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Die Erfindung betrifft einen Strömungswächter gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solcher Strömungswächter ist beispielsweise aus der
US 5,207,243 A bekannt.
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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. 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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Weitere Strömungswächter sind beispielsweise bekannt aus der
DE 28 01 950 A1 , der
DE 29 909 240 U1 , der
US 3,085,589 A , der
DE 73 18 404 U1 , der
US 2,307,949 A und der
US 2,623,725 A .
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Der vorliegenden Erfindung liegt die 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 Aufgabe wird bei einem Strömungswächter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
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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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Erfindungsgemäß 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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Bei dem erfindungsgemäßen Strömungswächter ist innerhalb des Gehäuses ein Adapter angeordnet, welcher einen Ventilsitz aufweist und an welchem insbesondere 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. 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.
