anzeigewelle 80, das innerhalb der Kappe 130 bewegbar ist, zuverlässig und einfach überprüft werden.
-
Die Kappe 130 ist in der Installationsöffnung 134 des Handgriffs 94, durch welche die Anzeigewelle 80 eingesetzt ist, angebracht. Dadurch wird die Installationsöffnung 134 verschlossen. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Handventil, das so aufgebaut ist, dass eine Anzeige direkt von einer Endfläche des Handgriffs 94 nach außen vorsteht, kann hierdurch verhindert werden, dass Staub oder dgl., der in dem Ventilkörper 12 erzeugt wird, durch die Einsetzöffnung 102 der Welle 56 und aus der Installationsöffnung 134 austritt.
