DE102008027944B3

DE102008027944B3 - Schieberventil

Info

Publication number: DE102008027944B3
Application number: DE102008027944A
Authority: DE
Inventors: Florian Ehrne
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: US20110057136A1; CN102057193B; US8215612B2; JP2009299889A; WO2009149480A1; JP4391573B1; KR101629978B1; KR20110028434A; CN102057193A

Abstract

Ein Schieberventil umfasst einen Ventilkörper (1) mit einer eine Ventilöffnung (3) aufweisenden Wand und einem die Ventilöffnung (3) umgebenden Ventilsitz (4), eine Ventilplatte (5), mindestens eine in achsialer Richtung verschiebbare Ventilstange (8), die zum Schließen des Ventils ausgehend von einer ersten Stellung, in der die Ventilplatte (5) ihrer Offenstellung einnimmt, über eine zweite Stellung, in der die Ventilplatte (5) eine die Ventilöffnung (3) abdeckende, aber vom Ventilsitz (4) abgehobene Zwischenstellung einnimmt, in eine dritte Stellung, in der die Ventilplatte (5) ihre Schließstellung einnimmt, verschiebbar ist, mindestens ein die Ventilplatte (5) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung verfahrendes Hubelement (10, 11), und mindestens eine Abstützeinheit (12) mit mindestens einem vorderen und mindestens einem hinteren Abstützelement (14, 13), welche in der Schließstellung der Ventilplatte (5) mit mindestens einem ventilkörperfesten vorderen und mindestens einem ventilkörperfesten hinteren Abstüzelement (16, 15) zusammenwirken. In der zweiten Stellung der Ventilstange (8) sind entweder die hinteren Abstützelemente (13, 15) oder die vorderen Abstützelemente (14, 16) in Eingriff und die anderen Abstützelemente (14, 16; 13, 15) voneinander beabstandet. Die Abstützeinheit (12) verschwenkt sich beim Verschieben der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung um eine Drehachse (17) von einer Ausgangsstellung, in der die anderen ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil umfassend
einen Ventilkörper mit einer eine Ventilöffnung aufweisenden Wand und einem die Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz,
eine Ventilplatte, die zwischen einer Offenstellung, in der sie die Ventilöffnung freigibt, einer Zwischenstellung, in der sie die Ventilöffnung überdeckt aber vom Ventilsitz abgehoben ist, und einer Schließstellung, in der sie an den Ventilsitz angedrückt ist, verfahrbar ist, mindestens eine in achsialer Richtung verschiebbare Ventilstange, die zum Schließen des Ventils ausgehend von einer ersten Stellung, in der die Ventilplatte ihrer Offenstellung einnimmt, über eine zweite Stellung, in der die Ventilplatte ihre Zwischenstellung einnimmt, in eine dritte Stellung, in der die Ventilplatte ihre Schließstellung einnimmt, verschiebbar ist, mindestens ein durch die Verschiebung der Ventilstange von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung betätigtes Hubelement, welches zum Verfahren der Ventilplatte von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung auf die Ventilplatte wirkt, und
mindestens eine Abstützeinheit mit mindestens einem bezogen auf die Schließrichtung der Ventilstange vorderen und mindestens einem hinteren Abstützelement, welche in der Schließstellung der Ventilplatte mit mindestens einem ventilkörperfesten vorderen und mindestens einem ventilkörperfesten hinteren Abstützelement zusammenwirken, um eine von der Ventilöffnung weggerichtete Verschiebung der Abstützeinheit zu blockieren.
Vakuumventile nach Art von Schieberventilen oder Plattenventilen, bei denen die Ventilöffnung durch Verschiebung einer Ventilplatte verschlossen wird, die gegen den die Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz angedrückt wird, sind in vielen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt geworden. Um hierbei die aus einem elastischen Material bestehende Dichtung nicht einer zu starken Scherbeanspruchung auszusetzen, ist es bekannt, die Schließbewegung der Ventilplatte zweistufig durchzuführen. In einem ersten Abschnitt des Schließweges, der den Großteil der Erstreckung des Schließweges umfasst, wird die Ventilplatte von einer die Ventilöffnung freigebenden Offenstellung in eine die Ventilöffnung überdeckende, vom Ventilsitz aber noch abgehobene Zwischenstellung verfahren. Im Endabschnitt des Schließweges wird die Ventilplatte von der Zwischenstellung in die Schließstellung verfahren, in der sie an den Ventilsitz angedrückt ist und die Ventilöffnung abdichtet.
Bei einer herkömmlichen Art von Schieberventilen wird dieser zweistufige Bewegungsvorgang der Ventilplatte durch mechanische Hubelemente bewirkt, die zwischen einer von einer Ventilstange verschobenen plattenförmigen Abstützeinheit und der Ventilplatte angeordnet sind. Es kann sich bei diesen mechanischen Hubelementen um Rollkörper, die in keilförmigen Spalten zwischen der Ventilplatte und der plattenförmigen Abstützeinheit geführt sind, Hebelmechanismen oder Kippelementen zwischen diesen beiden Hatten handeln. Um eine Verbiegung der Ventilstange beim zweiten Bewegungsschritt zu vermeiden bzw. zu begrenzen, stützt sich die plattenförmigen Abstützeinheit oder eine Stützplatte, die ebenfalls über zum Aufspreizen dienende mechanische Elemente mit der plattenförmigen Abstützeinheit ist, gegen eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Wand des Ventilgehäuses ab. Derartige Schieberventile sind beispielsweise aus der US 4,560,141 A , der DE 3 209 217 C2 , der DE 3224387 C2 und der US 3,185,435 A bekannt.
Plattenventile bzw. Schieberventile, bei denen im ersten Abschnitt der Schließbewegung die Ventilplatte parallel zur Ebene des Ventilsitzes linear verschoben wird und im Endabschnitt der Schließbewegung im Wesentlichen rechtwinkelig hierzu zum Ventilsitz verschoben wird und an diesen angedrückt wird, werden auch als L-Ventile bezeichnet. Wenn im Endabschnitt der Schließbewegung die Bewegung schräg zur Bewegungsrichtung des ersten Schrittes und zur Ebene des Ventilsitzes erfolgt, so wird auch die Bezeichnung J-Ventil verwendet.
Ein Schieberventil der eingangs genannten Art ist aus der JP 2001-263505 A bekannt. Die Abstützeinheit umfasst zumindest in einem Teil der dargestellten Ausführungsbeispiele einen plattenförmigen Abschnitt, der über Hubelemente mit der Ventilplatte zusammenwirkt, sowie einen U-förmigen Abschnitt, über den die Abstützeinheit direkt an der Ventilstange angebracht ist. Der in die Schließrichtung der Ventilstange weisende freie Schenkel des U-förmigen Abschnitts und das vordere Ende des plattenförmigen Abschnitts bilden Abstützelemente, die mit ventilkörperfesten Abstützelementen zusammenwirken. Diese ventilkörperfesten Abstützelemente sind direkt an der die Ventilöffnung aufweisenden Wand angebracht bzw. einstückig mit dieser ausgebildet, sodass eine direkte Kraftübertragung ohne einen Umweg über andere Wände des Ventilkörpers erreicht wird. Die Andrückkraft der Ventilplatte an den Ventilsitz wird in Folge der Verschiebung der Ventilstange von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung erreicht, wobei die Ventilplatte mit ihrer vorderen Stirnseite an einen Anschlag anschlägt. Während die Andrückkraft aufgebaut wird, kommt es somit zu einer Relativverschiebung sowohl zwischen den hinteren als auch zwischen den vorderen zusammenwirkenden Abstützelementen, wodurch auch in unerwünschter Weise Partikel generiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Schieberventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem beim Andrücken der Ventilplatte an den Ventilsitz eine Relativverschiebung von zusammenwirkenden Abstützelementen unter Druck vermieden oder zumindest verringert wird. Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Schieberventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Beim Schieberventil der Erfindung kommt somit in der zweiten Stellung der Ventilstange entweder das mindestens eine hintere Abstützelement der Abstützeinheit mit dem mindestens einen ventilkörperfesten hinteren Abstützelement in Eingriff oder kommt das mindestens eine vordere Abstützelement der Abstützeinheit mit dem mindestens einen ventilkörperfesten vorderen Abstützelement in Eingriff. Falls in der zweiten Stellung der Ventilstange die hinteren Abstützelemente in Eingriff gelangen, ist in der zweiten Stellung der Ventilstange das mindestens eine vordere Abstützelement der Abstützeinheit noch vom mindestens einen ventilkörperfesten vorderen Abstützelement beabstandet. Wenn in der zweiten Stellung die vorderen Abstützelemente in Eingriff gelangen, so ist in der zweiten Stellung der Ventilstange das mindestens eine hintere Abstützelement der Abstützeinheit noch vom mindestens einen ventilkörperfesten hinteren Abstützelement beabstandet. Beim Verschieben der Ventilstange von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung wird die Abstützeinheit um eine Drehachse gedreht und die in der zweiten Stellung der Ventilstange beabstandeten Abstützelemente gelangen in Eingriff. Eine Relativverschiebung zwischen diesen Abstützelementen in einem aneinander unter Druck anliegenden Zustand kann somit vermieden werden. Wenn in der Stellung der Ventilstange, ab der die Verpressung einer zwischen der Ventilplatte und dem Ventilsitz wirkenden elastischen Dichtung beginnt, die Drehung der Abstützeinheit um die Drehachse bereits vollständig oder weitgehend abgeschlossen ist, so kann auch eine unter einem erhöhten Druck erfolgende Relativverschiebung der die Drehachse bildenden Teile völlig oder zumindest weitgehend verhindert werden.
Vorteilhafterweise wirkt zwischen der Ventilstange und der Abstützeinheit mindestens ein Gegenhubelement. Wenn entweder die vorderen oder die hinteren Abstützelemente beim Schließen des Ventils in der zweiten Stellung der Ventilstange in Eingriff gelangen, so wird eine weitere Linearverschiebung der Abstützeinheit durch diese zusammenwirkenden Abstützelemente blockiert. Die Ventilstange wird dann weiter in ihre dritte Stellung verschoben, wobei mindestens ein durch diese Verschiebung der Ventilstange betätigtes zwischen der Ventilstange und der Abstützeinheit wirkendes Gegenhubelement die Abstützeinheit von ihrer Ausgangsstellung in ihre Endstellung, die sie in der dritten Stellung der Ventilstange einnimmt, verschwenkt.
Vorzugsweise sind die ventilkörperfesten vorderen und hinteren Abstützelemente an der die Ventilöffnung aufweisenden Wand angebracht oder einstückig mit dieser Wand ausgebildet. Die vorderen und hinteren Abstützelemente sind somit bezogen auf die Schließrichtung der Ventilstange vor und hinter der Ventilöffnung an der die Ventilöffnung aufweisenden Wand angeordnet. In der Schließstellung der Ventilplatte wird dadurch die zum Andrücken der Ventilplatte erforderliche Abstützkraft direkt auf die die Ventilöffnung aufweisende Wand übertragen. Eine der Ventilöffnung gegenüberliegende Wand des Ventilkörpers ist somit nicht erforderlich bzw., wenn eine solche vorhanden ist, um ein Ventilgehäuse auszubilden, muss von einer solchen gegenüberliegenden Wand nicht eine Abstützkraft für das Andrücken der Ventilplatte an den Ventilsitz aufgenommen werden. Die Bauweise des Ventils kann somit vergleichsweise schlank sein bzw. kann eine durch die Abstützkraft hervorgerufene Verformung einer solchen gegenüberliegenden Wand vermieden werden.
Denkbar und möglich ist es auch, die ventilkörperfesten vorderen und/oder die ventilkörperfesten hinteren Abstützelemente an Seitenwänden des Ventilkörpers vorzusehen (an diesen anzubringen oder einstückig mit diesen auszubilden), die z. B. senkrecht zur die Ventilöffnung aufweisenden Wand stehen. Auch bei einer solchen Ausbildung ist zumindest keine der die Ventilöffnung aufweisenden Wand gegenüberliegende Wand erforderlich bzw. können durch die Abstützkraft hervorgerufene Verformungen vergleichsweise gering gehalten werden.
Vorteilhafterweise ist die Abstützeinheit mit der Ventilplatte über mindestens ein Halteteil verbunden, durch welches, wenn beim Schließen des Ventils bei Erreichen der zweiten Stellung der Ventilstange eine Verschiebung der Abstützeinheit in die Schließrichtung von den zusammenwirkenden Abstützelementen blockiert wird, eine Verschiebung der Ventilplatte in die Schließrichtung der Ventilstange zumindest vor Erreichen der dritten Stellung der Ventilstange blockiert wird, aber eine Verschwenkung der Abstützeinheit gegenüber der Ventilplatte um die Drehachse ermöglicht ist. Wenn eine weitere Verschiebung der Ventilplatte in die Schließrichtung der Ventilstange blockiert wird, so wird beim weiteren Verschieben der Ventilstange in ihre dritte Stellung das mindestens eine Hubelement betätigt, um die Ventilplatte in Richtung zum Ventilsitz zu verschieben und an diesen anzudrücken. Ein Anschlag der Ventilplatte selbst am Ventilkörper oder einem an diesem angebrachten Teil kann dadurch vermieden werden.
Günstigerweise ist das Halteteil oder mindestens eines der Halteteile federelastisch ausgebildet. Beim Zurückziehen der Ventilstange von ihrer dritten in ihre zweite Stellung schwenkt die Federelastizität dieses Halteteils die Abstützeinheit wieder in ihre Ausgangsstellung zurück und hebt die Ventilplatte vom Ventilsitz ab.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird von den beim Schließen des Ventils in der zweiten Stellung der Ventilstange in Eingriff gelangenden Abstützelementen ein Drehlager ausgebildet, welches die Drehachse bildet, um die sich die Abstützeinheit beim Verschieben der Ventilstange von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung verschwenkt.
Wenn in dieser Schrift von „vorne" und „hinten" die Rede ist, so ist dies auf die Schließrichtung der Ventilstange bezogen. Ein weiter vorne liegendes Teil hat somit einen größeren Abstand von einem hinteren Ende der Ventilstange, im Bereich von dem diese mittels eines Aktuators verschoben wird, als ein weiter hinten liegendes Teil.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
1 und 2 Schrägsichten eines Schieberventils gemäß der Erfindung im geöffneten und im geschlossenen Zustand;
3 eine Schrägsicht entsprechend 2, wobei Teile des Ventils entfernt sind und auch die Aktuatoren zur Verschiebung der Ventilstange etwas anders dargestellt sind, obwohl diese gleich wie in den 1 und 2 ausgebildet sein können;
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus 3, weitere Teile des Ventils entfernt;
5 einen vergrößerten Ausschnitt des geschlossenen Ventils, in Ansicht;
6 bis 9 Schnitte entlang der Line AA von 5 in der Offenstellung der Ventilplatte (6), kurz vor Erreichen der Zwischenstellung der Ventilplatte (7), in der Zwischenstellung der Ventilplatte (8) und in der Schließstellung der Ventilplatte (9);
10 bis 13 Schrägsichten entsprechend 3 eines Teils des im Bereich der Längsmitte der Ventilstange aufgeschnittenen Ventils in den Stellungen entsprechend den 6 bis 9;
14 eine schematische Darstellung eines Teils eines Schieberventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in der Zwischenstellung der Ventilplatte in einem Schnitt analog dem Schnitt von 8;
15 eine schematische Darstellung eines Schieberventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in der Zwischenstellung der Ventilplatte in einem Schnitt analog dem Schnitt von 8.
Ein Ausführungsbeispiel eines für Vakuumanwendungen vorgesehenen Schieberventils bzw. Plattenventils gemäß der Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 13 erläutert. Das Schieberventil besitzt einen Ventilkörper 1, der eine Wand 2 mit einer Ventilöffnung 3 aufweist. An den die Ventilöffnung 3 umgebenden Ventilsitz 4 ist im geschlossenen Zustand des Ventils eine Ventilplatte 5 angedrückt, um die Ventilöffnung 3 mittels eines Dichtrings 6 aus einem elastischen Material, beispielsweise Viton, vakuumdicht abzudichten. Der Dichtring 6 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Ventilplatte 5 angeordnet und an eine Dichtfläche des Ventilsitzes 4 angedrückt. Denkbar und möglich ist es auch, den Dichtring 6 am Ventilsitz 4 und die Dichtfläche an der Ventilplatte 5 anzuordnen.
Im geöffneten Zustand des Schieberventils (1, 6 und 10) gibt die Ventilplatte 5 die Ventilöffnung 3 frei, wobei sie vorzugsweise in Richtung der Achse 7 der Ventilöffnung 3 gesehen vollständig neben der Ventilöffnung 3 angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand des Ventils (vgl. 2 bis 5, 9 und 13) ist die Ventilplatte 5 an den Ventilsitz 4 angedrückt, um die Ventilöffnung 3 abzudichten. Beim Schließen des Ventils wird die Schließstellung der Ventilplatte 5 ausgehend von der Offenstellung über eine Zwischenstellung erreicht, in welcher sie die Ventilöffnung 3 überdeckt, aber in Richtung der Achse 7 der Ventilöffnung 3 gesehen vom Ventilsitz 4 abgehoben ist (vgl. 8 und 12).
Zum Öffnen und Schließen des Ventils dient mindestens eine Ventilstange 8, die die Ventilplatte 5 trägt. Die jeweilige Ventilstange 8 ist zum Schließen des Ventils in eine parallel zu ihrer Längsachse liegende Schließrichtung 9 verschiebbar, wobei sie ausgehend von einer ersten Stellung, in der die Ventilplatte 5 ihre Offenstellung einnimmt, über eine zweite Stellung, in der die Ventilplatte 5 ihre Zwischenstellung einnimmt, in eine dritte Stellung verschiebbar ist, in der die Ventilplatte 5 ihre Schließstellung einnimmt. Bei der Verschiebung der Ventilstange 8 von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung wird die Ventilplatte 5 von der Ventilstange 8 mitgenommen und hierbei geradlinig in die Schließrichtung 9 der Ventilstange 8 und vorzugsweise rechtwinkelig zur Achse 7 verschoben. Bei der Verschiebung der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung wird die Ventilplatte 5 in Richtung zum Ventilsitz 4 verschoben, annähernd parallel zur Achse 7 (der Winkel gegenüber der Achse 7 beträgt vorzugsweise weniger als 30°).
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Ventilstangen 8 vorgesehen. Ein erfindungsgemäßes Ventil kann auch mehr oder weniger als drei Ventilstangen 8 aufweisen.
Die Ventilplatte 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Hubelemente 10, 11 mit der Ventilstange 8 verbunden, welche von Schwenkhebeln gebildet werden. Diese sind einerseits an der Ventilplatte 5, andererseits an der Ventilstange 8 verschwenkbar gelagert. Die Schwenkachsen liegen parallel zueinander und rechtwinkelig zur Schließrichtung 9. Die Hubelemente 10, 11 bilden eine Parallelogrammführung der Ventilplatte 5 gegenüber der Ventilstange 8. Mittels dieser Hubelemente 10, 11 erfolgt das Verfahren der Ventilplatte 5 von ihrer Zwischenstellung in ihre Endstellung, wenn die Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung verschoben wird.
Anstelle von zwei Hubelementen 10, 11 könnte auch nur ein Hubelement vorgesehen sein oder es könnten mehr als zwei Hubelemente vorgesehen sein. Auch andere mechanisch wirkende Hubelemente als Schwenkhebel sind denkbar und möglich, beispielsweise Keilelemente, Kulissenführungen oder dgl.. Eine Parallelführung der Ventilplatte 5 gegenüber der Ventilstange 8 mittels der zwischen der Ventilstange 8 und der Ventilplatte 5 wirkenden Hubelemente ist bevorzugt aber nicht zwingend.
Die Ventilstange 8 trägt weiters mindestens eine Abstützeinheit 12, welche zumindest teilweise, vorzugsweise großteils, auf der vom Ventilsitz 4 abgewandten Seite der Ventilplatte 5 liegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind entsprechend den drei Ventilstangen 8 drei Abstützeinheiten 12 vorhanden. Die Anzahl der Abstützeinheiten 12 entspricht vorzugsweise der Anzahl der Ventilstangen 8. Denkbar und möglich wäre es beispielsweise auch im Fall von mehreren Ventilstangen 8 eine gemeinsame Abstützeinheit 12 vorzusehen.
Die Abstützeinheit 12 weist mindestens ein bezogen auf die Schließrichtung 9 der Ventilstange 8 hinteres Abstützelement 13 und mindestens ein bezogen auf die Schließrichtung 9 weiter vorne als das hintere Abstützelement 13 liegendes vorderes Abstützelement 14 auf. Das mindestens eine hintere Abstützelement 13 der Abstützeinheit 12 wirkt in der Schließstellung der Ventilplatte 5 mit mindestens einem ventilkörperfest angeordneten hinteren Abstützelement 15 zusammen und das mindestens eine vordere Abstützelement 14 der Abstützeinheit 12 wirkt in der Schließstellung der Ventilplatte 5 mit mindestens einem ventilkörperfest angeordneten vorderen Abstützelement 16 zusammen. Die zusammenwirkenden hinteren und vorderen Abstützelemente 13, 15; 14, 16 übertragen in der Schließstellung der Ventilplatte 5 eine Abstützkraft auf den Ventilkörper 1, um die Ventilplatte 5 an den Ventilsitz 4 angedrückt zu halten.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein jeweiliges ventilkörperfestes vorderes Abstützelement bezogen auf die Schließrichtung 9 vor der Ventilöffnung 3 und ein jeweiliges ventilkörperfestes hinteres Abstützelement 15 bezogen auf die Schließrichtung 9 hinter der Ventilöffnung 3 angeordnet, wie dies bevorzugt ist. Die vorderen und hinteren Abstützelemente 16, 15 werden hierbei von an der Wand 2 starr befestigten Teilen gebildet. Eine einstückige Ausbildung mit der Wand 2 ist ebenfalls möglich.
Die hinteren Abstützelemente 13, 15 gelangen in vollständigen Eingriff, wenn die Ventilstange 8 beim Schließen des Ventils die zweite Stellung erreicht hat (8 und 12). Die vorderen Abstützelemente 14, 16 sind in dieser Stellung der Ventilstange 8 voneinander beabstandet, und zwar in Richtung der Achse 7 der Ventilöffnung 3. Die miteinander in Eingriff stehenden hinteren Abstützelemente 13, 15 bilden ein Drehlager mit einer Drehachse 17, um die sich die jeweilige Abstützeinheit 12 beim Verschieben der Ventilstange 8 von der zweiten in die dritte Stellung verschwenkt, und zwar von einer Ausgangsstellung, welche die Abstützeinheit 12 in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 einnimmt und in der die vorderen Abstützelemente 14, 16 voneinander beabstandet sind, in eine Endstellung, welche die Abstützeinheit 12 in der dritten Stellung der Ventilstange 8 einnimmt und in der die vorderen Abstützelemente 14, 16 in Eingriff sind, d. h. aneinander anliegen (vgl. z. B. 9 und 13). Durch den gegenseitigen Eingriff der hinteren Abstützelemente 13, 15 in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 wird auch eine weitere Verschiebung der jeweiligen Abstützeinheit 12 blockiert, wenn die Ventilstange 8 weiter in ihre dritte Stellung verschoben wird. Es ist nurmehr die erwähnte Drehung um die Drehachse 17 möglich.
Zur Drehung der jeweiligen Abstützeinheit 12 um die Drehachse 17 bei der Verschiebung der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung dient mindestens ein Gegenhubelement 18, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Schwenkhebel gebildet wird, der einerseits schwenkbar an der Ventilstange 8 andererseits schwenkbar an der Abstützeinheit 12 angebracht ist. Die Schwenkachsen liegen parallel zueinander und rechtwinkelig zur Schließrichtung 9. Durch die Verschwenkung dieses Schwenkhebels beim Verschieben der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung wird die Abstützeinheit 12 um die Drehachse 17 verschwenkt. Die Stelle, an der das Gegenhubelement 18 an der Abstützeinheit 12 angreift, wird etwa in die entgegengesetzte Richtung (entlang eines Kreisbogens) wie die Ventilplatte 5 bewegt. Die Hubelemente 10, 11 und das Gegenhubelement 18 erzeugen bei der Verschiebung der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung Hübe in annähernd entgegengesetzte Richtungen.
Auch in anderer Weise mechanisch wirkende Gegenhubelemente sind denkbar und möglich, beispielsweise Keilelemente, Kulissenelemente oder dgl.. Obwohl der Einsatz eines Gegenhubelements 18 pro Abstützeinheit 12 grundsätzlich ausreichend ist, könnten auch zwei oder mehr solche Gegenhubelemente 18 pro Abstützeinheit 12 eingesetzt werden.
Die Abstützeinheit 12 ist mit der Ventilplatte 5 jeweils durch Halteteile 19, 20 verbunden, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel von gebogenen federelastischen Streifen aus einem blattförmigen Material, vorzugsweise Federstahl, gebildet werden (= gebogene Blattfedern). Die streifenförmigen Halteteile 19, 20 verlaufen, abgesehen von einem umgebogenen bzw. abgewinkelten Endabschnitt im Wesentlichen in Längsrichtung der Ventilstange 8. Die Halteteile 19, 20 verhindern zumindest weitgehend eine Verschiebung der jeweiligen Ab stützeinheit 12 gegenüber der Ventilplatte 5. Die Verschiebung der Ventilplatte 5 gegenüber einer jeweiligen Abstützeinheit 12 beträgt bei der Bewegung der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung, wenn die Abstützeinheit 12 an einer weiteren Verschiebung in die Schließrichtung 9 durch die zusammenwirkenden Abstützelemente 13, 15 gehindert ist, jedenfalls weniger als die Hälfte des hierbei von der Ventilstange 8 zurückgelegten Weges.
Die Halteteile 19, 20 ermöglichen aufgrund ihrer Federelastizität aber eine Verschwenkung der jeweiligen Abstützeinheit 12 gegenüber der Ventilplatte 5. Die Ventilplatte 5 kann somit eine Ausrichtung parallel zum Ventilsitz 4 beibehalten, während sich die Abstützeinheit 12 um die Drehachse 17 verschwenkt, wenn die Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung verschoben wird.
Durch die zumindest weitgehende Verhinderung einer Verschiebung der Ventilplatte 5 gegenüber der jeweiligen Abstützeinheit 12 bezogen auf die Längsrichtung der Ventilstange 8 wird nach dem in Eingriff Gelangen der Abstützelemente 13, 15 in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 eine weitere Verschiebung der Ventilplatte 5 in die Schließrichtung 9 zumindest weitgehend unterbunden. Es kommt dadurch bei der Verschiebung der Ventilstange 8 von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung zu einer Verschiebung der Ventilstange 8 gegenüber der Ventilplatte 5 in die Schließrichtung 9 der Ventilstange 8, wodurch das mindestens eine Hubelement 10, 11 zwischen der Ventilstange 8 und der Ventilplatte 5 betätigt wird und die Ventilplatte 5 an den Ventilsitz 4 angedrückt wird.
Anstelle von zwei Halteteilen 19, 20 pro Abstützeinheit 12 könnten auch mehr oder weniger Halteteile pro Abstützeinheit 12 vorgesehen sein. Auch eine andere Ausbildung der Halteteile 19, 20 als in Form von blattförmigen federelastischen Streifen ist denkbar und möglich. Eine Federelastizität der Halteteile 19, 20 ist aber bevorzugt, um beim Zurückziehen der Ventilstange 8 von ihrer dritten in ihre zweite Stellung eine Rückstellkraft hervorzurufen, durch die einerseits die Abstützeinheit 12 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt wird, andererseits das mindestens eine Hubelement 10, 11 für die Ventilplatte 5 zurückgestellt wird, wodurch die Ventilplatte 5 vom Ventilsitz 4 abgehoben wird.
Von den im Eingriff stehenden Zustand das Schwenklager ausbildenden Abstützelementen 13, 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel das mindestens eine ventilkörperfeste Abstützelement 15 im Querschnitt gesehen (vgl. z. B. 10, die auch einen Querschnitt durch die Ventilplatte 5 darstellt) bzw. in Richtung der Drehachse 17 gesehen (vgl. 6) U-förmig ausgebildet ist, wobei es eine kreisbogenförmige Lagerfläche 21 aufweist, an der das mindestens eine aufgenommene hintere Abstützelement 13 der Abstützeinheit 12 mit einer kreisbogenförmigen Anlagefläche anliegt. Dieses aufgenommene Abstützelement 13 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Bolzens mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, dessen Längsachse die Drehachse 17 bildet. Auch andere Ausbildungen von Abstützelementen 15, 13 mit Lager- und Anlageflächen, die im zusammenwirkenden Zustand Drehlager bilden, sind denkbar und möglich. Beispielsweise könnte nur die Lagerfläche 21 des Abstützelements 15 oder nur die Anlagefläche des Abstützelements 13 kreisbogenförmig ausgebildet sein.
Andererseits könnte auch das Abstützelement 13 der Abstützeinheit 12 im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildet sein (wobei sich dieser U-förmige Querschnitt dann in die Schließrichtung 9 öffnen würde) und eine Lagerfläche aufweisen, an der eine Anlagefläche des aufgenommenen ventilkörperfesten Abstützelements 15 anliegt, um ein Drehlager auszubilden.
Eine jeweilige Abstützeinheit 12 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei L-förmigen Bügeln 22, 23 gebildet, die durch Bolzen miteinander verbunden sind, von denen einer das hintere Abstützelement 13 bildet und von denen eine weiterer Bolzen 24 die von Schwenkhebeln gebildeten Gegenhubelemente 18 drehbar lagert. Die bezogen auf die Schließrichtung 9 vorderen Enden der Bügel 22, 23, welche hier abgekröpft sind, bilden die vorderen Abstützelemente 14 der Abstützeinheit 12 und wirken im geschlossenen Zustand des Ventils mit den von Vorsprüngen gebildeten ventilkörperfesten vorderen Abstützelementen 16 zusammen. Unterschiedliche andere Ausbildungen der Abstützeinheit 12 sind denkbar und möglich.
Zur drehbaren Lagerung der in Form von Schwenkhebeln ausgebildeten Hubelemente 10, 11 und Gegenhubelemente 18 an der Ventilstange 8 dienen ein vorderes und ein hinteres Lagerteil 25, 26. Das vordere Lagerteil ist an das Ende der Ventilstange 8 angeschraubt. Das hintere Lagerteil 26 ist auf einen verjüngten Endabschnitt der Ventilstange 8 aufgesteckt und durch eine Feder 27 an einen Absatz der Ventilstange 8 angedrückt. Anstelle einer Feder 27 könnte auch eine auf die Ventilstange 8 aufgeschobene Hülse zwischen dem vorderen und hinteren Lagerteil 25, 26 angeordnet sein. Andere Ausbildungen für drehbare Lagerungen von Schwenkhebeln sind denkbar und möglich.
Wenn das Ventil ausgehend von seinem geöffneten Zustand geschlossen wird, so wird eine jeweilige Ventilstange 8 zunächst mittels eines Aktuators 28, beispielsweise einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit, von ihrer ersten, über ihre zweite in ihre dritte Stellung verschoben. In der ersten Stellung der Ventilstange 8 nimmt die Ventilplatte 5 ihre Offenstellung ein und wird bei der Verschiebung der Ventilstange 8 zunächst mit dieser mitgenommen, bis sie in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 ihre Zwischenstellung erreicht hat. Auch die jeweilige Abstützeinheit 12 wird bis dahin bei der Verschiebung der Ventilstange 8 mit dieser mitgenommen. Mit Erreichen der zweiten Stellung der Ventilstange 8 wird bei der Weiterverschiebung der Ventilstange 8 eine weitere Verschiebung der Abstützeinheit 12 blockiert und die Abstützeinheit 12 wird mittels des mindestens einen Gegenhubelements 18 um die Drehachse 17 verschwenkt. Auch die Verschiebung der Ventilplatte 5 wird mit Erreichen der zweiten Stellung der Ventilstange 8 oder kurz darauf (jedenfalls vor die Ventilstange 8 ihre dritte Stellung erreicht) blockiert und in der Folge mittels des mindestens einen Hubelements 10, 11 in Richtung zum Ventilsitz 4 verfahren. Durch die Verschwenkung der Abstützeinheit 12 um die Drehachse 17 wird auch eine Verbiegung der Ventilstange 8 beim Verfahren der Ventilplatte 5 von ihrer Zwischenstellung in ihre Endstellung zumindest weitgehend vermieden.
Beim Öffnen des Ventils werden die beschriebenen Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in 14 dargestellt. Der Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht vor allem in der Ausbildung des mindestens einen Hubelements 10' und Gegenhubelements 18'. Diese werden von Keilflächen an einem Endstück 29 der Ventilstange 8 gebildet. Die das Hubelement 10' bildende Keilfläche wirkt hierbei mit einer an der Ventilplatte 5 angeordneten Schrägfläche 30 zusammen, wodurch die parallele Ausrichtung der Ventilplatte 5 gegenüber dem Ventilsitz 4 erreicht wird. Die das Gegenhubelement 18' bildende Keilfläche wirkt mit einer an der Abstützeinheit 12 angeordneten Rolle 31 zusammen.
Beim Öffnen des Ventils nimmt ein am vorderen Ende des Endstücks 29 angeordneter Mitnehmer 32 die Ventilplatte 5 und mit ihr die Abstützeinheiten 12 mit, wenn die Ventilstange 8 die zweite Stellung erreicht hat und weiter in Richtung der ersten Stellung zurückgezogen wird.
15 zeigt weiters eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei der beim Schließen des Ventils in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 die vorderen Abstützelemente 14, 16 in Eingriff gelangen und das Drehlager für die jeweilige Abstützeinheit 12 bilden. Um die von diesem Drehlager gebildete Drehachse 17 wird die Abstützeinheit 12 in der Folge verschwenkt, bis in der dritten Stellung der Ventilstange 8 die hinteren Abstützelemente 13, 15 in Eingriff gelangen. Abgesehen von der Vertauschung der Funktionen der Abstützelemente und der damit verbundenen Umkehrung der Schwenkrichtung der Abstützeinheit 12 ist das Ventil in völlig analoger Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ausgebildet.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird das Drehlager mit der Drehachse 17 jeweils von den in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 in Eingriff gelangenden Abstützelementen ausgebildet. Stattdessen könnte beispielsweise auch ein Drehlager zwischen dem vom Bolzen gebildeten hinteren Abstützelement 13 der Abstützeinheit 12 (1 bis 14) oder zwischen dem vom Bolzen gebildeten vorderen Abstützelement 14 der Abstützeinheit 12 (15) und den Bügeln 22, 23 der Abstützeinheit 12 ausgebildet sein. Auch eine Ausbildung des die Drehachse 17 bildenden Drehlagers zwischen anderen Teilen der Abstützeinheit 12, die sich zwischen den in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 zusammenwirkenden Abstützelementen und einem Abschnitt der Abstützeinheit 12 befinden, welcher das Gegenhubelement 18, 18' aufweist, sind denkbar und möglich. Eine Verschwenkbarkeit zwischen den in der zweiten Stellung der Ventilstange 8 zusammenwirkenden Abstützelementen kann in diesen Ausführungsformen entfallen.

1: Ventilkörper
2: Wand
3: Ventilöffnung
4: Ventilsitz
5: Ventilplatte
6: Dichtring
7: Achse
8: Ventilstange
9: Schließrichtung
10, 10': Hubelement
11: Hubelement
12: Abstützeinheit
13: hinteres Abstützelement
14: vorderes Abstützelement
15: hinteres Abstützelement
16: vorderes Abstützelement
17: Drehachse
18, 18': Gegenhubelement
19: Halteteil
20: Halteteil
21: Lagerfläche
22: Bügel
23: Bügel
24: Bolzen
25: vorderes Lagerteil
26: hinteres Lagerteil
27: Feder
28: Aktuator
29: Endstück
30: Schrägfläche
31: Rolle
32: Mitnehmer

Claims

Schieberventil umfassend einen Ventilkörper (1) mit einer eine Ventilöffnung (3) aufweisenden Wand (2) und einem die Ventilöffnung (3) umgebenden Ventilsitz (4), eine Ventilplatte (5), die zwischen einer Offenstellung, in der sie die Ventilöffnung (3) freigibt, einer Zwischenstellung, in der sie die Ventilöffnung (3) überdeckt aber vom Ventilsitz (4) abgehoben ist, und einer Schließstellung, in der sie an den Ventilsitz (4) angedrückt ist, verfahrbar ist, mindestens eine in achsialer Richtung verschiebbare Ventilstange (8), die zum Schließen des Ventils ausgehend von einer ersten Stellung, in der die Ventilplatte (5) ihrer Offenstellung einnimmt, über eine zweite Stellung, in der die Ventilplatte (5) ihre Zwischenstellung einnimmt, in eine dritte Stellung, in der die Ventilplatte (5) ihre Schließstellung einnimmt, verschiebbar ist, mindestens ein durch die Verschiebung der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung betätigtes Hubelement (10, 11, 10'), welches zum Verfahren der Ventilplatte (5) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung auf die Ventilplatte (5) wirkt, und mindestens eine Abstützeinheit (12) mit mindestens einem bezogen auf die Schließrichtung (9) der Ventilstange (8) vorderen und mindestens einem hinteren Abstützelement (14, 13), welche in der Schließstellung der Ventilplatte (5) mit mindestens einem ventilkörperfesten vorderen und mindestens einem ventilkörperfesten hinteren Abstützelement (16, 15) zusammenwirken, um eine von der Ventilöffnung (3) weggerichtete Verschiebung der Abstützeinheit (12) zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Stellung der Ventilstange (8) entweder die hinteren Abstützelemente (13, 15) oder die vorderen Abstützelemente (14, 16) in Eingriff sind und die anderen Abstützelemente (14, 16; 13, 15) voneinander beabstandet sind und dass sich die Abstützeinheit (12) beim Verschieben der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung um eine Drehachse (17) von einer Ausgangsstellung, in der die anderen Abstützelemente (14, 16; 13, 15) voneinander beabstandet sind, in eine Endstellung verschwenkt, in der die anderen Abstützelemente (14, 16; 13, 15) aneinander anliegen.
Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durch die Verschiebung der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung betätigtes Gegenhubelement (18, 18') vorhanden ist, welches zum Verschwenken der Abstützeinheit (12) von ihrer Ausgangsstellung in ihre Endstellung beim Verfahren der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung auf die Abstützeinheit (12) wirkt.
Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hubelement (10, 11) ein schwenkbar an der Ventilstange (8) und schwenkbar an der Ventilplatte (5) gelagerter Schwenkhebel ist.
Schieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (5) mit der Ventilstange (8) über mindestens zwei von Schwenkhebeln gebildete Hubelemente (10, 11) verbunden ist, die die Ventilplatte (5) beim Verschieben der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung parallel zur Ventilstange (8) verschieben.
Schieberventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gegenhubelement (18) ein schwenkbar an der Ventilstange (8) und schwenkbar an der Abstützeinheit (12) gelagerter Schwenkhebel ist.
Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den im verbundenen Zustand das Schwenklager bildenden Abstützelementen (13, 15) mindestens eines im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildet ist und eine Lagerfläche (21) aufweist, an der eine Anlagefläche des vom U-förmigen Abstützelement (15) aufgenommenen Abstützelements (13) anliegt.
Schieberventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das U-förmige Abstützelement (15) ventilkörperfest ist.
Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ventilkörperfesten vorderen und hinteren Abstützelemente (16, 15) bezogen auf die Schließrichtung (9) der Ventilstange (8) vor und hinter der Ventilöffnung (3) an der die Ventilöffnung (3) aufweisenden Wand (2) angebracht sind oder einstückig mit dieser ausgebildet sind.
Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinheit (12) mit der Ventilplatte (5) über mindestens ein Halteteil (19, 20) verbunden ist, durch das bei der Verschiebung der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung eine Verschiebung der Ventilplatte (5) in die Schließrichtung (9) der Ventilstange (8) blockiert wird, bevor die Ventilstange (8) ihre dritte Stellung erreicht, aber welches eine Verschwenkung der Abstützeinheit (12) gegenüber der Ventilplatte (5) um die von den im Eingriff stehenden Abstützelementen (13, 15) gebildeten Drehachse (17) ermöglicht wird.
Schieberventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (19, 20) oder mindestens eines der Halteteile (19, 20) federelastisch ausgebildet ist und beim Öffnen des Ventils ausgehend von seinem geschlossenen Zustand die Abstützeinheit (12) bezogen auf eine Drehung um die Drehachse (17) in Richtung ihrer Ausgangsstel lung und die Ventilplatte (5) in Richtung einer Abhebung vom Ventilsitz (4) beaufschlagt.
Schieberventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine federelastisch ausgebildete Halteteil (19, 20) zumindest einen Abschnitt aufweist, der von einem im Wesentlichen parallel zur Ventilstange (8) sich erstreckenden Streifen aus einem blattförmigen federelastischen Material aufweist.
Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von den in der zweiten Stellung der Ventilstange (8) zusammenwirkenden Abstützelementen (13, 15; 14, 16) ein Drehlager ausgebildet wird, um dessen Drehachse (17) sich beim Verschieben der Ventilstange (8) von ihrer zweiten in ihre dritte Stellung die Abstützeinheit (12) von ihrer Ausgangsstellung in ihre Endstellung verschwenkt.