DE102007052347B4

DE102007052347B4 - Druckausgeglichenes, chemisches Unterwasser-Einspritzventil

Info

Publication number: DE102007052347B4
Application number: DE200710052347
Authority: DE
Inventors: Richard R. Watson
Original assignee: National Coupling Co Inc
Current assignee: National Coupling Co Inc
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2027-11-03
Also published as: GB2443920A; NO340013B1; US7520291B2; GB0721393D0; DE102007052347A1; BRPI0704239A; US20080115842A1; NO20075897L; BRPI0704239B1; GB2443920B

Abstract

Sperrventil umfassend: einen Körper (12) mit einem axialen Durchlass (16) und einem seitlichen Durchlass (64), der den axialen Durchlass (16) schneidet, wobei die äußeren Enden des axialen und des seitlichen Durchlasses einen Einlass (20) bzw. einen Auslass (18) bilden und wobei das innere Ende des seitlichen Durchlasses (64) einen Ventilsitz (46) bildet; ein Ventilbetätigungsmittel (68), das in axialer Richtung in dem axialen Durchlass (16) bewegbar ist zwischen einer Ventil-Geschlossen-Stellung, in der ein Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) blockiert ist, und einer Ventil-Offen-Stellung, in der Flüssigkeit durch den seitlichen Durchlass (64) fließen kann; das ventilbetätigungsmittel (68) umfasst ein quer ausgerichtetes Sackloch (56), das an einer zu dem seitlichen Durchlass (64) benachbarten Seite offen ist, ein Sperrmittel (58), das in Querrichtung bewegbar ist und zumindest teilweise in dem Sackloch (56) und dazu ausgelegt ist, den seitlichen Durchlass (64) in der Ventil-Geschlossen-Stellung zu blockieren, sowie eine Druckfeder (60) in dem Sackloch (56), die das Sperrmittel (58) gegen den Ventilsitz (46) zwingt; wobei das ventilbetätigungsmittel (68) ferner einen axialen Schaft (52) umfasst, der sich von dem axialen Durchlass (16) an dem Ende erstreckt, das dem Ventileinlass (20) gegenüberliegt; und ein Druckausgleichsmittel (76), das auf den Umgebungsdruck reagiert und das eine derartige Kraft auf den Schaft (52) ausübt, dass eine Bewegung des Ventilbetätigungsmittels (68) in Richtung der Ventil-Geschlossen-Stellung bewirkt wird, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks eine Vergrößerung der auf den Schaft (52) wirkenden Kraft bewirkt; wobei das Druckausgleichsmittel (76) umfasst: eine erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120), wobei die erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120) eine Öffnung aufweist, die in gleitendem Eingriff mit dem Schaft (52) des Ventilbetätigungsmittels (68) steht, so dass eine flüssigkeitsdichte Verbindung gebildet wird; ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung.
Diese Erfindung betrifft Ventile. Genauer betrifft sie druckausgeglichene Ventile, die für eine Verwendung in einer Unterwasser-Umgebung ausgelegt sind.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik.
Das US-Patent Nr. 4,456,028 A offenbart ein Entlastungs-Sperrrventil umfassend einen hohlen Körper mit einem Einlass und einem Auslass, einen Sitzring in dem Auslass mit einer Stirnfläche, die dafür ausgelegt ist, an einem Sperrmittel anzuliegen, ein Verschlussmittel, das so angeordnet ist, dass es eine Relativbewegung zu dem Sitzring vollführen kann, und umfassend einen Träger mit einem sich hindurch erstreckenden Durchlass, in dem gleitend angeordnet sind eine mit einer Lippe versehene Sperrscheibe, die dazu ausgelegt ist, an der Sitzfläche anzuliegen und den Auslass zu blockieren, wenn das Ventil in der geschlossenen Position ist, eine Druckfeder, die die Sperrscheibe gegen die Sitzfläche drückt, wenn das Ventil in geschlossener Position ist sowie eine Kugel, die die Reaktion der Feder auf den Körper überträgt. Das Verschlussmittel umfasst ferner einen Schaft, der sich durch den Körper hindurch in einen Anschluss erstreckt, eine Platte, die mit der Spitze des Schafts in Eingriff steht, eine Schraubenfeder, die an der Platte anliegt und eine Schraubkappe, die die Länge der Feder aufnimmt und mit einer mit einem Gewinde versehenen Manschette in Eingriff steht, die sich von dem Körper erstreckt. Die Kappe liegt am gegenüberliegenden Ende der Feder an bezogen auf das Ende, das mit der Platte in Eingriff steht, wobei die Schraubenfeder das Ventil-Verschlussmittel in eine geschlossene Position zwingt, in der eine Schulter des Verschlussmittels mit dem Sitzring in Eingriff steht, einen Anschlag für die Bewegung bildet und das Verschlussmittel in dem Körper hält. Ein mit dem Körper über den Auslass verbundener Auslassteil hält den Sitzring in dem Körper. Weiterhin ist ein Entlastungsventil auch aus dem Dokument US 2003/0051756 A1 bekannt. Ein Kühlungskontrollsystem mit elektromagnetisch betriebenen Ventilen ist außerdem aus dem Dokument US 5,402,652 A bekannt. Schließlich ist ein Druckentlastungsventil auch aus der US 3,601,149 A bekannt.
Das im US-Patent 4,456,028 A beschriebene Ventil ist für die Verwendung in einer Unterwasserumgebung nicht geeignet. Es erfordert eine manuelle Einstellung, um den Öffnungsdruck einzustellen, und gleicht den hydrostatischen Druck nicht aus. Darüber hinaus weist es keine Mittel auf, die einen Rückfluss durch das Ventil verhindern, wenn der Auslassdruck den Einlassdruck aus irgendeinem Grund überschreitet. Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Ein Entlastungs-Sperrventil umfasst einen Körper mit einem axialen Durchlass, dessen eines Ende einen Ventileinlass bildet, und einen seitlichen Durchlass, der den axialen Durchlass schneidet, wobei das äußere Ende des seitlichen Durchlasses den Ventilauslass bildet. Ein Rückschlagventil ist in dem seitlichen Durchlass angeordnet, um einen Rückfluss von Flüssigkeit durch das Ventil zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Rückschlagventil ein Tellerventil. Das innere Ende des seitlichen Durchlasses kann mit einem austauschbaren Ventilsitz ausgestattet sein.
Ein Ventilbetätigungsmittel bewegt sich in axialer Richtung in dem axialen Durchlass parallel zu der Stirnfläche des Ventilsitzes. Das Betätigungsmittel umfasst einen Träger, der nach außen hin von der Wand des axialen Durchlasses beabstandet ist und der einen axialen Schaft umfasst, der sich durch eine Schaftaufnahme im Körper an dem Ende des axialen Durchlasses hindurch erstreckt, das dem Einlass gegenüber angeordnet ist. Der Schaft wirkt gleitend mit der Aufnahme zusammen, um das Betätigungsmittel zu führen, wenn es sich in axialer Richtung bewegt.
Der Schaft erstreckt sich von dem Hauptkörperteil in ein Druckausgleichsmittel, das mit einem Gewindestumpf in Eingriff steht, der sich von dem Hauptventilkörper erstreckt.
Eine Seite einer Anlageplatte liegt am äußeren Ende des Schafts an und die andere Seite der Anlageplatte kann mit einem oder mehreren elastischen Elementen in Eingriff stehen, die in einer bevorzugten Ausführungsform Schraubendruckfedern sind. Eine Gewindekappe hält das andere Ende der Druckfedern und umfasst ferner einen axialen Zylinder mit einem freien Kolben. Eine Seite des Kolbens steht über eine Öffnung in Flüssigkeitsaustausch mit der Umgebung und ist daher dem Umgebungsdruck ausgesetzt. Die andere Seite des Kolbens ist in dem Körper des Druckausgleichsmittels einem flüssigkeitsgefüllten Hohlraum ausgesetzt. Der Schaft des Ventilbetätigungsmittels steht ebenfalls in Flüssigkeitsaustausch mit diesem Hohlraum, so dass der Umgebungsdruck auf die Querschnittsfläche des Schafts wirken kann und ihn in die geschlossene Position zwingt. Auf diese Weise wirken sowohl hydraulische als auch mechanische Kräfte auf den Schaft.
Der Träger kann mit einem quer ausgerichteten, allgemeinen zylindrischen Hohlraum ausgestattet sein, in dem ein elastisches Element wie eine Schraubenfeder angeordnet sein kann, die koaxial mit dem Hohlraum ausgerichtet ist. Die Feder liegt mit einem Ende am Endpunkt des Hohlraums an und drückt mit ihrem anderen Ende gegen die Dichtscheibe oder das Sperrmittel, das mit dem Ventilsitz in einer gleitenden Anordnung in Eingriff steht.
Der Ventilsitz ragt in den axialen Durchlass hinein und ist mit einer Schulter des Trägers in Eingriff, um die axiale Bewegung des Trägers in der Richtung, in der sich die Lastfeder(n) ausdehnen, zu begrenzen, wobei die Dichtscheibe normalerweise über dem Ventilsitz angeordnet sein kann, um einen Fluss durch den seitlichen Durchfluss zu verhindern. Ausreichender Flüssigkeitsdruck auf den Ventileinlass wird den Träger jedoch in eine Richtung bewegen, in der die Lastfeder(n) zusammengedrückt werden, und dadurch die Dichtscheibe aus ihrem Sitz lösen und das Ventil öffnen.
Um die Herstellung zu erleichtern und einen leichten Austausch des Ventilsitzes zu ermöglichen, kann der Körper aus drei Teilen hergestellt sein, umfassend ein Hauptteil, ein Auslassteil und ein Druckausgleichsteil, wobei die Teile über einen Gewindeeingriff zusammengehalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ventils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Sperrabschnitts des in 1 gezeigten Ventils.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In den Zeichnungen und insbesondere in 1 ist ein Ventil 10 gezeigt umfassend ein Hauptkörperteil 12, ein Auslasskörperteil 14 und ein Druckausgleichsmittel 76. Die drei Körperteile können im Allgemeinen rechteckige Parallelepipede sein, die durch einen Gewindeeingriff miteinander verbunden sind. Die Dichtung 44, die eine O-Ring-Dichtung sein kann, die von einer ringförmigen Nut 45 auf einer Seite des Körperteils 14 aufgenommen ist, dichtet mit der benachbarten Seite des Körperteils 12.
Eine zylindrische Bohrung bildet einen axialen Durchlass 16 in dem Körperteil 12. Der Durchlass hat einen Einlass 20 an einem Ende, der dazu ausgelegt sein kann, eine Verbindung herzustellen mit einem Schlauch oder einer anderen zu einem Flüssigkeitsvorrat führenden Leitung oder einer Leitung, deren Druck durch das Ventil 10 begrenzt ist.
Eine zylindrische Bohrung 22 in dem Auslassteil 14 des Ventils 10 bildet einen seitlichen Durchlass in dem Körper. Dieser Durchlass bildet an seinem äußeren Ende einen Auslass 18, der beispielsweise dazu ausgelegt sein kann, eine Flüssigkeitsverbindung herzustellen mit einer zu einer Unterwasserquelle führenden Leitung. Der Durchlass umfasst ferner eine quer ausgerichtete zylindrische Bohrung 64 in dem Hauptkörperteil 12. Ein zylinderförmiger Sitzring 46, der von einer Bohrung 64 aufgenommen ist, bildet einen Ventilsitz. Der Sitzring 46 hat einen Durchlass 48, der sich in axialer Richtung erstreckt. Die Bohrung 64 kann einen größeren Durchmesser haben als die Bohrung 22. Der Sitzring 46 liegt an der Schulter 51 an, die an der Verbindungsstelle zwischen den Bohrungen 22 und 64 ausgebildet ist.
Wenn der Sitzring 46 ausgetauscht werden soll, kann der Körperteil 14 entfernt werden und der Sitzring 46 herausgezogen werden. Durch den umgekehrten Vorgang kann ein neuer Sitzring eingesetzt werden. Eine Dichtung 50, die ein elastomerer O-Ring sein kann, der in einer ringförmigen Nut um den Dichtring herum aufgenommen ist, dichtet zwischen und unter dem Sitzring 46, der Bohrung 64 und der angrenzenden Stirnfläche des Rückschlagventilkörpers 14. Diese Dichtanordnung stellt eine Verbesserung dar gegenüber dem US-Patent Nr. 4,456,028 gezeigten Ventil, das eine Dichtung lediglich zwischen dem Sitzring und der den Sitzring aufnehmenden Bohrung herstellt. Eine Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine geringere Wahrscheinlichkeit auf, dass Flüssigkeit aus dem Ventil in die Umgebung austritt.
Das innere Ende des Sitzrings 46 ragt in die axiale Bohrung 16 im Hauptkörperteil hinein, wobei seine obere Kante 66 einen mechanischen Anschlag für die Stellung des Ventilbetätigungsmittels 68 bietet. Die innere Stirnfläche 62 des Sitzrings 46 kann eben ausgebildet sein und dazu ausgelegt sein, mit dem Sperrmittel oder der Dichtscheibe 58 des Ventilbetätigungsmittels zu dichten.
Das Ventilbetätigungsmittel 68 kann allgemein zylinderförmig sein, aber einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 16 haben und dadurch einen Ringraum 70 (2) bieten für den Transport von Flüssigkeit von dem Einlass 20 durch den Durchlass 48 und das Tellerventil 26 zu dem Auslass 18. Ein Sackloch oder ein Hohlraum 56 ist auf einer Seite des Betätigungsmittels 68 ausgebildet. Das Loch oder der Hohlraum 56 kann allgemein zylinderförmig sein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Schraubendruckfeder 60 in dem Hohlraum 56 angeordnet und liegt mit einem Ende am geschlossenen Ende des Hohlraums 56 an und liegt mit dem anderen Ende an dem Sperrmittel oder der Scheibendichtung 58 an, wobei sie leicht zusammengedrückt sein, wenn das Ventil zusammengesetzt ist. Der Druck der in Axialrichtung zusammengedrückten Druckfeder drückt die Scheibe 58 gegen die Stirnfläche 62 des Sitzrings 46. Das Sperrmittel kann eine zylinderförmige Scheibe sein, die sich um den Umfang des Durchlasses 48 in dem Sitzring erstreckt und diesen überlappt und so den Durchlass abdichtet, solange die Scheibe und der Sitzring koaxial ausgerichtet sind. Diese Gestaltung stellt eine Verbesserung gegenüber dem Kugel/Feder-Mechanismus dar, der in dem im US-Patent Nr. 4,456,028 gezeigten Ventil verwendet wird. Die Anzahl der Teile ist vermindert und es wird eine stärkere und verlässlichere Dichtung gegenüber Scherkräften geboten. Durch den Verzicht auf das Kugelelement ist das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung weniger anfällig gegenüber einer Fehlfunktion aufgrund von Flüssigkeitsverunreinigungen sowie Abrieb, Narbenbildung oder Korrosion der Wand der Bohrung 16.
Der äußere Durchmesser der Scheibe 58 kann etwas kleiner sein als der innere Durchmesser des Sacklochs 56, so dass die Scheibe 58 frei in dem Hohlraum gleiten kann und sich geringfügig neigen kann, um sicherzustellen, dass sie koplanar mit der Stirnfläche 62 des Sitzrings ausgerichtet ist. Die Kraft der Druckfeder 60 kann sehr klein sein, in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise in der Größenordnung einer Unze, so dass die Reibung zwischen Sperrmittel und Sitz, die durch die Kraft der Druckfeder 60 verursacht ist, vernachlässigbar ist im Vergleich zu derjenigen, die durch den Druck der Flüssigkeit gegen das Sperrmittel erzeugt ist. In bestimmten chemischen Einspritzanwendungen kann der Flüssigkeitsdruck bis zu 30.000 Psi betragen. In diesen Situationen wirkt der Einlassflüssigkeitsdruck über die Querschnittsfläche 48 und kann eine Kraft von bis zu mehreren Tausend Pfund auf das Sperrmittel des Ventils 10 ausüben.
In der dargestellten Ausführungsform hat der Auslasskörper 14 einen mit einem Gewinde versehenen Nasenabschnitt 42 für einen Eingriff mit einer entsprechenden Buchse an der Seite des Hauptkörpers 12. Die Stirnfläche des Nasenabschnitts 42 kann mit einer ringförmigen Nut 45 ausgestattet sein, um die Dichtung 44 zu halten, die in bestimmten Ausführungsformen ein elastomerer O-Ring sein kann. Der Auslasskörper 14 umfasst eine zentrale axiale Bohrung 22, deren distales Ende den Flüssigkeitsauslass 18 bildet. Das gegenüberliegende Ende der Bohrung 22 hat einen verminderten Durchmesser und der Übergang zwischen den Bereichen ist als frusto-konischer Abschnitt 24 ausgebildet. Das Tellerventil 26 passt in dichtenden Eingriff mit dem konischen Sitz 24 in die Bohrung 22. Das Tellerventil 26 umfasst ein Endstück 36 mit einem zentralen Durchlass 40, wobei das Nasenstück 28 eine Dichtung 30 aufweist mit Öffnungen 32 und einer Feder 34, die an dem Endstück 36 anliegt und das Nasenstück 22 in dichtenden Eingriff mit der Oberfläche 24 zwingt. Das Endstück 36 wird durch das Haltemittel 38, das ein Sprengring oder Ähnliches sein kann, in der Bohrung 22 gehalten.
Diese Gestaltung ermöglicht leichten Austausch, Aufarbeitung oder Reparatur des Rückschlagventils. Der Auslasskörper 14 kann einfach aus dem Hauptkörper 12 herausgeschraubt werden, wodurch ein Zugang geschaffen wird zu dem Tellerventil 26 mit der Dichtung 30, die in bestimmten Ausführungsformen eine austauschbare Dichtung sein kann.
Wenn der Flüssigkeitsdruck am Einlass 20 bei geöffnetem Venitl 10 denjenigen am Auslass 18 überschreitet, wirkt ein Flüssigkeitsdruck auf das Nasenstück 28 und drückt die Feder 34 zusammen, wodurch sich die Dichtung 30 von der Oberfläche 24 wegbewegt. Es kann dann Flüssigkeit fließen durch die Öffnungen 32 in dem Nasenstück 28, durch den von der Feder 34 umgebenen axialen Kanal und hinaus durch den Durchlass 40. Überschreitet jedoch der Flüssigkeitsdruck am Auslass 18 den Flüssigkeitsdruck am Einlass 20 wirken die Feder 34 und der Flüssigkeitsdruck zusammen, um die Dichtung 30 gegen die Oberfläche 24 zu zwingen, so dass ein Rückfluss von Flüssigkeit durch das Ventil 10 verhindert wird. Auf diese Weise wirkt das Tellerventil 26 als Rückschlagventil und stellt sicher, dass Flüssigkeit nur in der vorgesehenen Richtung durch das Ventil 10 fließen kann. Die Feder 34 kann derart ausgewählt sein, dass ein minimaler Druckunterschied zwischen dem Einlass 20 und dem Auslass 18 besteht, der ein Öffnen des Tellerventils 26 bewirkt.
Ein Ventilschaft 52 erstreckt sich koaxial vom Betätigungsmittel 68, weg von dem Einlass 20 in einen Abschnitt 17 der zylindrischen Bohrung 16 mit einem verminderten Durchmesser. Ein O-Ring 74 in einer Umfangsnut 75 dichtet den Schaft gegenüber dem Körper der Bohrung 16. Der Schaft kann einen größeren Durchmesser haben als der Sitzring-Durchlass 48, d. h. der Querschnitt des Schafts 52 kann größer sein als die Fläche der Dichtscheibe 58, die dem Druckunterschied zwischen dem Einlass und dem Auslass ausgesetzt ist. Daher kann die Kraft des Flüssigkeitsdrucks, die das Betätigungsmittel 68 in Richtung der Schaftbohrung 16 bewegt, größer sein als die Flüssigkeitskraft, die die Dichtscheibe in ihrem Sitz hält. Da die durch die Normalkraft erzeugte Reibungskraft zwischen dem Sperrmittel und dem Sitz nur einen kleinen Anteil der Normalkraft darstellen kann, ist es einsichtig, dass Schwankungen der Reibungskraft aufgrund von Schwankungen des Auslassdruckes vermindert sind im Vergleich zur Situation, in der der Venilschaft-Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 48.
Der allgemeinen zylinderförmige Stumpf 13, der mit einem zylindrischen Außengewinde ausgestattet sein kann, ragt von dem Hauptkörper 12 hervor. Das Druckausgleichsmittel 76 kann eine Randleiste 80 mit einem entsprechenden Innengewinde aufweisen, so dass es auf den Stumpf 13 aufgeschraubt werden kann. Die Dichtung 117, die eine elastomere Dichtung sein kann, verhindert einen Austritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem Inneren des Druckausgleichsmittels 76 über die Gewindeverbindung zu dem Hauptkörper 12 am Stumpf 13.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Druckausgleichsmittel 76 eine zentrale axiale Kammer, in der Schraubendruckfedern 102 und 104 konzentrisch angeordnet sind. Die oberen Enden der Druckfedern liegen an der Gewindekappe 84 an, die in der zentralen Bohrung des Druckausgleichsmittels 76 durch Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 82 gehalten wird. Werkzeugaufnahmebuchsen 108 können in der nach außen weisenden Endfläche der Kappe 84 angeordnet sein, um den Eingriff eines Schraubenschlüssels zu ermöglichen. Die Dichtung 116 bietet eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen der Kappe 84 und dem Körper 78.
Die unteren Enden der Druckfedern 102 und 104 liegen an der allgemein kreisförmigen Anlageplatte 96 an, die innere bzw. äußere Schultern 98 und 100 aufweist. Die Anlage 96 kann an ihrer distalen Stirnfläche eine konusförmige Buchse 106 aufweisen für einen Kontakt mit dem halbkugelförmigen Ende 54 des Schafts 52.
Die Kappe 84 umfasst einen Zylinder 86, der von einer zentralen axialen Bohrung gebildet sein kann. Der Kolben 88 teilt den Zylinder 86 in Kammern 118 und 120. Der Stecker 110 kann in die nach außen weisende Öffnung der Kammer 118 eingepresst oder eingeschraubt sein. Der Stecker 110 kann eine Öffnung 114 aufweisen, die in Flüssigkeitsaustausch mit dem zentralen axialen Durchlass 112 und der Kammer 118 steht, so dass eine Seite des frei beweglichen Kolbens 88 im Zylinder 86 normalerweise dem Umgebungsdruck ausgesetzt sein kann. Der Kolben 88 umfasst eine Ringdichtung 90, die gegen die Wand des Zylinders 86 dichtet.
Unter dem Druck der Druckfedern 102 und 104 wird der Schaft 52 in den Hauptkörperteil 12 (in 1 nach unten) gedrückt, bis die Schulter 72 an dem Betätigungsmittel 68 auf der oberen Kante 66 des inneren Endes des Sitzrings 46 anliegt, die in den Durchlass 16 hineinragt. In dieser Stellung kann die Dichtscheibe 58 koaxial ausgerichtet sein mit dem Sitzring-Durchlass 48 und das Ventil ist geschlossen. Wenn der Einlassdruck genügend ansteigt, um die kombinierte Kraft der Federn 102 und 104, des Umgebungsdrucks und der Reibung zwischen Sperrmittel und Sitz zu übersteigen, bewegt sich das Betätigungsmittel derart, das der Schaft 52 sich weiter aus dem Hauptkörperteil 12 heraus erstreckt. Diese Bewegung drückt die Lastfeder(n) zusammen, drückt die Flüssigkeit in der Kammer 94 durch die Öffnung 92 in die Kammer 120 (wobei der Kolben 88 verschoben wird), und die Sperrmittel-Dichtscheibe 58 bewegt sich aus der koaxialen Ausrichtung mit dem Sitzring-Durchlass 48 heraus, wodurch sich das Ventil öffnet.
Eine Verminderung des Einlassdrucks erlaubt es den Lastfedern und dem Umgebungsdruck aufgrund der hydrostatischen Druckhöhe, die auf den Schaft 52 wirkt, das Ventil in die geschlossene Position zurückzuführen, in der der Durchlass 48 durch die Dichtscheibe 58 blockiert ist.
Die Ventilgestaltung kann derart sein, dass der Träger die Feder und die Dichtscheibe hält, solange der Träger in dem Körper ist. Das Betätigungsmittel kann in den Körper eingeführt werden, bevor die Lastfeder zusammengedrückt ist und bevor der Auslassteil des Körpers und der Dichtring zusammengesetzt werden. Ist der Dichtring einmal an seiner Stelle und der Auslassteil des Körpers am Hauptteil befestigt, kann der Träger durch den Sitzring in dem Körper eingeschlossen werden und der Sitzring kann zwischen dem Träger und dem Auslassteil des Körpers gehalten werden.
Die Erfindung ist mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft beschrieben worden, es bestehen jedoch Abwandlungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben und definiert ist.

Claims

Sperrventil umfassend: einen Körper (12) mit einem axialen Durchlass (16) und einem seitlichen Durchlass (64), der den axialen Durchlass (16) schneidet, wobei die äußeren Enden des axialen und des seitlichen Durchlasses einen Einlass (20) bzw. einen Auslass (18) bilden und wobei das innere Ende des seitlichen Durchlasses (64) einen Ventilsitz (46) bildet; ein Ventilbetätigungsmittel (68), das in axialer Richtung in dem axialen Durchlass (16) bewegbar ist zwischen einer Ventil-Geschlossen-Stellung, in der ein Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) blockiert ist, und einer Ventil-Offen-Stellung, in der Flüssigkeit durch den seitlichen Durchlass (64) fließen kann; das ventilbetätigungsmittel (68) umfasst ein quer ausgerichtetes Sackloch (56), das an einer zu dem seitlichen Durchlass (64) benachbarten Seite offen ist, ein Sperrmittel (58), das in Querrichtung bewegbar ist und zumindest teilweise in dem Sackloch (56) und dazu ausgelegt ist, den seitlichen Durchlass (64) in der Ventil-Geschlossen-Stellung zu blockieren, sowie eine Druckfeder (60) in dem Sackloch (56), die das Sperrmittel (58) gegen den Ventilsitz (46) zwingt; wobei das ventilbetätigungsmittel (68) ferner einen axialen Schaft (52) umfasst, der sich von dem axialen Durchlass (16) an dem Ende erstreckt, das dem Ventileinlass (20) gegenüberliegt; und ein Druckausgleichsmittel (76), das auf den Umgebungsdruck reagiert und das eine derartige Kraft auf den Schaft (52) ausübt, dass eine Bewegung des Ventilbetätigungsmittels (68) in Richtung der Ventil-Geschlossen-Stellung bewirkt wird, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks eine Vergrößerung der auf den Schaft (52) wirkenden Kraft bewirkt; wobei das Druckausgleichsmittel (76) umfasst: eine erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120), wobei die erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120) eine Öffnung aufweist, die in gleitendem Eingriff mit dem Schaft (52) des Ventilbetätigungsmittels (68) steht, so dass eine flüssigkeitsdichte Verbindung gebildet wird; eine zweite Kammer (118), die zur umliegenden Umgebung hin offen ist; einen freien Kolben (88), der gleitend in einem Zylinder (86) angeordnet ist, wobei der Zylinder (86) an einem ersten Ende zu der ersten Kammer (120) hin offen ist und an einem zweiten Ende zu der zweiten Kammer (118) hin offen ist, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks einen Anstieg des Flüssigkeitsdrucks in der ersten flüssigkeitsgefüllten Kammer (120) bewirkt und so dass eine Bewegung des Ventilbetätigungsmittels (68) in die Ventil-Offen-Stellung eine Bewegung des Kolbens (88) bewirkt, der eine Verminderung des Volumens in der zweiten Kammer (118) bewirkt.
Ventil gemäß Anspruch 1, wobei das Druckausgleichsmittel (76) eine Feder (102) umfasst, die derart in dem Druckausgleichsmittel (76) angeordnet ist, dass die Feder (102, 104) eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausübt.
Ventil gemäß Anspruch 1, wobei das Druckausgleichsmittel (76) eine Mehrzahl von in dem Druckausgleichsmittel (76) angeordneten Federn (102, 104) umfasst, so dass die Mehrzahl von Federn (102, 104) gemeinsam eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausübt.
Ventil gemäß Anspruch 3, bei dem die Mehrzahl von Federn (102, 104) konzentrisch in dem Druckausgleichsmittel (76) angeordnet ist.
Ventil gemäß Anspruch 1, wobei das Druckausgleichsmittel (76) zusätzlich eine Feder (102) umfasst, die derart in dem Druckausgleichsmittel (76) angeordnet ist, dass die Feder (102) eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausübt.
Ventil gemäß Anspruch 1, bei dem das Druckausgleichsmittel (76) ferner eine Mehrzahl von Federn (102, 104) umfasst, die konzentrisch derart in den Druckausgleichsmittel (76) angeordnet sind, dass die Mehrzahl von Federn (102, 104) gemeinsam eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausübt.
Sperrventil umfassend: einen Körper mit einem axialen Durchlass (16) und einem seitlichen Durchlass (64), der den axialen Durchlass (16) schneidet, wobei die äußeren Enden des axialen und des seitlichen Durchlasses einen Einlass (20) bzw. einen Auslass (18) bilden und wobei das innere Ende des seitlichen Durchlass (64) einen Ventilsitz (46) bildet; ein Rückschlagventil (26) in dem seitlichen Durchlass (64), das derart auf den Flüssigkeitsdruck reagiert, dass sich das Sperrventil in eine Offen-Position bewegt, wenn der Flüssigkeitsdruck am Einlass (20) den Flüssigkeitsdruck am Auslass (18) um einen vorbestimmten Wert überschreitet, und sich in eine Geschlossen-Position bewegt, wenn der Flüssigkeitsdruck am Auslass (18) den Flüssigkeitsdruck am Einlass (20) überschreitet; ein Ventilbetätigungsmittel (68), das in dem axialen Durchlass (16) bewegbar ist zwischen einer Ventil-Geschlossen-Stellung, in der ein Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) blockiert ist, und einer Ventil-Offen-Stellung, in der ein Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) möglich ist; wobei das Ventilbetätigungsmittel (68) ein quer ausgerichtetes Sackloch (56) umfasst, das an einer dem seitlichen Durchlass (64) benachbarten Seite offen ist, wobei ein Sperrmittel (58) in Querrichtung bewegbar ist und zumindest teilweise in dem Sackloch (56) und dazu ausgelegt ist, den seitlichen Durchlass (64) in der Ventil-Geschlossen-Stellung zu blockieren und wobei eine Druckfeder (60) in dem Sackloch (56) das Sperrmittel (58) gegen den Ventil-Sitz zwingt; wobei das Ventilbetätigungsmittel (68) ferner einen axialen Schaft (52) umfasst, der sich an dem Ende von dem axialen Durchlass (16) erstreckt, das dem Ventileinlass gegenüberliegt; und ein Druckausgleichsmittel (76), das auf den Umgebungsdruck reagiert und das eine Kraft auf den Schaft (52) ausübt in einer Richtung, in der das Ventilbetätigungsmittel (68) in die Ventil-Geschlossen-Stellung bewegt wird, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks eine größere auf den Schaft (52) ausgeübte Kraft bewirkt.
Sperrventil gemäß Anspruch 7, wobei das Rückschlagventil ein Tellerventil (26) ist.
Sperrventil gemäß Anspruch 8, wobei das Tellerventil (26) ein federbelastetes Tellerventil ist.
Sperrventil gemäß Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Drucküberschuss am Einlass (20), der zum Öffnen des Rückschlagventils (26) erforderlich ist, durch Auswählen der Federstärke eingestellt wird.
Sperrventil gemäß Anspruch 9, bei dem der vorbestimmte Drucküberschuss am Einlass (20), der zum Öffnen des Rückschlagventils (26) erforderlich ist, durch Verändern der Vorspannung der Feder (32) eingestellt wird.
Sperrventil gemäß Anspruch 8, wobei der seitliche Durchlass einen frusto-konischen Abschnitt (24) umfasst, der als Sitz des Tellerventils (26) wirkt.
Sperrventil umfassend: einen ersten Körper (12) mit einem axialen Durchlass (16) und einem seitlichen Durchlass (64), der den axialen Durchlass (16) schneidet, wobei das äußere Ende des axialen Durchlasses (16) einen Einlass (20) bildet und wobei das innere Ende des seitlichen Durchlasses (64) einen Ventilsitz (46) bildet; einen zweiten Körper (14) mit einem zentralen Durchlass (22) für einen Flüssigkeitsfluss, wobei der Durchlass (22) ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende derart für einen lösbaren Eingriff mit dem ersten Körper ausgelegt ist, dass der zentrale Durchlass (22) des zweiten Körpers in Flüssigkeitsaustausch mit dem seitlichen Durchlass (64) des ersten Körpers steht, wobei das zweite Ende des axialen Durchlasses einen Auslass (18) bildet; ein Rückschlagventil (26) in dem seitlichen Durchlass (22) des zweiten Körpers, das derart auf Flüssigkeitsdruck reagiert, dass sich das Rückschlagventil (26) in eine Offen-Position bewegt, wenn der Flüssigkeitsdruck am Einlass (20) den Flüssigkeitsdruck am Auslass (18) um einen vorbestimmten Betrag überschreitet, und dass es sich in eine Geschlossen-Position bewegt, wenn der Flüssigkeitsdruck am Auslass (18) den Flüssigkeitsdruck am Einlass (20) überschreitet; ein Ventilbetätigungsmittel (68), das in axialer Richtung in dem axialen Durchlass (16) des ersten Körpers (12) bewegbar ist zwischen einer Ventil-Geschlossen-Stellung, in der der Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) blockiert ist, und einer Ventil-Offen-Stellung, in der der Fluss durch den seitlichen Durchlass (64) möglich ist; wobei das Ventilbetätigungsmittel (68) ein quer ausgerichtetes Sackloch (56) umfasst, das an einer zu dem seitlichen Durchlass (64) benachbarten Seite offen ist, wobei ein Sperrmittel (58) in Querrichtung beweglich ist und zumindest teilweise in dem Sackloch (56) und dazu ausgelegt ist, den seitlichen Durchlass (64) in der Ventil-Geschlossen-Stellung zu blockieren, und wobei eine Druckfeder (60) in dem Sackloch (56) das Sperrmittel (58) gegen den Ventilsitz (46) zwingt; wobei das Ventilbetätigungsmittel (68) ferner einen axialen Schaft (52) umfasst, der sich aus dem axialen Durchlass (16) an dem Ende erstreckt, das dem Ventileinlass (20) gegenüberliegt; und ein dritter Körper, der für einen lösbaren Eingriff mit dem ersten Körper (12) ausgelegt ist, wobei der dritte Körper ein Druckausgleichsmittel (76) aufnimmt, das auf den Umgebungsdruck reagiert und das eine Kraft auf den Schaft (52) ausübt in einer Richtung, in der das Ventilbetätigungsmittel (68) sich in die Ventil-Geschlossen-Stellung bewegt, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks zu einer größeren auf den Schaft (52) ausgeübten Kraft führt.
Ventil gemäß Anspruch 13 ferner umfassend einen mit einem Gewinde versehenen Vorsprung (13) am ersten Körper (12) für einen Eingriff mit dem dritten Körper.
Ventil gemäß Anspruch 13 ferner umfassend eine mit einem Gewinde versehene Buchse am ersten Körper (12) für einen Eingriff mit dem zweiten Körper.
Ventil gemäß Anspruch 13, bei dem das Druckausgleichsmittel (76) umfasst: eine erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120), wobei die erste flüssigkeitsgefüllte Kammer (120) eine Öffnung aufweist, die in gleitendem Eingriff mit dem Schaft (52) des Ventilbetätigungsmittel (68) steht und eine flüssigkeitsdichte Verbindung bildet; eine zweite Kammer (118), die zu der umliegenden Umgebung hin offen ist; ein freier Kolben (88), der gleitend in einem Zylinder (86) angeordnet ist, wobei der Zylinder (86) an einem ersten Ende zu der ersten Kammer (120) hin offen ist und an einem zweiten Ende zu der zweiten Kammer (118) hin offen ist, so dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks einen Anstieg des Flüssigkeitsdrucks in der ersten flüssigkeitsgefüllten Kammer (120) bewirkt und dass eine Bewegung des Ventilbetätigungsmittels (68) in die Ventil-Offen-Position eine Bewegung des Kolbens (88) bewirkt, die eine Verminderung des Volumens in der zweiten Kammer (118) bewirkt.
Ventil gemäß Anspruch 16, bei dem das Druckausgleichsmittel (76) ferner eine Feder (102) umfasst, die in dem Druckausgleichsmittel (76) angeordnet ist, so dass die Feder (102) eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausübt.
Ventil gemäß Anspruch 16, bei dem das Druckausgleichsmittel (76) ferner eine Mehrzahl von konzentrisch in den Druckausgleichsmittel (76) angeordneten Federn (102, 104) umfasst, so dass die Mehrzahl von Federn (102, 104) gemeinsam eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Schaft (52) ausüben.