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Die
Erfindung betrifft einen Strömungswächter, insbesondere
Gasströmungswächter, zum
automatischen Absperren einer von einem Medium durchströmbaren Leitung,
mit einem mindestens einen Ventilsitz aufweisenden Gehäuse, welches
einen von einer ersten Anschlussöffnung
zu einer zweiten Anschlussöffnung
verlaufenden Strömungskanal
definiert, mit einem innerhalb des Gehäuses relativ zu dem Ventilsitz
bewegbaren Absperrkörper
und mit einem Spannungsmechanismus, welcher auf eine von dem Ventilsitz
beabstandete Anordnung des Absperrkörpers hinwirkt.
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Mit
dem Begriff Leitung ist im erfindungsgemäßen Sinne jegliches Element
einer beliebigen Form und aus einem beliebigen Material gemeint, durch
das ein Medium, insbesondere ein Fluid, beispielsweise ein Gas,
hindurchgeleitet werden kann. Ein solches Element kann beispielsweise
ein Rohr bzw. eine Rohrleitung oder ein Bestandteil eines Rohres
bzw. einer Rohrleitung sein. Mit einem solchen Element kann aber
auch eine Armatur oder ein durchströmbares Gerät oder ein Bestandteil davon gemeint
sein.
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Strömungswächter der
eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Strömungswächter kann
als Komponente in einem Leitungssystem, beispielsweise als Verbindungsstück zwischen
zwei ein Gas oder eine Flüssigkeit führenden
Rohren, montiert werden. Der Strömungswächter dient
dazu, den Fluidstrom durch die Leitungen zu unterbrechen, wenn der
Volumenstrom durch den Strömungswächter einen
bestimmten Grenzwert überschreitet.
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Üblicherweise
wird als Spannungsmechanismus eine auf Druck beanspruchbare Schraubenfeder eingesetzt,
welche einen Stift umgreift, mit einem Ende an einem als Widerlager
fungierenden Anlageelement anliegt und mit dem anderen Ende an dem Absperrkörper anliegt
oder mit dem Absperrkörper verbunden
ist. Im Normalzustand, das heißt,
wenn der Volumenstrom des Fluids, beispielsweise eines Gases, den
vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet,
drückt
die Schraubenfeder den Absperrkörper
von dem Ventilsitz fort, so dass zwischen dem Ventilsitz, dem Absperrkörper und
gegebenenfalls dem Gehäuse
ein Spalt oder eine Öffnung
verbleibt, durch welchen bzw. durch welche das Fluid strömen kann.
Wird der vorbestimmte Grenzwert des Volumenstroms jedoch überschritten,
ist der von dem Fluid auf den Absperrkörper ausgeübte Druck ausreichend, um die
Schraubenfeder zusammenzudrücken und
damit den Absperrkörper
zumindest abschnittsweise in Anlage an den Ventilsitz zu bringen.
Dadurch wird der zuvor erwähnte
Spalt bzw. die zuvor erwähnte Öffnung geschlossen
und der Fluidstrom wird weitgehend, gegebenenfalls auch überwiegend bis
vollständig
unterbunden. Dieser Zustand hält grundsätzlich so
lange an, wie der Druck auf den Absperrkörper ausreichend ist, um die
Schraubenfeder zusammenzupressen. Lässt der Druck jedoch nach, kann
sich die Schraubenfeder entspannen, den Absperrkörper von seiner Position am
Ventilsitz wegdrücken
und den Spalt bzw. die Öffnung
wieder freigeben. Der Strömungswächter kann
dann wieder durchströmt
werden.
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Durch
die spezielle bauliche Ausgestaltung der aus dem Stand der Technik
bekannten Strömungswächter, beispielsweise
durch die Anordnung des Ventilsitzes, des Spannungsmechanismus und des
Absperrkörpers
ist grundsätzlich
eine Vorzugsströmungsrichtung
in den Strömungswächtern vorgegeben.
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Vorzugsströmungsrichtung
bedeutet, dass der Strömungswächter nur
in einer bestimmten Richtung von der ersten Anschlussöffnung zur
zweiten Anschlussöffnung
durchströmt
werden kann, um funktionsfähig
zu sein, das heißt,
einen Fluidstrom bei Überschreiten
eines bestimmten Grenzwerts des Volumenstroms zu unterbinden. Derartige
Strömungswächter sind
jedoch nicht für
Leitungssysteme geeignet, welche grundsätzlich nicht auf eine bestimmte
Strömungsrichtung
festgelegt sind bzw. deren Strömungsrichtung,
gegebenenfalls im laufenden Betrieb geändert, beispielsweise umgekehrt
werden soll. Wird ein Strömungswächter mit
Vorzugsströmungsrichtung
dennoch in einem Leitungssystem mit wechselnder Strömungsrichtung
verwendet, sind zusätzliche
Montagearbeiten am Strömungswächter, beispielsweise
der Austausch des Strömungswächters,
nötig,
jedes Mal wenn die Strömungsrichtung geändert wird.
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Darüber hinaus
hat ein Monteur, welcher die Montage eines Strömungswächters mit Vorzugsströmungsrichtung
beabsichtigt, zu beachten, dass er eine Vielzahl von Strömungswächtern mit
unterschiedlichen Anschlussstücken
bzw. Anschlussgegenstücken,
beispielsweise Gewinden zur Verschraubung mit beliebigen Armaturen
wie Rohren, vorrätig
hält, um
den Strömungswächter mit
dem für das
Anschlussstück
der Armatur passenden Anschlussgegenstück auswählen zu können. Die Wahl des passenden
Anschlussgegenstücks
wird durch die Vorzugsströmungsrichtung
des Strömungswächters zusätzlich erschwert,
da das passende Anschlussgegenstück
an der richtigen Seite des Strömungswächters,
also an der richtigen Anschlussöffnung,
angeordnet sein muss. Dadurch ergibt sich jedoch ein erhöhter logistischer
Aufwand, weil eine Bevorratung der unterschiedlichen Strömungswächter erforderlich
ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde,
einen Strömungswächter, insbesondere
Gasströmungswächter, anzugeben,
welcher nicht auf eine Vorzugsströmungsrichtung beschränkt ist
und somit flexiblere Anschlussmöglichkeiten
bietet.
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Die
technische Aufgabe wird bei einem Strömungswächter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein weiterer Ventilsitz innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, welcher
entlang des Strömungskanals
von dem ersten Ventilsitz beabstandet ist, wobei der Spannungsmechanismus
auf eine beabstandete Anordnung des Absperrkörpers auch von dem weiteren Ventilsitz
hinwirkt, wobei eine zumindest abschnittsweise Anlage des Absperrkörpers an
einem der Ventilsitze einer Schließstellung entspricht, und wobei eine
von beiden Ventilsitzen beabstandete Anordnung des Absperrkörpers einer
Offenstellung entspricht.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass ein Strömungswächter mit
Vorzugsströmungsrichtung durch
das Vorsehen mindestens eines weiteren Ventilsitzes innerhalb des
Gehäuses
auf einfache Weise zu einem Strömungswächter ohne
Vorzugsströmungsrichtung
weitergebildet werden kann. Zu diesem Zweck ist der Absperrkörper entlang
des Strömungskanals
bewegbar. Der Absperrkörper
kann somit zumindest abschnittsweise an dem ersten Ventilsitz, aber
auch an dem zweiten Ventilsitz in Anlage kommen und somit einen
Fluidstrom durch den Strömungswächter bei Überschreiten
eines vorbestimmten Grenzwerts des Volumenstroms unterbrechen. Der Spannungsmechanismus
ist so ausgebildet, dass er in beide Richtungen entlang des Strömungskanals
auf eine Überschreitung
des Volumenstromgrenzwerts ansprechen, aber auch eine Offenstellung
des Strömungswächters,
also eine sowohl von dem ersten Ventilsitz als auch von dem zweiten
Ventilsitz beabstandete Anordnung des Absperrkörpers, wenn der Volumenstrom
den Grenzwert nicht überschreitet,
gewährleisten
kann.
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Im
Gegensatz zu Strömungswächtern mit Vorzugsströmungsrichtung
weist der Strömungswächter gemäß der vorliegenden
Erfindung zwei Schließstellungen
auf. Die erste Schließstellung
besteht in der zumindest abschnittsweisen Anlage des Absperrkörpers an
dem ersten Ventilsitz und kann grundsätzlich nur eingenommen werden,
wenn das Fluid den Strömungswächter in
einer bestimmten Richtung entlang des Strömungskanals durchströmt. Die
zweite Schließstellung
besteht in der zumindest abschnittsweisen Anlage des Absperrkörpers an dem
zweiten Ventilsitz und kann grundsätzlich nur eingenommen werden,
wenn das Fluid den Strömungswächter in
einer zu der zuvor genannten Strömungsrichtung
entgegen gesetzten Richtung entlang des Strömungskanals durchströmt. Eine
Offenstellung des Strömungswächters ist
folglich immer dann gegeben, wenn sich der Absperrkörper – gegebenenfalls
durch die Einwirkung des Spannungsmechanismus bedingt – in einer
sowohl vom ersten Ventilsitz als auch vom zweiten Ventilsitz beabstandeten
Position befindet.
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Mittels
eines Strömungswächters gemäß der vorliegenden
Erfindung lässt
sich der logistische Aufwand, welchen ein Monteur zu betreiben hat,
verringern. Denn bei einem Strömungswächter ohne
Vorzugsströmungsrichtung
ist die Orientierung des Strömungswächters bei
der Montage in beispielsweise ein Leitungssystem im Wesentlichen
unerheblich. Somit reicht es aus, wenn das Anschlussgegenstück an einer
Seite des Strömungswächters an
das zur Anbindung vorgesehene Anschlussstück der Armatur des Leitungssystems
angepasst ist. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Strömungswächter an
ihren Anschlussöffnungen
voneinander abweichende Anschlussstücke auf. Auf diese Weise kann der
Monteur die Anzahl der zu bevorratenden Strömungswächter mit abweichenden baulichen
Ausgestaltungen reduzieren, denn mit einem bestimmten Anschlussstück einer
Armatur konfrontiert kann er den Strömungswächter gegebenenfalls einfach
umdrehen und an die Armatur montieren, wenn wenigsten eine Seite
des Strömungswächters das
passende Anschlussgegenstück
zur Montage an der Armatur aufweist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters ist innerhalb des Gehäuses ein Stift
angeordnet, welcher von mindestens einer Lagerung am Gehäuse zumindest
indirekt gestützt
wird, wobei mindestens ein an dem Stift angeordnetes Anlageelement
vorgesehen ist, wobei der Spannungsmechanismus an dem Stift und
an dem Anlageelement gelagert ist, und wobei der Absperrkörper an dem
Stift entlang des Strömungskanals
beweglich gelagert ist. Der Stift kann beispielsweise zentral, gegebenenfalls
sogar koaxial innerhalb des Gehäuses angeordnet
sein. Jedoch ist grundsätzlich
auch eine zwar parallel zur Achse des Gehäuses bzw. zur Achse des Strömungskanals
aber nicht zentral verlaufende Anordnung des Stifts innerhalb des
Gehäuses denkbar.
Es ist weiterhin möglich,
von einer Anordnung des Stifts parallel zu einer Gehäuseachse
abzuweichen und den Stift stattdessen mit einer Neigung gegen die
Gehäuseachse
auszurichten. Das Anlageelement kann wiederum insbesondere als Widerlager für den Spannungsmechanismus
fungieren.
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Ferner
kann mindestens ein weiteres Anlageelement vorgesehen sein, welches
von dem ersten Anlageelement entlang des Strömungskanals beabstandet an
dem Stift angeordnet ist, wobei der Spannungsmechanismus in dem
Bereich zwischen den beiden Anlageelementen gelagert ist, und wobei
der Absperrkörper
zwischen den Anlageelementen beweglich gelagert ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters ist
am Gehäuse
im Bereich der ersten Anschlussöffnung
ein Außengewinde
oder Innengewinde und/oder am Gehäuse im Bereich der zweiten
Anschlussöffnung
ein Innengewinde oder Außengewinde
zumindest indirekt angeordnet. Indirekt angeordnet bedeutet, dass
das Gehäuse
als solches noch mit einem Adapter verbunden sein kann, welcher
in eine der Anschlussöffnungen
beispielsweise reibschlüssig
eingesetzt oder auf das Gehäuse im
Bereich der Anschlussöffnungen
außen
reibschlüssig
aufgesetzt wird, und in welchen das Gewinde eingearbeitet ist. Es
ist jedoch auch möglich,
keinen Adapter vorzusehen und das Gewinde direkt in das Material
des Gehäuses
einzuarbeiten. Ein Adapter kann den Vorteil der Austauschbarkeit
bieten, das heißt,
gegebenenfalls wird der mit einem bestimmten Gewinde versehene Adapter
entfernt und durch einen anderen Adapter, welcher ein Gewinde mit
von dem zuvor entfernten Gewinde abweichenden Eigenschaften, beispielsweise
einer abweichenden Gewindesteigung, aufweist, ersetzt. Auf diese
Weise können
die Anschlussstücke
flexibel und veränderbar ausgestaltet
werden. Schraubgewinde im Besonderen bieten darüber hinaus auf Grund ihrer
Normung eine gute Kompatibilität
mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Armaturen.
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Vorzugsweise
ist an der Außenumfangsfläche des
Gehäuses
im Bereich der ersten Anschlussöffnung
ein Außengewinde
und an der Innenumfangsfläche
des Gehäuses
im Bereich der zweiten Anschlussöffnung
ein zu dem Außengewinde
komplementäres
Innengewinde zumindest indirekt angeordnet. Indirekt angeordnet
bedeutet, dass das Gewinde nicht direkt in das Material des Gehäuses eingearbeitet
sein muss, sondern dass das Gewinde in das Material eines Zwischenstücks, beispielsweise eines
in das Gehäuse
einsetzbaren Adapters eingearbeitet ist. Auf diese Weise kann die
Kompatibilität des
Strömungswächters mit
ein Gewinde als Anschlussstück
aufweisenden Armaturen vereinfacht werden. Denn ob die Armatur ein
Außengewinde oder
ein Innengewinde trägt,
ist nicht mehr von Bedeutung. Der Monteur montiert vielmehr den
Strömungswächter mit
dem passenden komplementären Gewinde
an der Armatur. Dadurch kann die Zahl der zu bevorratenden Strömungswächter mit
unterschiedlichen Gewinden reduziert, insbesondere halbiert werden.
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Weiterhin
weist der Strömungskanal
im Bereich zwischen den beiden Ventilsitzen vorzugsweise einen vergrößert Querschnitt
auf. Der Querschnitt kann beispielsweise mittels einer Ausnehmung
in dem entsprechenden Gehäuseabschnitt
vergrößert werden.
Auf diese Weise kann das Strömungsverhalten
des Fluids in einer Offenstellung des Strömungswächters gefördert werden, denn für das Fluid
steht mehr Raum zum Umströmen
des zwischen den Ventilsitzen angeordneten Absperrkörpers zur
Verfügung.
Die Auswirkungen der dynamischen Druckunterschiede beim Umströmen des
Absperrkörpers
in einer Offenstellung können somit
zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend kompensiert werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters ist
innerhalb des Gehäuses ein
Adapter angeordnet, welcher einen Ventilsitz aufweist und an welchem
eine Lagerung des Stifts direkt abgestützt wird. Mittels eines Adapters
kann beispielsweise ein aus dem Stand der Technik bekannter Strömungswächter mit
Vorzugsströmungsrichtung
zu einem Strömungswächter ohne
Vorzugsströmungsrichtung
nachgerüstet
werden. Ein Adapter ermöglicht
jedoch auch eine flexible Umrüstung
bereits gefertigter Strömungswächter, indem
der einsetzbare und wieder entfernbare Adapter aus seiner Position innerhalb
des Gehäuses
entfernt und durch einen anderen Adapter mit abweichenden baulichen
Eigenschaften ersetzt wird. Es ist möglich, einen Adapter mit deutlich
verringertem Strömungsquerschnitt
zu wählen,
wenn der Strömungswächter als
Ganzes einen geringeren Strömungsquerschnitt
aufweisen soll. Diese beispielhafte Variante soll die unterschiedlichen
Einsatzmöglichkeiten
eines Adapters verdeutlichen.
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Ferner
weist mindestens ein Ventilsitz vorzugsweise eine Nut oder eine
Ausnehmung zur Aufnahme eines Dichtelements, insbesondere O-Rings auf.
Auf diese Weise kann der Abdichtungseffekt des in zumindest abschnittsweiser
Anlage an einem der Ventilsitze stehenden Absperrkörpers erhöht werden, so
dass der Volumenstrom des Fluids durch den Strömungswächter in einer Schließstellung
nahezu vollständig
unterbunden werden kann. Vorzugsweise sind die Form und Anordnung
der Nuten bzw. Ausnehmungen der Ventilsitze und die Form, Anordnung und
Lagerung des Absperrkörpers
so aufeinander abgestimmt, dass in einer Schließstellung eine bestmögliche Abdichtung
erzielt wird.
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Der
Stift kann von mindestens zwei entlang des Strömungskanals voneinander beabstandeten Lagerungen
am Gehäuse
zumindest indirekt gestützt werden.
Indirekt gestützt
bedeutet, dass die Lagerungen nicht direkt mit dem Gehäuse in Kontakt
stehen müssen,
sondern vielmehr von einem Zwischenstück, beispielsweise einem in
das Gehäuse
einsetzbaren Adapter, gestützt
werden können.
Eine direkte Stützung
am Gehäuse
ist aber ebenfalls möglich.
Auf diese Weise wird die Lagerung des Stifts innerhalb des Gehäuses stabilisiert.
Gegenüber
der Verwendung lediglich einer Lagerung für den Stift, welche jedoch
unter Umständen
ausreichend sein kann, wird durch eine von der ersten Lagerung beabstandete zweite
Lagerung des Stifts ein möglicherweise
durch ein turbulent strömendes
Fluid bewirktes Kraftmoment, welches zu Auslenkungen oder Schwingungen des
Stifts führen
kann, auf einen von der einzelnen Lagerung nicht unmittelbar gestützten Abschnitt
des Stifts verringert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters ist
die Lagerung als Stegscheibe ausgebildet, welche mit einer äußeren Umfangsfläche an dem
Gehäuse
und/oder einem Adapter und mit einer inneren Umfangsfläche an dem
Stift und/oder an einem der Anlageelemente abgestützt ist.
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Bei
der Stegscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Scheibe, deren
Form an die Innenkontur des Gehäuses
bzw. eines in dem Gehäuse
angeordneten Adapters angepasst ist. Die Stegscheibe kann beispielsweise
eine modifizierte Kreisscheibe sein. So kann die modifizierte Kreisscheibe
eine zentrale kreisförmige Öffnung aufweisen,
deren Durchmesser an den Außendurchmesser
zumindest eines Abschnitts des Stifts bzw. eines Abschnitts des
Anlageelements angepasst ist, so dass der entsprechende Abschnitt
des Stifts bzw. des Anlageelements die Öffnung zum Zwecke der Stützung durchgreifen kann.
Der Gesamtdurchmesser der Stegscheibe hingegen ist vorzugsweise
an den Innendurchmesser des Gehäuses
bzw. eines innerhalb des Gehäuses angeordneten
Adapters in den entsprechenden Abschnitten angepasst. Es kann vorgesehen
sein, den Außenumfang
der Stegscheibe in an dem Gehäuse oder
dem Adapter vorgesehen Nuten und/oder Ausnehmungen eingreifen zu
lassen, um die Stabilität der
Stützung
zu fördern.
Zwischen dem Außenumfang
der Stegscheibe und dem Umfang der zentralen Öffnung befinden sich in der
beispielhaft erwähnten modifizierten
Kreisscheibe mindestens eine, gegebenenfalls auch mehrere Strömungsöffnungen,
welche eine grundsätzlich
beliebige Form aufweisen können. Die
Strömungsöffnungen
erlauben es dem Fluid, die Lagerung des Stifts, in diesem Beispiel
die modifizierte Kreisscheibe, zu passieren und den Strömungswächter somit
durchströmbar
zu halten, auch wenn die Lagerung des Stifts in einem speziellen
Beispiel entlang der gesamten Innenumfangsfläche des Gehäuses oder eines Adapters gestützt wird.
Die Stege verlaufen zwischen diesen Strömungsöffnungen im Wesentlichen in
radialer Richtung.
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Weiterhin
können
die Lagerungen den Stift jenseits des von den Anlageelementen begrenzten Bereichs
zumindest indirekt stützen.
Auf diese Weise wird eine besonders stabile Anordnung des Stifts
innerhalb des Gehäuses
erreicht, denn der Hebelarm der von den vorgesehenen Lagerungen
nicht unmittelbar gestützten
Abschnitte des Stifts wird dadurch weiter verringert.
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Der
Spannungsmechanismus kann ein zwischen dem ersten Anlageelement
und dem Absperrkörper
angeordnetes erstes Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder,
und ein zwischen dem zweiten Anlageelement und dem Absperrkörper angeordnetes
zweites Federelement, insbesondere eine Schraubenfeder, aufweisen.
Die Federelemente können
die Anlageelemente als Anlagepunkte, und damit als Widerlager, nutzen
und stehen jeweils von unterschiedlichen Seiten an dem Absperrkörper in Anlage
bzw. sind mit dem Absperrkörper
gegebenenfalls verbunden, so dass eine Bewegung des Absperrkörpers entlang
des Strömungskanals
eine unmittelbare Auswirkung auf den Komprimierungsgrad bzw. den
Streckungsgrad der Federelemente hat. Es ist dabei grundsätzlich unerheblich,
ob es sich bei den Federelementen um auf Druck oder auf Zug beanspruchbare
Federelemente handelt. Bei auf Zug beanspruchbaren Federelementen
müssen
diese jedoch mit dem Absperrkörper
und mit den Anlageelementen verbunden sein, was bei auf Druck beanspruchbaren
Federelementen nicht zwingend ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn der Spannungsmechanismus des Strömungswächters symmetrisch
ausgebildet wird. Symmetrisch ausgebildet bedeutet, dass die Grenzwerte
des Volumenstroms, welche zum Schließen des Strömungswächters führen, in beiden möglichen
Strömungsrichtungen
im Wesentlichen, gegebenenfalls sogar exakt gleich sind. Zu diesem
Zweck können
beispielsweise zwei baugleiche Federelemente mit identischen Federeigenschaften
verwendet werden. Es ist aber auch die Verwendung von baulich verschiedenen
Federelementen denkbar.
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In
diesem Fall kann das Schließverhalten des
Strömungswächters asymmetrisch
ausgebildet werden, das heißt,
der Grenzwert des Volumenstroms des Fluids, ab dem der Strömungswächter den
Fluidstrom unterbindet, nimmt für
die beiden unterschiedlichen möglichen
Strömungsrichtungen,
von der ersten Anschlussöffnung
zu der zweiten Anschlussöffnung
und umgekehrt, einen unterschiedlichen Wert an.
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Der
Spannungsmechanismus ist jedoch nicht auf die zuvor beschriebene
Ausgestaltung beschränkt.
Vielmehr kann der Spannungsmechanismus ein einzelnes zwischen dem
ersten Anlageelement und dem zweiten Anlageelement angeordnetes Federelement,
insbesondere eine Schraubenfeder, aufweisen, welches eine Öffnung im
Absperrkörper, beispielsweise
mit einer seiner Windungen, durchgreift. Auf diese Weise lässt sich
ein symmetrisches Schließverhalten
des Strömungswächters sehr
einfach gewährleisten,
weil durch die Verwendung eines einzelnen Federelements die Federelementeigenschaften,
beispielsweise die Federkonstante einer Schraubenfeder, für beide
möglichen
Strömungsrichtungen
grundsätzlich
die gleichen sind.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass der Spannungsmechanismus eine einzelne zwischen einem Anlageelement
und dem Absperrkörper
angeordnete auf Zug und Druck beanspruchbare Feder aufweist. Auch
auf diese Weise kann ein symmetrisches Schließverhalten des Strömungswächters sehr
einfach gewährleistet
werden, denn die Bewegung des Absperrkörpers in eine Schließstellung
wird in beide möglichen
Strömungsrichtungen
von der gleichen einzelnen Feder gehemmt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters kann
der Stift an einem Ende einen mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt,
insbesondere Fortsatz aufweisen, wobei das Außengewinde mittels einer Schraubenbewegung
mit einer der Lagerungen, insbesondere mit einer Stegscheibe Wechselwirken
kann. Auf diese Weise kann die Position des Stifts entlang des Strömungskanals
geändert
werden. Damit lässt
sich auch die Position der an dem Stift angeordneten Anlageelemente,
des an dem Stift angeordneten Spannungsmechanismus und des an dem
Stift beweglich gelagerten Absperrkörpers, insbesondere in dessen Ruheposition,
das heißt,
wenn der Volumenstrom des Fluids nicht ausreichend ist, eine Auslenkung des
Spannungsmechanismus zu bewirken, verändern. Das Schließverhalten
des Strömungswächters kann
auch durch eine solche Verstellung des Stifts, insbesondere mit
dem Ziel eines asymmetrischen Schließverhaltens geändert werden.
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Zusätzlich oder
alternativ zu einem Fortsatz am Stift kann eines der Anlageelemente
einen mit einem Außengewinde
versehenen Abschnitt, insbesondere Fortsatz aufweisen, in welchem
der Stift gelagert ist, und wobei das Außengewinde mittels einer Schraubenbewegung
mit einer der Lagerungen, insbesondere mit einer Stegscheibe Wechselwirken kann.
Mit dieser Anordnung kann die Position entlang des Strömungskanals
des entsprechenden Anlageelements geändert werden, welches – wie zuvor
bereits ausgeführt – in einem
veränderten,
gegebenenfalls asymmetrischen Schließverhalten des Strömungswächters resultieren
kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strömungswächters ist
eines der Anlageelemente mit dem Stift verbunden, wohingegen das
andere Anlageelement eine Öffnung
aufweist, in welcher der Stift beweglich gelagert ist. Auf diese
Weise kann die Anordnung des Stifts entlang des Strömungskanals verändert werden,
ohne auf eine vorteilhafte Stützung
des Stifts mittels zweier Lagerungen verzichten zu müssen.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den
erfindungsgemäßen Strömungswächter auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits
auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Strömungswächters in
einer Offenstellung,
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2 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Strömungswächters in
einer ersten Schließstellung
und
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3 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Strömungswächters in
einer zweiten Schließstellung.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Strömungswächters 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Gehäuse 4 des
Strömungswächters 2 definiert
einen Strömungskanal 6 und
weist zwei Anschlussöffnungen 8a, 8b auf,
zwischen denen der Strömungskanal 6 verläuft. An
der Außenumfangsfläche 10 des
Gehäuses 4 ist
im Bereich der ersten Anschlussöffnung 8a ein
Außengewinde 12 in
das Gehäuse 4 eingearbeitet.
An der Innenumfangsfläche 14 des
Gehäuses 4 ist
im Bereich der zweiten Anschlussöffnung 8b ein
zu dem Außengewinde 12 komplementäres Innengewinde 16 in
das Gehäuse 4 eingearbeitet.
Diese Ausgestaltung des Strömungswächters 2 mit
zwei zueinander komplementären
Gewinden 12, 16 an den Anschlussöffnungen 8a, 8b erleichtert
es einem Monteur, das passende Anschlussgewinde für einen
Leitungsanschluss (nicht gezeigt), beispielsweise ein mit einem
Gewinde versehenes Rohr, zu finden. Da die Orientierung des Einbaus
des erfindungsgemäßen Strömungswächters 2 – wie weiter
unten noch erläutert
wird – im Wesentlichen
unerheblich ist, kann der Monteur darauf vertrauen, auch mit lediglich
einem Strömungswächter 2 zwei
unterschiedliche Anschlussstücke
zur Verfügung
zu haben. Die Anzahl der vorrätig
zu haltenden Strömungswächter 2 mit
voneinander abweichenden Anschlussstücken kann somit reduziert,
insbesondere halbiert werden. Das Gehäuse 4 weist ferner
im Bereich der zweiten Anschlussöffnung 8b einen
flanschartigen Vorsprung 18 auf, welcher beim Montieren
des Strömungswächters 2,
beispielsweise beim Anschrauben an eine Armatur (nicht gezeigt), einen
guten Halt bietet.
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Es
ist aber auch möglich,
den erfindungsgemäßen Strömungswächter 2 im
Bereich der Anschlussöffnungen 8a, 8b mit
den gleichen Anschlussstücken,
beispielsweise baugleichen Gewinden auszustatten. Die vorteilhafte
Eigenschaft einer fehlenden Vorzugsströmungsrichtung wird durch die
Ausgestaltung der Anschlussstücke,
gegebenenfalls die Kombination unterschiedlicher Anschlussstücke, nicht
beeinflusst.
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Innerhalb
des Gehäuses 4 ist
in diesem speziellen Beispiel weiterhin ein erster Ventilsitz 20a angeordnet,
welcher eine im Querschnitt kreissegmentförmige Ausnehmung 22 aufweist,
in welcher ein erstes Dichtelement 24a, hier ein O-Ring,
stabil gelagert ist. Das Dichtelement 24a definiert eine
Dichtebene, also eine Ebene, in welcher der Fluidstrom unterbunden
wird, wenn der Absperrkörper 26 in
einer ersten Schließstellung
zumindest abschnittsweise an dem ersten Dichtelement 24a des
ersten Ventilsitzes 20a anliegt. Die Verwendung eines Dichtelements 24a, 24b ist
jedoch nicht zwingend. Es kann ebenso ausreichend sein, den Ventilsitz 20a, 20b lediglich
mit einer Anlagefläche
für den
Absperrkörper 26 auszubilden,
wenn die Anforderungen an die Dichtheit des Strömungswächters 2 in einer
Schließstellung
gering sind. Zwischen dem an dem Gehäuse 4 angeordneten
Innengewinde 16 und dem ersten Ventilsitz 20a weist
das Gehäuse 4 noch
eine Nut 28 auf, in welcher eine erste Stegscheibe 30a als
Lagerung mit ihrem äußeren Umfang
angeordnet ist.
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Im
Bereich der ersten Anschlussöffnung 8a ist
ein Adapter 32 innerhalb des Gehäuses 4 beispielsweise
reibschlüssig
eingepasst. Der Adapter 32 weist eine kreissegmentförmige Ausnehmung 34 zur
Aufnahme eines weiteren Dichtelements 24b sowie eine weitere
Nut 36 zur Aufnahme des äußeren Umfangs einer weiteren,
als Lagerung fungierenden Stegscheibe 30b auf. Ein zweiter,
ein zweites Dichtelement 24b aufweisender Ventilsitz 20b ist
damit in diesem speziellen Beispiel an einem Adapter 32 angeordnet.
Der Adapter 32 bietet den Vorteil der Austauschbarkeit
der damit in Verbindung stehenden Komponenten. Ein solcher Austauschbedarf
kann beispielsweise bestehen, wenn die Komponenten im Zuge des Betriebs
des Strömungswächters 2 einem gegenüber dem
Gehäuse 4 erhöhten Verschleiß unterliegen.
Ferner können
mit einem Adapter 32 auch Strömungswächter mit einer Vorzugsrichtung
zu Strömungswächtern 2 ohne
Vorzugsrichtung, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung erläutert werden,
umgerüstet
werden. Zwischen dem ersten Ventilsitz 20a und dem zweiten
Ventilsitz 20b, also in dem Bereich, in welchem sich der
Absperrkörper 26 entlang
des Strömungskanals 6 bewegen
kann, weist das Gehäuse 4 eine
radial auswärts
gerichtete Ausnehmung 38 auf. Die Ausnehmung 38 bietet
damit einem Fluid mehr Platz zum Umströmen des Absperrkörpers 26 in
einer Offenstellung, was unerwünschte dynamische
Druckunterschiede kompensieren hilft.
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Die
an dem Gehäuse 4 bzw.
an dem Adapter 32 angeordneten Stegscheiben 30a, 30b sind
mit ihrem inneren Umfang jeweils an einem Anlageelement 40a, 40b,
und zwar jenseits des von den Anlageelementen 40a, 40b begrenzten
Bereichs, gelagert und stützten
somit die Komponenten des Strömungswächters 2,
welche sich in etwa zentral auf der Achse 42 des Gehäuses 4 bzw.
auf der Achse des Strömungskanals 6 befinden.
Beide Anlageelemente 40a, 40b weisen an ihrer
Außenumfangsfläche eine ringförmig umlaufende
Wulst 44 auf, welche als Anlage für einen zwischen den Anlageelementen 40a, 40b gelagerten
Spannungsmechanismus fungieren kann. Ein erstes Anlageelement 40a weist
in diesem speziellen Beispiel einen mit einem Außengewinde 46 versehenen
Fortsatz 48 auf. Weiterhin weist das erste Anlageelement 40a eine
zentrale, entlang des Strömungskanals 6 verlaufende Öffnung auf,
in welcher ein Stift 50 gelagert ist. Es ist auch möglich, ein erstes
Anlageelement 40a ohne Fortsatz 48 zu verwenden,
und stattdessen das an dem ersten Anlageelement 40a gelagerte
Ende des Stifts 50 mit einem Außengewinde zu versehen.
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Das
erste Anlageelement 40a und der Stift 50 sind
in diesem Ausführungsbeispiel
miteinander verbunden. Das Außengewinde 46 des
Fortsatzes 48 des ersten Anlageelements 40a und
der innere Umfang der zweiten Stegscheibe 30b sind so aufeinander
abgestimmt, dass sie ineinander greifen können. Es ist also möglich, das
erste Anlageelement 40a und den damit verbundenen Stift 50 mittels
einer Schraubbewegung gegenüber
der zweiten Stegscheibe 30b entlang des Strömungskanals 6 zu
bewegen bzw. verstellen. In dem in 1 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Strömungswächters 2 greift
der innere Umfang der zweiten Stegscheibe 30b in die der
Wulst 44 des ersten Anlageelements 40a nächste Windung
des Außengewindes 46 ein.
Damit kann die Position des ersten Anlageelements 40a und
damit auch des Stifts 50 um, wie in 1 zu sehen,
bis zu fünf
Windungen des Außengewindes 46 in
Richtung des zweiten Anlageelements 40b verschoben werden.
Das zweite Anlageelement 40b wird ebenso von der ersten
Stegscheibe 30a gehalten und weist eine zentral, entlang des
Strömungskanals 6 verlaufende Öffnung auf, welche
von dem anderen Ende des Stifts 50 durchgriffen wird. Der
Stift 50 ist in diesem speziellen Beispiel nicht mit dem
zweiten Anlageelement 40b verbunden, sondern in diesem
beweglich gelagert. Auf diese Weise wird die Verstellbarkeit des
Stifts 50 entlang des Strömungskanals 6 ermöglicht.
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Zwischen
den beiden Anlageelementen 40a, 40b, und insbesondere
zwischen den beiden Dichtelementen 24a, 24b der
Ventilsitze 20a, 20b, ist ein Absperrkörper 26 an
dem Stift 50 entlang des Strömungskanals 6 beweglich
gelagert. Im in 1 gezeigten Beispiel nimmt er
eine zentrale Position ein. Die Form des Absperrkörpers 26 ist
in diesem Fall sowohl entlang des Strömungskanals 6 als
auch senkrecht dazu symmetrisch. Auf diese Weise kann ein ungeachtet
der tatsächlichen
Strömungsrichtung eines
Fluids homogenes Schließverhalten
gewährleistet
werden. Im Querschnitt stellt sich der Absperrkörper 26 als Kombination
aus zwei Komponenten in T-Form
dar, wobei die Dächer
der Ts unmittelbar an dem Stift 50 angeordnet sind.
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Zwischen
den Anlageelementen 40a, 40b und dem Absperrkörper 26 ist
zu beiden Seiten je eine auf Druck beanspruchbare Schraubenfeder 52a, 52b angeordnet.
Die Schraubenfedern 52a, 52b umgreifen den Stift 50 und
teilweise auch die Anlageelemente 40a, 40b. In
diesem Beispiel sind die Schraubenfedern 52a, 52b baugleich
und weisen im Wesentlichen identische Eigenschaften auf. Dies zusammen
mit der Anordnung der Anlageelemente 40a, 40b,
welche je den gleichen Abstand entlang des Strömungskanals 6 von
dem ihnen am nächsten liegenden
Ventilsitz 20a, 20b haben, gewährleistet ein symmetrisches
Schließverhalten
des Strömungswächters 2.
Die Ventilsitze 20a, 20b bestimmen letztlich die
maximale Verstellung des Absperrkörpers 26 und damit
die maximale Auslenkung der Schraubenfedern 52a, 52b.
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Statt
der auf Druck beanspruchbaren Schraubenfedern 52a, 52b können auch
zwei auf Zug beanspruchbare Schraubenfedern verwendet werden. In
diesem Fall wären
die Schraubenfedern mit den Anlageelementen 40a, 40b und
dem Absperrkörper 26 zu
verbinden. Alternativ wäre
es möglich
statt zweier Federn eine Feder zu verwenden, welche zwischen den
beiden Anlageelementen 40a, 40b gelagert ist und
eine an dem Absperrkörper 26 angeordnete Öffnung (nicht
dargestellt) beispielsweise mit einer ihrer Windungen durchgreift.
In einer weiteren Alternative kann auch eine einzelne auf Zug und
Druck beanspruchbare Schraubenfeder verwendet werden, welche mit
einem der Anlageelemente 40a, 40b und einseitig
mit dem Absperrkörper 26 verbunden
ist, wobei eine Anordnung des Absperrkörpers 26 im Entspannungszustand
der Schraubenfeder entlang des Strömungskanals 6 zentral
zwischen den beiden Ventilsitzen 20a, 20b bevorzugt
ist. Eine derartige Anordnung hätte
ein im Wesentlichen symmetrisches Schließverhalten des Strömungswächters 2 zur
Folge.
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2 zeigt
das aus der 1 bekannte Ausführungsbeispiel,
wenn der Strömungswächter 2 in einer
bestimmten Richtung (Pfeil 54) von einem Fluid mit einem
Volumenstrom durchströmt
wird, welcher größer als
der vorbestimmte Grenzwert ist. Der von dem Fluid auf den Absperrkörper 26 ausgeübte Druck
ist ausreichend, die zweite Schraubenfeder 52b zusammenzudrücken, so
dass der Absperrkörper 26 mit
einem Abschnitt 56 seiner Umfangsfläche an das erste Dichtelement 24a zu
liegen kommt. Eine erste Schließstellung
ist damit eingenommen. Der Fluidstrom wird damit weitgehend, vorzugsweise vollständig unterbunden.
Es ist natürlich
möglich,
die Ventilsitze 20a, 20b ohne Ausnehmungen 22, 34 und ohne
Dichtelement 24a, 24b nur mit einer Anlagefläche auszubilden
und stattdessen den Absperrkörper 26 am äußeren Umfang
mit mindestens einem Dichtelement zu versehen.
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In
dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schraubenfedern 52a, 52b mit
dem Absperrkörper 26 nicht
verbunden. Durch die Anlage des Absperrkörpers 26 an dem ersten
Ventilsitz 20a ist die erste Schraubenfeder 52a von
dem Absperrkörper 26 beabstandet
in einem weitgehend entspannten Zustand. Es ist jedoch auch denkbar,
die Schraubenfedern 52a, 52b mit dem Absperrkörper 26 zu
verbinden. In diesem Fall würde
die erste Schraubenfeder 52a in dem in 2 dargestellten Zustand
des Strömungswächters 2 auf
Zug beansprucht und könnte
somit ebenfalls einen Einfluss auf das Schließverhalten des Strömungswächters 2 ausüben. Denn
neben der zum Zusammendrücken
der zweiten Schraubenfeder 52b zu leistenden Arbeit hat ein
den Strömungswächter 2 durchströmendes Fluid noch
die zur Streckung der ersten Schraubenfeder 52a erforderliche
Arbeit zu leisten. Der Grenzwert des Volumenstroms kann somit gegenüber einer nicht
mit dem Absperrkörper 26 verbundenen
Anordnung der auf Druck beanspruchbaren Schraubenfedern 52a, 52b erhöht werden.
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3 zeigt
das aus den 1 und 2 bekannte
Ausführungsbeispiel,
wenn der Strömungswächter 2 in
die andere Richtung (Pfeil 54) von einem Fluid durchströmt wird,
dessen Volumenstrom ausreicht, die Schließstellung des Absperrkörpers 26 an dem
zweiten, ein Dichtelement 24b aufweisenden Ventilsitz 20b zu
bewirken. In dem in 3 dargestellten Zustand nimmt
der Absperrkörper 26 demnach
die zweite mögliche
Schließstellung
ein. Mit diesem Beispiel wird deutlich, wie ein Strömungswächter 2 ohne
Vorzugsströmungsrichtung
gestaltet werden kann. Der erfindungsgemäße Strömungswächter 2 ist somit
sehr flexibel in verschiedenen Montagesituationen und unter verschiedenen
Strömungsbedingungen
einsetzbar.