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Die Erfindung betrifft ein Axialventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Entsprechende Axialventile sind bekannt, um beispielsweise fluide Medien wie Erdgas oder dergleichen durchzuleiten bzw. die Durchleitung zu unterbrechen.
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Entsprechende Axialventile sind in verschiedenen Kombinationen bekannt, gemeinsam ist ihnen, dass der Drosselkörper, der letztlich den Durchfluss des durchzuleitenden Mediums steuert, in - bezogen auf die Durchströmrichtung - axialer Ausrichtung angeordnet ist.
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Üblicherweise wird dabei ein Kolben oder Sperrelement axial bewegt, welcher/s Öffnungen in einer Steuerhülse freigibt bzw. verdeckt. Darüber lässt sich das Ventil und die Menge an durchströmenden Medien steuern.
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Üblicherweise weisen solche Ventile einen Eintrittsabschnitt und einen Austrittsabschnitt und die dazwischen geschaltete Steuermimik auf. Oftmals wird auch eine senkrecht zur Axialrichtung stangenartiges angeordnetes Betätigungselement verwendet, dessen Betätigung dann das Sperrelement bewegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Axialventil der eingangs genannten Art anzugeben, welches im Hinblick auf etwaige Wartungsarbeiten verbesserte Eigenschaften aufweist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Axialventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Der erfindungsgemäße Gegenstand ist ein Axialventil mit einem Betätigungsabschnitt, welcher ein Betätigungselement umfasst, mit welchem das Axialventil geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Weiterhin umfasst das Axialventil einen Eintrittsabschnitt, durch welchen ein das Axialventil durchströmendes, fluides Medium eintreten kann, sowie einen Austrittsabschnitt, durch welchen das fluide Medium aus dem Axialventil austreten kann. Der Betätigungsabschnitt weist dabei einen Durchlass auf, durch welchen das fluide Medium aus einem Bereich des Eintrittsabschnitts in einen Bereich des Austrittsabschnitts strömen kann. Weiter ist eine mit dem Betätigungselement gekoppelte Sperrvorrichtung im Innern des Axialventils angeordnet, die ein mittels des Betätigungselements in einer Verschieberichtung verschiebliches Sperrelement umfasst. Dabei sind der Betätigungsabschnitt, der Eintrittsabschnitt und der Austrittsabschnitt separate, miteinander verbundene Bauteile.
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Durch die separaten Bauteile von Betätigungsabschnitt, Eintrittsabschnitt und Austrittsabschnitt kann das Axialventil sehr modular aufgebaut werden, wobei die verschiedenen Abschnitte der Situation in Länge und Querschnitt der zu- bzw. abführenden Leitungen angepasst werden kann. Des Weiteren kann zu Wartungszwecken das zusammengesetzte Gehäuse des Axialventils zerlegt werden, um gut an die inneren Teile des Axialventils heranzukommen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement eine entlang einer ersten Achse verschiebliche erste Schub- u. Zugstange mit einem ersten Kopplungsabschnitt. Damit ist eine betätigende Person bzw. ein Stellantrieb in der Lage, das Betätigungselement entlang der ersten Achse zu verschieben.
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Besonders bevorzugt dabei ist, wenn die Sperrvorrichtung eine entlang einer, insbesondere zur ersten Achse senkrechten, zweiten Achse verschiebliche zweite Schub- u. Zugstange mit einem zweiten Kopplungsabschnitt aufweist. Da die Sperrvorrichtung verschoben werden kann und sie einen Kopplungsabschnitt aufweist, besteht die Möglichkeit, sie nicht nur unmittelbar zu verschieben, sondern sie so zu koppeln, dass sie auch mittelbar verschoben werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, dass der erste Kopplungsabschnitt und der zweite Kopplungsabschnitt miteinander im Eingriff stehen, sodass die Verschiebung des Betätigungselements eine Verschiebung der zweiten Schub- u. Zugstange bewirkt. Mit einer solchen Anordnung kann also die Bewegung des Betätigungselements in eine Bewegung der Sperrvorrichtung gewandelt werden.
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Theoretisch denkbar ist alternativ hierzu auch, dass das Betätigungselement eine um eine erste Achse drehbare erste Welle mit einem ersten Kopplungsabschnitt ist. Bei einer derartigen Anordnung wird, wenn der erste Kopplungsabschnitt und der zweite Kopplungsabschnitt miteinander in Eingriff stehen, durch eine Drehbewegung des Betätigungselements eine Verschiebung der zweiten Schub- u. Zugstange bewirkt.
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Eine Drehbewegung des Betätigungselements hat gegenüber einer Verschiebung zwei Vorteile. Zum einen kann dadurch die Bewegung der Sperrvorrichtung beliebig lang ausgeführt werden, ohne dass das Betätigungselement in seiner Länge entsprechend angepasst werden müsste. Zum anderen übt die Übertragung der Drehbewegung in eine Translationsbewegung eine Hemmung der Rückbewegung (Translation auf Drehbewegung) aus, so dass eine Selbstbewegung der Sperrvorrichtung erschwert wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schub- u. Zugstange mit einem mit der zweiten Schub- und Zugstange zusammen beweglichen Sperrelement verbunden, welches dazu ausgelegt ist, in einem Sperrzustand eine Fluidströmung aus dem Austrittsabschnitt heraus zu verhindern, und in einem Öffnungszustand die Fluidströmung aus dem Austrittsabschnitt heraus zu ermöglichen.
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Durch eine derartige Sperrvorrichtung ist es möglich, durch die Betätigung des Betätigungselements den Durchfluss durch das Axialventils zu steuern oder gar zu unterbrechen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrelement im Innenraum einer Hülse geführt, wobei die Hülse wenigstens eine durch das verschiebliche Sperrelement zu öffnende bzw. zu verschließende Durchgangsöffnung aufweist. Durch die Führung in einer Hülse wird die Bewegung des Sperrelements zusätzlich gestützt und somit präziser geführt.
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Als zusätzlicher Vorteil hat sich dabei erwiesen, dass die Hülse zwischen dem Betätigungsabschnitt und einem vom Betätigungsabschnitt entfernt liegenden Endabschnitt des Austrittsabschnitts angeordnet, insbesondere eingespannt, ist. Die Verspannung der Hülse erlaubt es beispielsweise, das Material der Hülse dem fluiden Medium anzupassen. Haben Hülse und Wandung des Axialventils eine unterschiedliche Wärmeausdehnung, so kann die Verspannung diese ausgleichen. Durch die Verspannung entfällt auch ein normalerweise vorhandenes Spiel der Befestigung der Hülse, so dass sich die Präzision des Sitzes der Hülse erhöht.
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Dabei hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, dass die Hülse einen zum Betätigungsabschnitt hin weisenden Abschnitt aufweist, wobei zwischen dem Abschnitt und dem Betätigungsabschnitt ein, insbesondere gewellter, Federring angeordnet ist, der eine Vorspannung auf die Hülse ausübt. Die oben genannte Kompensation der verschiedenen Wärmeausdehnungen kann von einem Federring kompensiert werden. Wird dazu sogar ein gewellter Federring eingesetzt, erhöht sich ein möglicher Kompensationsweg.
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In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Gegenstands sind der Betätigungsabschnitt, der Austrittsabschnitt und der Eintrittsabschnitt miteinander lösbar und bevorzugt durch Flanschverbindungen verbunden oder der Betätigungsabschnitt, der Eintrittsabschnitt und der Austrittsabschnitt mittels wenigstens einer die drei Abschnitte verbindenden Schraubverbindung miteinander verbunden. Eine lösbare Verbindung bietet gerade im Falle einer Wartung und/ oder Reparatur den Vorteil, das Axialventil einfach zu zerlegen und anschließend wieder zusammenzubauen. Werden die drei Abschnitte durch eine gemeinsame Schraubverbindung verbunden, dann vereinfachen sich eine Zerlegung und der anschließende Zusammenbau deutlich.
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Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Betätigungsabschnitt einen mit dem Austrittsabschnitt und dem Eintrittsabschnitt verbundenen ersten Grundabschnitt und einen mit dem ersten Abschnitt verbundenen, insbesondere verschweißten, Kopfabschnitt auf.
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Der Grundabschnitt trägt die Verbindungsabschnitte zu dem Eintrittsabschnitt und dem Austrittsabschnitt, wobei diese als Standardverbindungen ausgelegt sein können. Für den Grundabschnitt kann ein Standardteil mit zwei Flanschen gewählt werden, in das die Durchlässe, die Aufnahme für die Sperrvorrichtung und der Bedienkanal eingebracht wird. Die Mimik für das Betätigungselement wird dann als Kopfabschnitt ausgeführt und fest mit dem Grundabschnitt verbunden. Bevorzugt werden Kopfabschnitt und Grundabschnitt miteinander verschweißt. Dies erzeugt eine feste Verbindung, so dass der Betätigungsabschnitt einteilig bereitgehalten werden kann. Gerade weil der Kopfabschnitt ein wartungsfreies Teil darstellt, ist es nicht notwendig, diesen leicht austauschbar anzuordnen.
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Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren näher erläutert werden:
- 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Axialventil, wobei das Sperrventil geschlossen ist.
- 2 zeigt das Schnittbild der 1 bei geöffnetem Sperrventil.
- 3 zeigt als Schnittbild den Durchflussbereich, wobei die Hülse in einem Teilschnitt gezeigt wird.
- 4 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung aus 3, wobei der Bereich der Kopplungsabschnitte zentral dargestellt ist.
- 5 zeigt ein Schnittbild durch den Betätigungsabschnitt quer zur Hauptfließrichtung des fluiden Mediums.
- 6 zeigt ein Schnittbild der Hülse.
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In der Beschreibung werden die Begriffe links, rechts, oben, unten benutzt. Diese Begriffe beziehen sich auf die Darstellungen in den Figuren und dienen der Orientierung des Lesers. Sie stellen keine Einschränkung der wirklichen Ausführungsformen dar und sind somit keine den Schutzumfang beschränkenden Merkmale.
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Das Schnittbild der 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialventils, das von links nach rechts betrachtet aus dem Eintrittsabschnitt 20, dem Betätigungsabschnitt 10 und dem Austrittsabschnitt 30 besteht, wobei die drei Teile 10, 20, 30 durch eine Schraubverbindung verbunden sind. An seiner dem Betätigungsabschnitt abgewandten Seite des Eintrittsabschnitts 20 ist an diesem ein Eintrittsflansch 21 angeordnet. Mit diesem Eintrittsflansch 21 kann das Axialventil 1 zusammen mit dem dem Eintrittsflansch gegenüberliegenden Endabschnitt 31, der hier auch als Flansch ausgebildet ist, in ein Leitungssystem integriert werden. Die Wandung des Eintrittsabschnitts 20 umschließt einen Bereich 22, in den das fluide Medium durch den Eintrittsflansch 21 gelangt. In diesen Bereich 22 hinein ragt ein Teil der Sperrvorrichtung 40. An der dem Eintrittsflansch 21 gegenüberliegenden Seite des Eintrittsabschnitts 20 ist ein Verbindungsflansch 23 angeordnet, mit dem der Eintrittsabschnitt 20 an dem Betätigungsabschnitt 10 angeordnet wird. Hierzu sind, wie es 3 zeigt, eine Reihe von Sackgewinden 24 in dem Verbindungsflansch eingelassen.
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Der Betätigungsabschnitt 10 besteht, wie es auch 5 zeigt, im Wesentlichen aus zwei Teilen 12, 17. Der Grundabschnitt 12 weist zwei glatte Abschnitte auf, an denen der Verbindungsflansch 23 des Eintrittsabschnitts 20 und der Verbindungsflansch 33 des Austrittsabschnitts 30 anliegen. Die Verbindung der drei Abschnitte 10, 20, 30 wird anhand der 3 weiter unten näher diskutiert. Oben an dem Grundabschnitt 12 ist ein Kopfabschnitt 17 so angeordnet, dass ein gemeinsamer Führungsschacht 16 (s. 5), der entlang einer ersten Achse A verläuft, fluchtet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Kopfabschnitt 17 und der Grundabschnitt 12 miteinander verschweißt sind und so eine feste Einheit bilden. In dem Führungsschacht 16 wird das Betätigungselement 11 geführt, an dessen unteren Ende ein Kopplungsabschnitt 13 (s. 3) angeordnet ist. Am oberen Ende des Betätigungselements 11 ist eine Bediennut angeordnet, in die ein Bedienelement, mit dem das Betätigungselement 11 betätigt werden kann, eingreifen kann.
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Mittig zu dem Eintrittsflansch 21 und dem Endabschnitt 31 ist, in den 1 bis 4 waagerecht, entlang der Achse B, eine Sperrvorrichtung 40 angeordnet. Die Sperrvorrichtung 40 beinhaltet eine Schub- u. Zugstange 44, an deren linken Ende ein Kopplungsabschnitt 41, der mit dem Kopplungsabschnitt 13 des Betätigungselements 11 in Eingriff steht, angeordnet ist. Das rechte Ende der Schub- u. Zugstange 44 ist über eine Schraubverbindung mit einem Sperrelement 42 verbunden.
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Um die Sperrvorrichtung 40 herum sind in dem Betätigungsabschnitt 10 Durchlässe 14 (s.a. 5) angeordnet, durch die das fluide Medium vom Bereich 22 des Einlassabschnitts 20 in den Bereich 32 des Austrittsabschnitts 30 geleitet wird.
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Der Austrittsabschnitt 30 ist mit dem Verbindungsflansch 33 an dem Betätigungsabschnitt 10 angeordnet, an dem anderen Ende des Austrittsabschnitts 30 ist ein Endabschnitt 31 angeordnet, mit dem, wie oben bereits erwähnt, das Axialventil 1 an ein Leitungssystem angeordnet werden kann. In dem Bereich 32, innerhalb der Wandungen des Austrittsabschnitts 30 ist eine Hülse 50 angeordnet. Die Hülse 50 (s. 6) stützt sich auf der rechten Seite im Bereich des Endabschnitts 31 zentriert geführt an dem Austrittsabschnitt 30 ab. Auf der linken Seite stützt sie sich ebenfalls zentriert geführt an dem Betätigungsabschnitt 10 ab, wobei sie durch einen Federring 43 (s. 4), der zwischen Betätigungsabschnitt 10 und Hülse 50 angeordnet ist, vorgespannt ist.
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Die Hülse 50 wird in 5 in einem Schnittbild gezeigt. Sie hat eine zylindrische Grundform. Die Hülse 50 ist entlang der Achse B ausgerichtet. An ihrem linken Ende ist ein Abschnitt 53 an der Hülse 50 angeordnet, bei dem der äußere Durchmesser der Hülse 50 geringer ist, so dass sich an dem rechten Ende des Abschnitts 53 eine Stufe bildet, an der sich beispielsweise der Federring 43 (s. 4) abstützen kann und so die Hülse 50 gegen die Abstützung am Endabschnitt 31 vorspannt. In der Mitte der Hülse 50 sind innen umlaufend Nuten eingelassen, in denen z.B. O-Ringe gehalten werden, die diesen Abschnitt abdichten, wenn das Sperrelement 42 in den Innenraum 52 der Hülse 50 eingeführt ist. Auf der rechten Seite der Hülse 50 ist eine Mehrzahl von Durchlassöffnungen 51 eingebracht. Sie sind als Langlöcher ausgeführt, die sich in Richtung der B-Achse ausdehnen. Dabei sind die Durchlässe 51 in Umfangrichtung der Hülse 50 nebeneinander angeordnet. Durch die Durchlässe 51 kann das fluide Medium aus dem Bereich 32 zum Endabschnitt 31 fließen.
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In den jeweiligen Kopplungsabschnitten 13, 41 sind äquidistante Führungselemente vorgesehen, die sich in etwa 45° zu der jeweiligen Bewegungsrichtung der Kopplungsabschnitte 13, 41 erstrecken. Dabei werden sie so ausgerichtet, dass sie in die Führungselemente des anderen Kopplungsabschnitts 41, 13 eingreifen, wenn die Kopplungsabschnitte 13, 41 in Eingriff stehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Führungselemente, wie in den 3 und 4 gut gezeigt, von links unten nach rechts oben ausgerichtet. Hierbei drücken die Führungselemente des Kopplungsabschnitts 13, wenn das Betätigungselement 11 nach oben bewegt wird, so gegen die Führungselemente des Kopplungsabschnitts 41, dass sich die Sperrvorrichtung 40 links bewegt. Wird das Betätigungselement 11 nach unten bewegt, so drücken die Führungselemente des Kopplungsabschnitts 13 so gegen die Führungselemente des Kopplungsabschnitts 41 der Sperrvorrichtung 40, dass sie sich nach rechts bewegen muss. In der rechten Position der Sperrvorrichtung 40, wie sie in der 1 gezeigt wird, wird das Sperrelement 42 so in der Hülse 50 gegen die Abstützung der Hülse 50 im Endabschnitt 31 gedrückt, dass sie den Durchfluss des fluiden Mediums durch die Hülse 50 verhindert; das Axialventil 1 ist geschlossen.
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Befindet sich die Sperrvorrichtung 40 an dem linken Ende seines Bewegungsraumes, wie es 2 zeigt, so wird der Ausfluss des fluiden Mediums aus der Hülse 50 freigegeben; das Axialventil 1 ist geöffnet. Die 2 zeigt auch die Strömung des fluiden Mediums durch das Axialventil 1. Das fluide Medium gelangt durch den Eintrittsflansch 21 in den Bereich 22, von dort durch die Durchlässe 14 in den Bereich 32. Von dort strömt es durch die Durchlassöffnungen 51 der Hülse 50 in diese hinein und gelangt von dort durch den Endabschnitt 31 wieder aus dem Axialventil 1 heraus.
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3 zeigt die Verbindungen zwischen den drei Abschnitten 10, 20, 30, die in diesem Ausführungsbeispiel mit Gewindebolzen 60 ausgeführt ist. Dazu sind, ohne Beschränkung des Schutzumfangs, in dem Eintrittsabschnitt 20 Sackgewinde 24 eingebracht, in die die Gewindebolzen 60 geschraubt werden. In dem Grundabschnitt 12 des Betätigungsabschnitts 10 sind Bolzendurchführungen 15 (s. 5) angeordnet. Beim Zusammenbau des Axialventils werden die in den Sacklöchern 24 des Eintrittsabschnitts 20 eingeschraubten Gewindebolzen 60 durch die Bolzendurchführungen 15 geführt. Im nächsten Schritt werden die Abschnitte der Gewindebolzen 60, die aus dem Betätigungsabschnitt 10 hervorstehen, durch die Bolzendurchführungen 34, die in dem Verbindungsflansch 33 des Austrittsabschnitts 30 angeordnet sind, geführt. Anschließend werden die Gewindebolzen 60 mit Muttern versehen und damit die Verbindung der Abschnitte 10, 20, 30 gesichert.
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Ein derartiges Axialventil 1 lässt sich durch die Variationen der Ausführungen der verschiedenen Abschnitte modular aufbauen und so vielseitig einsetzen. Weiterhin bietet gerade eine lösbare Verbindung zwischen Eintrittsabschnitt 20, Betätigungsabschnitt 10 und Austrittsabschnitt 30 einen einfachen reversiblen Zugang zum Inneren des Axialventils 1, so dass sich dadurch die Wartung und/oder Reparatur des Axialventils vereinfacht und dadurch kostengünstiger wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Axialventil
- 10
- Betätigungsabschnitt
- 11
- Betätigungselement
- 12
- Grundabschnitt
- 13
- Kopplungsabschnitt
- 14
- Durchlass
- 15
- Bolzendurchführung
- 16
- Führungsschacht
- 17
- Kopfabschnitt
- 20
- Eintrittsabschnitt
- 21
- Eintrittsflansch
- 22
- Bereich
- 23
- Verbindungsflansch
- 24
- Sackgewinde
- 30
- Austrittsabschnitt
- 31
- Endabschnitt
- 32
- Bereich
- 33
- Verbindungsflansch
- 34
- Bolzendurchführung
- 40
- Sperrvorrichtung
- 41
- Kopplungsabschnitt
- 42
- Sperrelement
- 43
- Federring
- 44
- Schub- u. Zugstange
- 50
- Hülse
- 51
- Durchgangsöffnung
- 52
- Innenraum
- 53
- Abschnitt
- 60
- Gewindebolzen
- A
- erste Achse
- B
- zweite Achse
