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Die
Erfindung betrifft ein Rotationsventil, das mittels Vorrichtung
zur Steuerung von strömenden gasförmigen oder
flüssigen
Medien den Durchtritt der Medien ganz oder teilweise sperrt.
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Bei
herkömmlichen
Ventilen werden die Vorrichtungen zur Steuerung strömender gasförmiger oder
flüssiger
Medien in Rohrleitungen zum Unterbrechen, Umlenken oder Drosseln
des Durchflusses verwendet. Je nach Betätigungsart des Steuerelements
der Vorrichtungen unterscheiden sich diese Ventile dadurch, daß das Verschlussbauteil
automatisch oder mechanisch von Hand bewegt wird, und bezeichnet
diese als selbsttätige
oder nicht selbsttätige
Ventile, die das strömende
Medium öffnen
oder sperren. Bei selbsttätig
gesteuerten Ventilen wird ein besonderes Bauteil z.B. Ventilfeder,
Magnet, Motor oder Fliehkraftregler für die Bewegung des Steuerelements
zum Öffnen
oder Sperren verwendet. Rückschlagventile
sind ebenfalls selbsttätige
Ventile, die den Durchfluss des Mediums nur in einer Richtung gestatten,
bei Umkehrung dieser Richtung des Mediums jedoch sperren. Reduzierventile
oder Druckminderer sind erforderlich, wenn Flüssigkeiten oder Gase aus einem
Raum hohen Druckes in einen niedrigen Druckes überströmen sollen, wie z.B. komprimierte
Gase in Stahlflaschen. Die Verschlussbauteile bestehen z.B. aus
Kugeln, Kegeln, Nadeln, Ventilteller oder Klappen, die mittels Schraubenspindeln,
Gestängekräfte oder
Federn auf den Ventilsitz niedergedrückt werden und dadurch den
Durchtritt der strömenden
Medien ganz oder teilweise sperren, wie beispielsweise bei Wege-,
Druck- und Absperrventile.
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Sowohl
aus den amerikanischen Patentschriften
US 4391572 A ,
US 4411291 A und
US 3154104 A wie
auch aus der japanischen Patentschrift
JP 5-256373 A sind Bänder bekannt,
die die am Außenumfang
eines Rotationszylinders befindlichen Durchströmöffnungen sperren können, wobei hierfür aufwendige
Vorrichtungen notwendig sind.
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Bei
selbsttätigen
Absperrventilen wird der Durchfluss von flüssigen oder gasförmigen Medien mittels
einer Magnetspule gesteuert, indem der Schaft mit dem Ventilteller
und der Ventilfeder von dem Ventilsitz abgehoben wird. Bei abgeschalteter Magnetspule
wird dagegen durch die Ventilfeder der Ventilteller wieder mit Druck
auf den Ventilsitz gedrückt
und dadurch das strömende
Medium gesperrt. Die Federspannung muß größer als der Druck des Mediums
sein, aber kleiner als die Anzugskraft des Magneten.
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Durch
die voran dargestellte spezielle Anwendung der Absperrventile die
dem Anmeldungsgegenstand am nächsten
kommt, muß das
Absperren des Mediums mit größerem Gegendruck
erfolgen, als der Druck des Mediums. Dadurch werden aber den gesteuerten
Magnetspulen Grenzen gesetzt bzw. es können nur Ventilsitze mit geringen
Querschnitten zur Anwendung kommen, oder es muß der Druck des Mediums verringert
werden. Auch ein Getriebemotor für
höhere
Drücke
oder Querschnitte kann zum Einsatz kommen, der jedoch mehr Zeit
zum Öffnen
oder Sperren benötigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rotationsventil zu entwickeln,
das die vorbenannten Nachteile nicht aufweist, und zwar in der Weise, dass
die Vorrichtung einfacher gestaltet ist und die negative Wirkung
des Gegendrucks zum Sperren oder Öffnen des Mediums stark verringert
wird oder gänzlich
wegfällt.
Durch Verringerung der negativen Wirkungen kann mit größeren Querschnitten
der Ventilsitze, höheren
Drücken
oder geringeren Magnetkräften
in kürzesten
Zeitabschnitten das strömende
Medium gesperrt oder geöffnet
werden. Der Verschleiß und
die Reibung der Steuerungselemente soll gering sein, um die periodischen
Schaltungen zum Öffnen
und Sperren auch bei geringsten Zeitabschnitten langlebig zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bei Absperrventilen, die
Ventilteller mit Ventilfeder als Verschlussbauteile zum Sperren
oder Öffnen
des Mediums nutzen, wird bei der vorliegenden Erfindung, der Ventilteller
mit Ventilfeder weggelassen und der Mediendruck zusätzlich für das Sperren des
strömenden
Mediums verwendet.
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Bei
einer vorteilhaften Variante gemäß Anspruch
1 wird der Ventilteller mit Ventilfeder weggelassen und durch ein
geschlossenes Band ersetzt. Die Druckkräfte des Mediums, die auf den
Ventilteller und der Ventilfeder beim Anheben oder Senken wirken,
sind bei einem umlaufenden Band beim Öffnen oder Sperren des strömenden Mediums
anders zu bewerten, und spielen bei der Steuerung des Ventils nun
eine untergeordnete Rolle.
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Das
Band wird nicht von der Ventilsitzöffnung angehoben, es wird mit
höherem
Druck als der Mediendruck durch mindestens eine Spannrolle reibungsarm
durch Drehbewegung den Ventilsitz öffnen oder sperren. Der Mediendruck
kann zusätzlich
zum Sperren auf das Band wirken. Hierdurch wird eine neue Möglichkeit
eröffnet
mit geringer Magnetkraft oder Motorsteuerung ohne Getriebe oder
sonstige Steuerungen in sehr kurzen Zeitabschnitten mit geringsten
Verschleiß und
Reibungskräften
langlebig die Sperrung oder Öffnung
der strömenden
Medien vorzunehmen.
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Die
Erfindung geht nach dem Anspruch 1 von einem Rotationsventil aus,
das aus mindestens zwei Räumen
besteht, die durch eine auf einen Zylinder befindliche Dichtung
bzw. Dichtring voneinander getrennt werden, und wobei durch diese
Räume ein Zylinder
mit Ventilsitzöffnung
und Öffnungen
drehbar angeordnet ist. Die Ventilsitzöffnung in einem Raum wird durch
ein umlaufendes geschlossenes Band gesperrt oder geöffnet, der
Zylinder ist an den Enden verschlossen und ist mindestens an einer
Seite mit einem Wellenstumpf für
die Steuerung versehen. Der Innenraum des Zylinders ist zwischen
den geschlossenen Seiten nicht getrennt. Anhand der beigefügten Zeichnung
wird eine Ausführungsform
der Erfindung beispielsweise näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht eines
erfindungsgemäß ausgebildeten
Rotationsventils
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Gemäß 1 werden mindestens zwei
Räume 1 und 2,
dessen Form und Größe beliebig
sind je nach Gebrauch oder Durchlassquerschnitt gestaltet. Durch
diese Räume 1 und 2 ist
ein Zylinder 3 drehbar angeordnet, er kann auch wie in
der Fig. dargestellt, unterschiedliche Querschnitte haben. Der Zylinder 3 ist
für die
Aufnahme von mindestens einer Ventilsitzöffnung 4 im Raum 1 vorgesehen,
die in einem Segmentbereich von maximal 170° angebracht wird. Im Raum 2 ist
mindestens eine Öffnung 4a für den Durchtritt
des gasförmigen
oder flüssigen
Mediums notwendig. Das geschlossene Band 5 öffnet oder sperrt
die Ventilsitzöffnung 4 für den Durchlaß des flüssigen oder
gasförmigen
Mediums. Dieses wird zum Beispiel mit einer Steuerungseinrichtung
am Wellenstumpf des Zylinders 3 erreicht, wenn dieser um
180° vor
und zurück
oder rotierend um 360° bewegt
wird. Der Zylinder 3 ist an den Seiten geschlossen, und
wird mindestens an einer Seite mit einen Wellenstumpf versehender
für die
Lagerung, Abdichtung sowie Steuerung genutzt wird. Bei dem mit einem
Wellenstumpf dargestellten Zylinder 3 ist an der gegenüberliegenden
geschlossenen Seite eine Buchse für die drehbare Lagerung angebracht,
wobei diese keine Öffnung
zum Innenraum des Zylinders 3 hat. Auf dem Zylinder 3 können mehrere
Räume 1 und 2 hintereinander
angeordnet werden, die durch Dichtringe voneinander getrennt werden.
Diese Räume 1 und 2 können alle
Bedingungen eines Ventils aufnehmen, sie werden gleichzeitig durch
das Steuerungselement des Zylinders 3 geöffnet oder
gesperrt, sie haben gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften.
Die Räume 1,
und 2 werden durch eine Dichtung und Dichtring 6 auf
dem Zylinder 3 voneinander getrennt, wobei auch die Austrittsöffnung des
Wellenstumpfs mit einem Dichtring 6 abgedichtet wird. Bei dem
dargestelltem Zylinder 3 würden die Ventilsitzöffnungen 4 im
Raum 1 als Schlitze mit verschiedenen Längen verwendet, es können aber
auch mehrere Löcher
mit geringeren Querschnitten, unterschiedlichen Querschnitten sowie
Dreiecke oder sonstige Formen für
die Ventilsitzöffnungen 4 verwendet
werden. Die Ventilsitzöffnung 4 und
die Öffnung 4a sind im
Innenraum des Zylinders 3 nicht getrennt, so dass das Medium,
wenn die Ventilsitzöffnung 4 im durch das
geschlossene Band 5 gesperrt ist, ungehindert durchströmen kann.
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Das
geschlossene Band 5 kann aus Metall bestehen oder aus beliebigem
Materialien gefertigt werden. Ferner kann die Seite, die für die Sperrung oder Öffnung benutzt
wird, mit diversen Beschichtungen für eine bessere Abdichtung genutzt
werden. Im Raum 1 ist mindestens eine Spannrolle 7 mit
Spannvorrichtung zum Spannen des geschlossenen Bandes 5 drehbar
angebracht. Die Räume 1 und 2 haben mindestens
eine Öffnung 8 für den Eintritt
oder Austritt des gasförmigen
oder flüssigen
Mediums.
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- 1
- Raum 1
- 2
- Raum 2
- 3
- Zylinder
- 4
- Ventilsitzöffnung
- 4a
- Öffnungen
- 5
- Band
- 6
- Dichtringe
- 7
- Spannrolle
- 8
- Ein-/Ausgangsöffnung