DE102019101890B4

DE102019101890B4 - Scheibenventil mit elektrisch leitendem Gleitlager

Info

Publication number: DE102019101890B4
Application number: DE102019101890.0A
Authority: DE
Inventors: Günter Saathoff-Kettwig
Original assignee: M and S ARMATUREN GmbH; M S Armaturen GmbH
Current assignee: M and S ARMATUREN GmbH; M S Armaturen GmbH
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2039-01-26
Also published as: DE102019101890A1

Abstract

Scheibenventil miteinem Ventilgehäuse (1) aus Metall,einem Klappenteller (2), der in dem Gehäuse (1) angeordnet ist,einer Welle (3) aus Metall, die in einem von dem Gehäuse (1) gebildeten Kanal angeordnet ist und mit der sich der Klappenteller (2) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegen lässt, undeiner Ringdichtung (4), durch welche die Welle (3) hindurchragt und die den Kanal abdichtet,wobei die Welle (3) in dem Kanal von einem Gleitlager (6) umgeben ist, das aus einem elektrisch leitenden Kunststoff hergestellt ist und über welches das Ventilgehäuse (1) elektrisch leitend mit der Welle (3) verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Ringdichtung (4) zwischen dem Gleitlager (6) und dem Klappenteller (2) angeordnet ist, so dass das Gleitlager (6) einem Produkt, das durch das Scheibenventil strömt, nicht ausgesetzt ist,sich das Gleitlager (6) zu einem Ende hin weitet, um mit Vorspannung an dem Ventilgehäuse (1) anzuliegen, und zu seinem anderen Ende hin verjüngt, um mit Vorspannung an der Welle (3) anzuliegen,die Wandstärke des Gleitlagers (6) zu seinen Enden hin kontinuierlich abnimmt, unddas Gleitlager (6) an seinen beiden Enden jeweils einen Endabschnitt (6a, 6b) aufweist, in dem das Gleitlager (6) in axialer Richtung verlaufende Schlitze (8) aufweist, wobei sich die Schlitze (8) ausgehend von einem Rand des Gleitlagers (6) bis zu einem mittleren Abschnitt (6c) des Gleitlagers (6) erstrecken.

Description

Die Erfindung geht von einem Scheibenventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus, wie es beispielsweise aus DE 20 2008 006 850 U1 bekannt ist.
Wenn Scheibenventile in explosionsgefährdeten Bereichen, etwa bei Anwesenheit von Lösungsmittel/Luftgemischen oder Staub/Luftgemischen, eingesetzt werden, muss eine Funkenbildung zuverlässig verhindert werden. Eine mögliche Quelle von Funkenbildung ist eine elektrostatische Aufladung des Ventilgehäuses gegenüber dem Klappenteller bzw. der mit ihm verbundenen Welle. Um eine elektrostatische Aufladung zu vermeiden, wird deshalb bei Scheibenventilen für explosionsgefährdete Anwendungen eine elektrische leitende Verbindung zwischen der Welle und dem Ventilgehäuse hergestellt. Derzeit wird diese elektrisch leitende Verbindung mittels einer Schraube erreicht, die durch eine Bohrung des Ventilgehäuses hindurch gleitend auf die Welle drückt.
Aus DE 203 12 554 U1 ist eine Brandschutzklappe mit einem Gehäuse für eine schwenkbar darin gelagerte Absperrklappe bekannt, deren Welle durch eine Ringdichtung aus intumeszierenden Material besteht. Intumeszierende Materialen, die unter Hitzeeinwirkung anschwellen oder aufschäumen sind im Brandschutz gebräuchlich, siehe Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand 24. Juli 2018, 12:46 S.1 von 1. URL: https://de.wikipedia.org/wiki/lntumeszenz.
DE 20 2008 002 941 U1 beschreibt ein Scheibenventil mit einem Ventilgehäuse, einem Klappenteller, der in dem Gehäuse angeordnet ist, einer Welle, die in einem von dem Gehäuse gebildeten Kanal angeordnet ist und mit der sich der Klappenteller zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegen lässt, und mit einer Ringdichtung, durch welche die Welle hindurchragt und die den Kanal abdichtet. Die Welle ist von einem Gleitlager umgeben, das aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, über welches das Ventilgehäuse elektrisch leitend mit der Welle verbunden ist.
Lagerbuchsen aus elektrisch leitfähigem Kunststoff offenbaren DE 201 20 266 U1 sowie der Katalog 6/2008: igus GmbH, Polymere Gleitlager (Stand: 7/2008); Kap. „iglidur F - der Blitzableiter", Seiten 11.1 bis 11.9, Kap. „iglidur JVSM/JVFM - spielfrei vorgespannte Gleitlager" Seiten 33.1 bis 33.4, Kap. „Register" Seiten 70.23 bis 70.28, (Seiten des durchnummerierten Gesamtkatalogs im Internet: 1 bis 3, 212 bis 220, 396 bis 399 und 700 bis 707), URL: https://www.igus.de/_Product_Files/Download/pdf/Gleitlagerkatalog07-2008.pdf. Ähnlich Lagerbuchsen sind auch aus DE 2 320 338 A bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen wie mit geringerem Aufwand ein für explosionsgefährdete Anwendungen geeignetes Scheibenventil geschaffen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Scheibenventil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einem erfindungsgemäßen Scheibenventil wird eine elektrische Ankopplung der Welle an das Ventilgehäuse mittels einem Gleitlager aus einem elektrisch leitenden Kunststoff erreicht. Vorteilhaft wird so mit geringem Aufwand eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Welle und dem Ventilgehäuse geschaffen. Zudem kann mit einem solchen Gleitlager auch die mechanische Führung der Welle vorteilhaft verbessert werden. Das Gleitlager ist bevorzugt als eine Buchse ausgebildet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gleitlager in einem Kanal des Ventilgehäuses sowohl zur Welle als auch zum Ventilgehäuse hin vorgespannt ist. Mit anderen Worten drückt das Gleitlager also federnd sowohl gegen das Ventilgehäuse als auch gegen die Welle. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig ein guter elektrischer Kontakt sowohl zwischen dem Ventilgehäuse und dem Gleitlager einerseits als auch zwischen dem Gleitlager und der Welle andererseits erzielen, ohne die für das Betätigen des Ventils erforderliche Beweglichkeit der Welle in dem Kanal des Gehäuses übermäßig zu behindern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich das Gleitlager an einem Ende weitet, um mit Vorspannung an dem Gehäuse anzuliegen, und an ihrem anderen Ende verjüngt, um mit Vorspannung an der Welle anzuliegen. Mit anderen Worten hat das Gleitlager also vor dem Einbau in das Scheibenventil an seinem einen Ende einen erhöhten Außendurchmesser und an seinem anderen Ende einen reduzierten Innendurchmesser. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen Gleitlager und Ventilgehäuse sowie zwischen Gleitlager und Welle erreicht.
Erfindungsgemäß hat das Gleitlager an seinen beiden Enden jeweils einen Endabschnitt, in dem das Gleitlager in axialer Richtung verlaufende Schlitze aufweist, wobei sich die Schlitze ausgehend von einem Rand des Gleitlagers bis zu einem mittleren Abschnitt des Gleitlagers erstrecken. Die Schlitze verbessern die federnde Beweglichkeit der Endabschnitte, sodass diese mit einer geringeren Kraft an der Welle einerseits und dem Gehäuse andererseits anliegen. Durch die elektrische Kontaktierung über das Gleitlager wird somit die Beweglichkeit der Welle nicht nennenswert beeinträchtigt. Die beiden Endabschnitte grenzen an einen mittleren Abschnitt an, der beispielsweise zylindrisch geformt sein kann.
Erfindungsgemäß nimmt die Wandstärke des Gleitlagers in den Endabschnitten zu den Enden hin kontinuierlich ab. Auch dadurch wird die federnde Beweglichkeit der Endabschnitte verbessert.
Als Kunststoff kann beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, oder Polytetrafluorethylen verwendet werden. Alternativ kann beispielsweise auch ein Polyacethal-Polyoxymethylenkopolymer verwendet werden. Der verwendete Kunststoff kann durch elektrisch leitende Partikel elektrisch leitend gemacht werden. Geeignet sind beispielsweise Metallpartikel, insbesondere Aluminiumpartikel, oder Kohlenstoffpartikel, insbesondere Graphit- oder Rußpartikel.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Scheibenventils;
2 eine Schnittansicht zu 1 entlang der Schnittlinie AA;
3 eine Detailansicht des Ausschnitts B von 2;
4 ein Ausführungsbeispiel der elektrisch leitenden Gleitlager;
5 eine weitere Ansicht der in 4 gezeigten Gleitlager

Das in den Figuren dargestellte Scheibenventil hat ein Ventilgehäuse 1 aus Metall, das eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung bildet, sowie einem Klappenteller 2, der in dem Ventilgehäuse 1 zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung beweglich ist. Der Klappenteller 2 ist mit einer Welle 3 verbunden oder einstückig mit einer Welle 3 ausgebildet, die in einem von dem Ventilgehäuse 1 gebildeten Kanal angeordnet ist. Klappenteller 2 und Welle 3 zusammen werden manchmal als Scheibenventilklappe bezeichnet.
Die Welle 3 ragt durch eine Ringdichtung 4 hindurch, die den Kanal abdichtet und aus einem Elastomer ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel trägt der Klappenteller 2 auch in seinem entgegengesetzten Ende eine Ringdichtung 5, welche das andere Ende der Welle 3 beziehungsweise einen Zapfen der Scheibenventilklappe dichtend umgibt.
Da sowohl das Ventilgehäuse 1 als auch die Welle 3 sowie der Klappenteller 2 aus Metall sind, besteht grundsätzlich die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung durch ein durch das Scheibenventil strömendes Produkt, z.B. ein Fluid oder ein Pulver. Um eine elektrostatische Aufladung zu verhindern, ist die Welle 3 in dem Kanal von einer Gleitlager 6 umgeben, das von einer Buchse aus einem elektrisch leitenden Kunststoff gebildet ist. Zwischen dem Gleitlager 6 und dem Klappenteller 2 ist die Ringdichtung 4 angeordnet, so dass das Gleitlager 6 dem Produkt, das durch Scheibenventil strömt, nicht ausgesetzt ist.
Das Gleitlager aus einem elektrisch leitenden Kunststoff ist in den 4 und 5 dargestellt. Der Kunststoff kann beispielsweise ein Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen oder ein Polyacetal-Polyoxymethylen-Copolymer sein und ist durch Zugabe von elektrisch leitenden Partikeln, insbesondere Graphit oder Rußpartikeln elektrisch leitend gemacht.
Das Gleitlager 6 ist in dem Kanal sowohl zu der Welle 3 als auch zu dem Gehäuse 1 hin vorgespannt. Diese Vorspannung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Gleitlager 6 einen ersten Endabschnitt 6a aufweist, der im Vergleich zu einem angrenzenden mittleren Abschnitt 6c geweitet ist, und an seinem anderen Ende einen zweiten Endabschnitt 6b aufweist, der sich zu dem zweiten Ende des Gleitlagers 6 hin verjüngt. Auf diese Weise liegt der erste Endabschnitt 6a wegen seines größeren Außendurchmessers federnd an dem Gehäuse 1 an und der zweite Endabschnitt 6b wegen seines kleineren Innendurchmessers federnd an der Welle 3 an.
Um die federnde Beweglichkeit der Endabschnitte 6a, 6b zu verbessern, sind in diesen Schlitze 8 angeordnet, die in axialer Richtung des Gleitlagers 6 verlaufen.
Diese Schlitze 8 gehen von einem Rand des Gleitlagers 6 aus und erstrecken sich bis zu dem mittleren Abschnitt 6c des Gleitlagers 6. Zudem nimmt die Wandstärke des Gleitlagers 6 in den beiden Endabschnitten 6a zu dem jeweiligen Ende hin kontinuierlich ab.
Der mittlere Abschnitt 6c des Gleitlagers 6 hat dabei eine in axialer Richtung gemessene Länge, die größer als die Länge der beiden Endabschnitte 6a, 6b ist, beispielsweise größer als die Länge der beiden Endabschnitte 6a, 6b zusammen.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Klappenteller
3: Welle
4: Ringdichtung
5: Ringdichtung
6: Gleitlager
6a: Endabschnitt
6b: Endabschnitt
6c: mittlerer Abschnitt
8: Schlitz

Claims

Scheibenventil mit einem Ventilgehäuse (1) aus Metall, einem Klappenteller (2), der in dem Gehäuse (1) angeordnet ist, einer Welle (3) aus Metall, die in einem von dem Gehäuse (1) gebildeten Kanal angeordnet ist und mit der sich der Klappenteller (2) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung bewegen lässt, und einer Ringdichtung (4), durch welche die Welle (3) hindurchragt und die den Kanal abdichtet, wobei die Welle (3) in dem Kanal von einem Gleitlager (6) umgeben ist, das aus einem elektrisch leitenden Kunststoff hergestellt ist und über welches das Ventilgehäuse (1) elektrisch leitend mit der Welle (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung (4) zwischen dem Gleitlager (6) und dem Klappenteller (2) angeordnet ist, so dass das Gleitlager (6) einem Produkt, das durch das Scheibenventil strömt, nicht ausgesetzt ist, sich das Gleitlager (6) zu einem Ende hin weitet, um mit Vorspannung an dem Ventilgehäuse (1) anzuliegen, und zu seinem anderen Ende hin verjüngt, um mit Vorspannung an der Welle (3) anzuliegen, die Wandstärke des Gleitlagers (6) zu seinen Enden hin kontinuierlich abnimmt, und das Gleitlager (6) an seinen beiden Enden jeweils einen Endabschnitt (6a, 6b) aufweist, in dem das Gleitlager (6) in axialer Richtung verlaufende Schlitze (8) aufweist, wobei sich die Schlitze (8) ausgehend von einem Rand des Gleitlagers (6) bis zu einem mittleren Abschnitt (6c) des Gleitlagers (6) erstrecken.
Scheibenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (6) in dem Kanal zur Welle und zum Ventilgehäuse (1) hin vorgespannt ist.
Scheibenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (6c) in axialer Richtung eine größere Länge als jeder der Endabschnitte (6a, 6b) hat, vorzugsweise eine größere Länge als die beiden Endabschnitte (6a, 6b) zusammen.
Scheibenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Gleitlagers (6) in dem mittleren Abschnitt (6b) konstant ist.
Scheibenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung (4) zwischen dem Gleitlager (6) und dem Klappenteller (2) angeordnet ist.
Scheibenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Grafit- oder Rußpartikel enthält.
Scheibenventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen oder ein Polyacetal-Polyoxymethylen-Copolymer ist.