DE10319061A1

DE10319061A1 - Durchflussregelventil

Info

Publication number: DE10319061A1
Application number: DE2003119061
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Fukano
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2023-04-26
Also published as: US20030201015A1; DE10319061B4; US7066202B2; JP2003322276A; JP3825360B2

Abstract

Ein Durchflussregelventil mit Anzeige umfasst einen Ventilkörper (12), durch welchen ein Fluid fließt, einen Verbindungskörper (14), der mit einem oberen Bereich des Ventilkörpers (12) verbunden ist, ein Gehäuse (16), das mit einem oberen Bereich des Verbindungskörpers (14) verbunden ist, einen Kolben (72), der in dem Verbindungskörper (14) und dem Gehäuse (16) angeordnet und verschiebbar ist, wenn er mit Steuerluft beaufschlagt wird, eine Welle (76), die mit dem Kolben (72) verbunden ist, eine Membran (78), die mit einem unteren Ende der Welle (76) verbunden ist und auf einem in dem Ventilkörper (12) ausgebildeten Ventilsitz (30) aufsetzt, einem Durchflussregulierabschnitt (20), der die Durchflussrate des durch den Ventilkörper (12) fließenden Fluids regelt, und einen Anzeigeabschnitt (22), der einen Offen/Geschlossen-Zustand der Membran anzeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchflussregelventil mit Anzeige (Indikator), welches die Durchflussrate eines Fluides steuert, indem bspw. der Ventilöffnungsgrad eines Ventilstopfens, der durch Steuerluft verschoben wird, reguliert wird, und welches es ermöglicht, den Offen/Geschlossen-Zustand des Ventilstopfens visuell zu erkennen.
Durchflussregelventile werden herkömmlicherweise dazu verwendet, den Öffnungsgrad eines Ventils, das durch Steuerluft verschiebbar ist, einzustellen oder zu regeln und die Durchflussrate des durch einen Fluiddurchgang fließenden Fluides zu steuern. Das Durchflussregelventil wird bspw. mit einem Fluidrohr verbunden, durch welches das Fluid fließt. Um den Offen/Geschlossen-Zustand des Ventils des Durchflussregelventils zu überprüfen, wird ein Zwei-Wege-Ventil mit einer Anzeige stromabwärts des Durchflussregelventils unabhängig von diesem an die Rohrleitung angeschlossen. Der Indikator ist entsprechend der Durchflussrate des durch das Rohr fließenden Fluides verschiebbar.
Wenn das Durchflussregelventil in dem Ventil-offen-Zustand ist, wird das durch das Durchflussregelventil fließende Fluid dem stromabwärts angeschlossenen Zwei-Wege-Ventil zugeführt, und der Indikator des Zwei-Wege-Ventils wird durch das Fluid verschoben. Dementsprechend zeigt der Indikator, dass das Durchflussregelventil AN, d. h. in dem Ventil-offen-Zustand ist. Wenn das Durchflussregelventil in dem Ventil-geschlossen-Zustand ist, wird das Fluid dem stromabwärts angeschlossenen Zwei-Wege-Ventil nicht zugeführt, weil der Fluidstrom in dem Durchflussregelventil blockiert wird. Daher wird der Indikator des Zwei-Wege-Ventils in einer dem Ventil-offen-Zustand entgegengesetzten Rich tung verschoben und zeigt, dass das Durchflussregelventil AUS, d. h. in dem Ventil-geschlossen-Zustand ist.
Das Durchflussregelventil und das Zwei-Wege-Ventil mit Indikator sind jedoch unabhängig an der Rohrleitung vorgesehen. Dadurch werden die Verrohrungskosten erhöht und die Verrohrung ist kompliziert.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchflussregelventil mit Anzeige vorzuschlagen, bei welchem ein Indikator und ein Durchflussregelventil integral aufgebaut sind, wobei der Offen/Geschlossen-Zustand eines Ventilstopfens durch den Indikator zuverlässig angezeigt werden kann.
Das erfindungsgemäße Durchflussregelventil mit Anzeige soll es ermöglichen, die Verschiebung eines Ventilstopfens durch einen Befestigungsmechanismus zu regulieren oder zu beschränken.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt, der den Ventil-geschlossen-Zustand eines erfindungsgemäßen Durchflussregelventils mit Anzeige darstellt.
2 zeigt den Ventil-offen-Zustand des Durchflussregelventils mit Anzeige gemäß 1.
3 ist ein vergrößerter Teilschnitt durch das Durchflussregelventil mit Anzeige.
4 ist ein vergrößerter Teilschnitt, bei dem eine in 3 gezeigte Stahlkugel durch einen Vorsprung nach unten gedrückt wird.
5 ist ein Schnitt durch einen verriegelten Zustand des Durchflussregelventils mit Anzeige gemäß 1.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Durchflussregelventil mit Anzeige gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Durchflussregelventil 10 mit Anzeige umfasst einen Ventilkörper 12, durch welchen das Fluid fließt, einen Verbindungskörper 14, der mit einem oberen Bereich des Ventilkörpers 12 verbunden ist, ein mit einem oberen Bereich des Verbindungskörpers 14 verbundenes Gehäuse 16, ein in dem Verbindungskörper 14 und dem Gehäuse 16 angeordneten Ventilmechanismusabschnitt 18, einen Durchflussabschnitt 20, welcher die Durchflussrate des durch den Ventilkörper 12 fließenden Fluides einstellt oder reguliert, und einen Anzeigeabschnitt (Indikatorabschnitt) 22, welcher die Verschiebung des Ventilmechanismusabschnitts 18 anzeigt.
Der Ventilkörper 12 weist an seinem einen Ende einen ersten Anschluss 24 und an seinem anderen Ende einen zweiten Anschluss 26 auf. Ein Verbindungsdurchgang 28 verbindet den ersten Anschluss 24 mit dem zweiten Anschluss 26. In dem Verbindungsdurchgang 28 ist ein Ventilsitz 30 ausgebildet, auf welchem eine Membran (Diaphragma) 78 in später erörterter Weise aufsetzt. Innere Elemente 32 sind in dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 angeordnet und jeweils in eine Öffnung eines Rohres 31 eingesetzt. Verriegelungsmuttern 34 sind auf Gewindenuten 36 aufgeschraubt, die jeweils auf den äußeren Umfangsbereich des ersten Anschlusses 24 und des zweiten Anschlusses 26 geschnitten sind. Dadurch wird das Rohr 31 luftdicht mit dem ersten Anschluss 24 bzw. dem zweiten Anschluss 26 verbunden, wenn die Verriegelungsmutter 34 aufgeschraubt ist.
Ein äußerer Umfangsbereich des Verbindungskörpers 14 ist in eine Gewindenut 36 eingeschraubt, die in einen inneren und oberen Umfangsbereich des Ventilkörpers 12 eingeschnitten ist. Der Ventilkörper 12 und der Verbindungskörper 14 sind miteinander verbunden.
In dem Verbindungskörper 14 ist eine erste Zylinderkammer 38 ausgebildet, in welcher ein Kolben 72 in später erläuterter Weise axial verschiebbar angeordnet ist.
Ein Pufferelement 40 ist in einer Ringnut an der unteren Fläche der ersten Zylinderkammer 38 angebracht. Das Pufferelement 40 kann Stöße absorbieren, die erzeugt werden, wenn der Kolben 72 durch Federkräfte von ersten und zweiten Federelementen 94, 96 in später beschriebener Weise nach unten verschoben wird und die untere Fläche des Kolbens 72 an der unteren Fläche der ers ten Zylinderkammer 38 anschlägt. Eine Einsetzöffnung 42 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der der ersten Zylinderkammer 38, ist unterhalb der ersten Zylinderkammer 38 ausgebildet und steht mit der ersten Zylinderkammer 38 und dem Verbindungsdurchgang 28 des Ventilkörpers 12 in Verbindung.
An der Seitenfläche des Verbindungskörpers 14 ist ein Verbindungsstopfen 44 angebracht, dem die Pilot- oder Steuerluft über ein Rohr 31 zugeführt wird.
In dem Verbindungsstopfen 44 ist ein inneres Element 32 angeordnet, das in eine Öffnung des Rohres 31 eingesetzt ist. Eine Verriegelungsmutter 34 ist auf eine Gewindenut 36 auf dem äußeren Umfangsbereich des Verbindungsstopfens 44 aufgeschraubt. Vorsprünge 46a, 46b stehen von den Seitenflächen des Ventilkörpers 12 bzw. des Gehäuses 16 zu dem Verbindungsstopfen 44 vor. Wenn eine Aussparung 38 des Verbindungsstopfens 44 in Eingriff mit den Vorsprüngen 46a, 46b steht, ist der Verbindungsstopfen 44 entlang der Seitenfläche des Verbindungskörpers 14, d. h. entlang des Umfangs des Verbindungskörpers 14 bewegbar. Ein Dichtelement 50 ist an der Seitenfläche des Verbindungskörpers 14, an welcher der Verbindungsstopfen 44 angebracht ist, installiert. Daher leckt die über den Verbindungsstopfen 44 zugeführte Steuerluft nicht nach außen.
Ein Durchgang 52 des Verbindungsstopfens 44 kommuniziert mit der ersten Zylinderkammer 38 über einen dritten Anschluss 54, welcher durch die Seitenfläche des Verbindungskörpers 14 ausgebildet ist, und eine in dem Verbindungskörper 14 ausgebildete Verbindungskammer 56.
Auf den äußeren und oberen Umfangsbereich des Verbindungskörpers 14 ist eine Gewindenut 36 geschnitten. Ein innerer Umfangsbereich des Gehäuses 16 ist auf die Gewindenut 36 geschraubt, um den Verbindungskörper 14 und das Gehäuse 16 zu verbinden.
Eine Gewindeöffnung 58 tritt durch einen im Wesentlichen zentralen Bereich des Gehäuses 16 durch. Eine Durchflussregulierwelle 126 ist eingeschraubt und in später beschriebener Weise in Axialrichtung verschiebbar.
In dem Gehäuse 16 ist nahe dem Verbindungskörper 14 ein Freiraum 60 ausgebildet.
Ein im Wesentlichen ringförmiges Halteelement 62 ist auf das Gehäuse 16 geschraubt. Ein Stoppen (Befestigungselement) 64 ist an einem radial nach außen vorstehenden Bereich des Halteelementes 62 um den Haltepunkt eines Gewindeelementes 66 drehbar gehalten. Eine Befestigungsmutter 68 ist auf das Halteelement 62 geschraubt, so dass das Halteelement 52 zwischen der Befestigungsmutter 68 und dem Gehäuse 16 liegt. Eine Rotationsverhinderungsmutter 69 ist auf die Befestigungsmutter 68 geschraubt und verhindert die Drehung eines Durchflussregelhandgriffs 128, nachdem die Durchflussrate durch den Durchflussregelhandgriff 128 in später beschriebener Weise reguliert wurde.
Der Stoppen 64 hat eine im Wesentlichen T-förmige Gestalt. Ein Ende des Stoppers 64 steht in Eingriff mit einer Eingriffsaussparung 60, die an der Seitenfläche des Durchflussregelhandgriffs 128 ausgebildet ist, wenn der Stoppen 64 um den Haltepunkt des Gewindeelements 66 gedreht ist.
Wenn der Stoppen 64 in Eingriff mit der Durchflussregulierwelle 126 steht, wird die Durchflussregulierwelle 126 an einer Aufwärtsverschiebung gehindert. In diesem Zustand wird die Welle 76 durch die Durchflussregulierwelle 126 gepresst. Dementsprechend wird die Membran (Ventilstopfen) 78 in einem verriegelten Zustand an einem Abheben von dem Ventilsitz 30 gehindert.
Der Ventilmechanismusabschnitt 18 umfasst den Kolben 72, der in Axialrichtung in der ersten Zylinderkammer 38 verschiebbar ist, die in den im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 72 eingesetzte Welle 76, welche mit dem Kolben 72 über eine Mutter 74 verbunden ist, die mit dem unteren Ende der Welle 76 verbundene Membran 78, ein verschiebbares Element 80, welches mit dem unteren Ende des Kolbens 72 verbunden und gemeinsam mit dem Kolben 72 verschiebbar ist, und ein elastisches Element 82, welches zwischen dem verschiebbaren Element 80 und der Membran 78 angeordnet ist und aus einem elastischen Material, bspw. Gummi, geformt ist, um die Membran 78 zu schützen.
Der Kolben 72 hat einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt. Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist ein Abschnitt 84 mit großem Durchmesser an einem Ende des Kolbens 72 ausgebildet und in die erste Zylinderkammer 38 eingesetzt. Ein Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Abschnitts 84 mit großem Durchmesser, ist an dem anderen Ende des Kolbens 72 ausgebildet. Der Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser ist in die Einsetzöffnung 42 eingesetzt. Eine Kolbendichtung 88a ist in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 84 mit großem Durchmesser angebracht und liegt gegen die innere Umfangsfläche der ersten Zylinderkammer 38 an, um dadurch die erste Zylinderkammer 38 luftdicht abzudichten.
Eine Kolbendichtung 88b ist in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 86 mit kleinem Durchmesser in der gleichen Weise wie oben beschrieben angebracht. Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, liegt die Kolbendichtung 88b gegen die innere Umfangsfläche der Einsetzöffnung 42 (vgl. 3 und 4) an, um die Luftdichtigkeit in der ersten Zylinderkammer 38 und dem Verbindungsdurchgang 28 des Ventilkörpers 12 zu gewährleisten.
Eine ringförmige Aussparung 90 (vgl. 3 und 4) ist an der oberen Fläche des Kolbens 72 ausgebildet. Ein Federaufnahmeelement 92 ist an der oberen Fläche des Freiraums 60 des Gehäuses 16 angebracht. Ein erstes Federelement 94 ist zwischen der ringförmigen Aussparung 90 und dem Federaufnahmeelement 92 angeordnet. Ein Ende des ersten Federelementes 94 steht mit der ringförmigen Aussparung 90 in Eingriff. Daher kann sich das erste Federelement 94 nicht in Radialrichtung lösen.
Ein zweites Federelement 96 ist zwischen dem Kolben 72 und dem Federaufnahmeelement 92 relativ zu dem ersten Federelement 94 radial nach innen versetzt angeordnet. Die ersten und zweiten Federelemente 94, 96 sind so vorgespannt, dass sie den Kolben 72 nach unten drücken.
Andererseits ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 72 eine Durchgangsöffnung 98 ausgebildet, in welche die Welle 76 eingesetzt ist. Ein Flanschabschnitt 100 (vgl. 1 und 2) ist an einem unteren Bereich an der Welle 76 ausgebildet und erweitert sich radial nach außen. Der Flanschabschnitt 100 steht in Eingriff mit einer Eingriffsnut 102 (vgl. 1 und 2), die an der unteren Fläche des Kolbens 72 ausgebildet ist. Eine Mutter 74 ist über eine Scheibe 106 mit einem Gewindeabschnitt 104 verschraubt, der an einem oberen Bereich der Welle 72 ausgebildet ist. Dadurch werden der Kolben 72 und die Welle 76 miteinander verbunden. Die Luftdichtigkeit in der ersten Zylinderkammer 38 wird durch ein Dichtungselement 50 gewährleistet, das an der äußeren Umfangsfläche der Welle 76 angebracht ist.
Ein im Wesentlichen C-förmiges Halteelement 108 ist an dem oberen Ende der Welle 76 auf die Mutter 74 geschraubt. Eine Öffnung 110 ist durch einen im Wesentlichen zentralen Bereich des Halteelements 108 ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt ist, ist an einem oberen Bereich der Welle 76 ein erster Pilot- oder Steuerdurchgang 112 ausgebildet, der sich um eine festgelegte Länge entlang der Achse erstreckt. Der erste Steuerdurchgang 112 ist an dem in Axialrichtung unteren Ende in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse abgebogen. Der erste Steuerdurchgang 112 kommuniziert mit dem Inneren der ersten Zylinderkammer 38 über eine Verbindungsöffnung 114, die durch den Abschnitt 86 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 72 ausgebildet ist.
Der erste Steuerdurchgang 112 tritt zu der oberen Fläche der Welle 76 in Axialrichtung durch. Eine Installationsöffnung 116 erweitert sich von der oberen Fläche der Welle 76 um eine festgelegte Länge in Axialrichtung radial nach außen. Eine Stahlkugel 118 mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser wie der Innendurchmesser der Installationsöffnung 116 ist an der Installationsöffnung 116 angebracht. Zwischen der Installationsöffnung 116 und der unteren Oberfläche der Stahlkugel 118 ist eine Feder 120 angeordnet. Die Federkraft der Feder 120 spannt die Stahlkugel 118 in Richtung zu dem Halteelement 108, das mit dem oberen Ende der Welle 76 verschraubt ist, vor. Daher wird der obere Bereich der Stahlkugel 118 durch die Federkraft der Feder 120 in die Öffnung 110 des Halteelements 108 eingesetzt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Membran 78 einen Vorsprung 122 und einen Mantel 124. Der Vorsprung 122 ist mit dem unteren Ende der Welle 76 verschraubt und hat einen im Wesentlichen zentralen Bereich, der nach unten vorsteht, um auf dem Ventilsitz 30 aufzusetzen. Der Mantel 124 erstreckt sich von der Seitenfläche des Vorsprungs 122 radial nach außen. Eine äußere Kante des Mantels 124 ist zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Verbindungskörper 14 angeordnet.
Der Vorsprung 122 der Membran 78 sitzt auf dem an dem Ventilkörper 12 ausgebildeten Ventilsitz 30 auf oder ist von diesem abgehoben, um den Verbin dungsdurchgang 28 zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 zu öffnen/zu schließen.
Das elastische Element 82 ist aus elastischem Material, bspw. Gummi, geformt und an der oberen Fläche des Mantels 124 der Membran 78 angeordnet. Dadurch ist es möglich, den dünnen Mantel 124 zu schützen.
Der Durchflussregulierabschnitt 20 umfasst die Durchflussregulierwelle 126 und den Durchflussregulierhandgriff 128. Die Durchflussregulierwelle 126 ist in Axialrichtung verschiebbar in die Gewindeöffnung 58, die an dem im Wesentlichen zentralen Bereich des Gehäuses 16 ausgebildet ist, eingeschraubt. Der Durchflussregulierhandgrift 128 ist im Wesentlichen kreuzförmig und mit dem oberen Ende der Durchflussregulierwelle 126 verbunden.
Die Durchflussregulierwelle 126 hat einen Gewindeabschnitt 130 an ihrer äußeren Umfangsfläche. Der Gewindeabschnitt 130 ist in die Gewindeöffnung 58 eingeschraubt, die durch den im Wesentlichen zentralen Bereich des Gehäuses 16 hindurch tritt. Wenn der mit dem oberen Bereich der Durchflussregulierwelle 126 verbundene Durchflussregulierhandgriff 128 gedreht wird, wird bei dieser Anordnung die Durchflussregulierwelle 126 entlang der Gewindeöffnung 58 geschraubt und gedreht, so dass die Durchflussregulierwelle 126 in Axialrichtung verschoben werden kann.
Bei dieser Anordnung kann die Position der Durchflussregulierwelle 126 in Axialrichtung durch Schrauben und Drehen des Durchflussregulierhandgrifts 128 beliebig festgelegt werden, und es ist möglich, die Position der oberen Fläche einer Einsetzöffnung 134, an welcher das obere Ende der Welle 76 anschlägt (wird später beschrieben), zu ändern. Dementsprechend ist es möglich, den Verschiebungsweg des Kolbens 72 und der Membran 78, d. h. den Ventilöffnungsgrad, durch die Welle 76 beliebig einzustellen.
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist ein im Wesentlichem C-förmiger Eingriffsabschnitt 132 an dem unteren Ende der Durchflussregulierwelle 126 ausgebildet. Der Eingriffsabschnitt 132 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Wellendurchmesser der Durchflussregulierwelle 126. Das Halteelement 108 ist in eine Einsetzöffnung 134, die in dem Eingriffsabschnitt 132 ausgebildet ist, eingesetzt. Das Halteelement 108 ist mit dem oberen Ende der Welle 76 verschraubt. Ein Fluidanschluss 135 ist durch die Seitenfläche des Eingriffsabschnitts 132 ausgebildet und steht mit der Einsetzöffnung 134 und nach außen in Verbindung.
Die Einsetzöffnung 134 hat einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der Außendurchmesser des Halteelements 108. Die Luftdichtigkeit in der Einsetzöffnung 134 wird durch ein Dichtelement 50 gewährleistet, das an der Außenfläche des Halteelements 108 angebracht ist.
Ein zweiter Pilot- oder Steuerdurchgang 136 ist entlang der Achse in der Durchflussregulierwelle 126 ausgebildet. Der zweite Steuerdurchgang 136 kommuniziert mit einer Verbindungsöffnung 138, die an dem unteren Ende der Durchflussregulierwelle 126 exzentrisch zu dem zweiten Steuerdurchgang 136 ausgebildet ist. Der zweite Steuerdurchgang 136 kommuniziert mit dem Inneren der Einsetzöffnung 134 über die Verbindungsöffnung 138.
Ein um eine festgelegte Länge nach unten vorstehender Vorsprung 140 ist an der oberen Fläche der Einsetzöffnung 134 der Durchflussregulierwelle 126 ausgebildet. Der Vorsprung 140 ist an einer Position ausgebildet, die der Stahlkugel 118 und der Öffnung 110 des mit der Welle 76 verschraubten Halteelementes 108 zugewandt ist. Der Durchmesser des Vorsprungs 140 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnung 110.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst der Anzeigeabschnitt 22 einen Indikator 142, ein Abdeckelement 144, eine Rückführfeder (Federelement) 146 und eine zweite Zylinderkammer 148. Der Indikator 142 ist an einem oberen Bereich der Durchflussregulierwelle 126 angeordnet und in Axialrichtung verschiebbar. Das Abdeckelement 144 ist mit einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Durchflussregulierhandgriffs 128 verschraubt. Die Rückführfeder 146 ist zwischen dem Indikator 142 und dem Abdeckelement 144 angeordnet und spannt den Indikator 142 nach unten vor. Die zweite Zylinderkammer 148 kommuniziert mit dem zweiten Steuerdurchgang 136 der Durchflussregulierwelle 126, und die Steuerluft wird der zweiten Zylinderkammer 148 zugeführt.
Der Indikator 142 hat einen Kolbenabschnitt 149, der an seinem unteren Bereich ausgebildet ist. Die der zweiten Zylinderkammer 148 über den zweiten Steuerdurchgang 136 der Durchflussregulierwelle 126 zugeführte Steuerluft presst den Kolbenabschnitt 149, so dass dieser in Axialrichtung in dem Abdeckelement 144 verschoben wird. In dieser Situation wird ein Stufenabschnitt 152 an der äußeren Umfangsfläche des Indikators 142 durch einen Befestigungsabschnitt 150, der um eine festgelegte Länge von der inneren Umfangsfläche des Durchflussregulierhandgriffs 128 radial nach innen vorsteht, festgelegt. Dementsprechend wird die Aufwärtsverschiebung des Indikators 142 begrenzt. Wenn der Indikator 142 nach oben verschoben wird, berührt er somit das Abdeckelement 144 nicht.
An einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des Indikators 142 ist eine nicht dargestellte Dichtung angebracht, um die zweite Zylinderkammer 148 luftdicht zu verschließen.
Das Abdeckelement 144 besteht aus einem transparenten oder semitransparenten Material, so dass die Verschiebung des Indikators 142 in Axialrichtung visuell erkennbar ist. Um den Indikator 142 von außen einfach erkennen zu können, kann der Indikator 142 bspw. mit einer Farbe, die bspw. rot und orange umfasst, gefärbt sein.
Das Durchflussregelventil mit Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
1 zeigt, dass dem Inneren der ersten Zylinderkammer 38 keine Steuerluft zugeführt wird, so dass die Membran 48 durch die Federkräfte der ersten und zweiten Federelemente 94, 96 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt und die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 in dem Ventil-geschlossen-Zustand blockiert.
Ausgehend von diesem Zustand wird die Steuerluft (bspw. Druckluft) über das mit dem Verbindungsstopfen 44 verbundene Rohr 31 der ersten Zylinderkammer 38 zugeführt.
In dieser Situation wird die der ersten Zylinderkammer 38 zugeführte Steuerluft über die Verbindungsöffnung 114 des Kolbens 72 in den ersten Steuerdurchgang 112 der Welle 76 eingeführt. Wie in 3 gezeigt ist, ist aber die Öffnung 110 des Halteelements 108 die mit dem ersten Steuerdurchgang 112 in Verbindung steht, durch die Stahlkugel 118, welche durch die Federkraft der Feder 120 vorgespannt ist, verschlossen. Daher wird die Steuerluft nicht über die Öffnung 110 in die Einsetzöffnung 134 eingeführt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird der Kolben 72 durch den Druck der der ersten Zylinderkammer 38 zugeführten Steuerluft entgegen den Federkräften der ersten und zweiten Federelemente 94, 96 nach oben verschoben. Während dieses Vorgangs wird auch die Welle 76, die mit dem im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 72 verbunden ist, nach oben verschoben. Außerdem wird der Vorsprung 122 der Membran 78, die mit dem unteren Ende der Welle 76 verbunden ist, von dem Ventilsitz 30 abgehoben, und der erste Anschluss 24 kommuniziert über den Verbindungsdurchgang 28 mit dem zweiten Anschluss 26.
Wie in 4 gezeigt ist, wird in dieser Situation die Welle 76 nach oben verschoben, wenn der Kolben 72 verschoben wird, und die obere Fläche des Halteelementes 108 schlägt gegen die untere Fläche der Einsetzöffnung 134 an. Wenn das Halteelement 108 zusammen mit der Welle 76 nach oben verschoben wird, wird das zuvor in der Einsetzöffnung 134 verbleibende Fluid durch den Fluidanschluss 135 nach außen abgelassen.
Wenn das Halteelement 108 zusammen mit der Welle 76 nach oben verschoben wird, wird somit das zuvor in der Einsetzöffnung 134 und dem zweiten Steuerdurchgang 136 verbliebene Fluid durch die Druckwirkung des Halteelements 108 in die zweite Zylinderkammer 148 eingeführt. Dadurch ist es möglich, eine Aufwärtsverschiebung des Indikators 142, die andernfalls durch die Druckwirkung des Fluides bewirkt würde, zu verhindern.
Der Vorsprung 140 der Durchflussregulierwelle 126 schlägt an der oberen Fläche der Stahlkugel 118 an, und die Stahlkugel 118 wird entgegen der Federkraft der Feder 120 nach unten gepresst. Dadurch wird der Vorsprung 140 in die Öffnung 110 eingesetzt und die Stahlkugel 118 wird von der Öffnung 110 abgehoben. Dementsprechend wird die Steuerluft, die dem ersten Steuerdurchgang 112 der Welle 176 zugeführt wird, durch die Lücke zwischen der Öffnung 110 und dem Vorsprung 140 in die Einsetzöffnung 134 eingeführt.
Die von dem ersten Steuerdurchgang 112 der Welle 76 der Einsetzöffnung 134 zugeführte Steuerluft wird über die Verbindungsöffnung 138 der Durchflussregulierwelle 126 und den zweiten Steuerdurchgang 136 der zweiten Zylinderkammer 148 zugeführt. Der Indikator 142 wird entgegen der Federkraft der Rück führfeder 146 durch die der zweiten Zylinderkammer 148 zugeführte Steuerluft nach oben verschoben. Wenn die Membran 78 von dem Ventilsitz 30 abhebt, so dass der Ventil-offen-Zustand erreicht wird, wird der Indikator 142 zuverlässig in dem Abdeckelement 144 nach oben verschoben. Es ist möglich, die Tatsache, dass die Membran 78 in dem Ventil-offen-Zustand (Anzeige AN) ist, einfach von außen visuell zu erkennen (vgl. 2).
Die Welle 76 wird durch die Druckwirkung der Steuerluft nach oben verschoben, und die obere Fläche des Halteelementes 108, das an dem oberen Ende der Welle 76 vorgesehen ist, schlägt an der oberen Fläche der Einsetzöffnung 134 an, so dass der Verschiebungsweg der Welle 76 in Axialrichtung reguliert und beschränkt wird. Somit kann die Position der Durchflussregulierwelle 126 in Axialrichtung beliebig festgelegt werden, indem der Durchflussregulierhandgriff 128 geschraubt und gedreht wird, um die Position der oberen Fläche der Einsetzöffnung 134, an welcher das obere Ende der Welle 76 anschlägt, zu ändern. Dadurch ist es möglich, den Verschiebungsweg der Membran 78, d. h. den Ventilöffnungsgrad, durch die Welle 76 beliebig einzustellen.
Nun wird ein Verfahren erläutert, das umgekehrt zu dem oben beschriebenen durchgeführt wird, um den Ventil-geschlossen-Zustand (vgl. 1) herzustellen, in welchem die Membran 78 auf dem Ventilsitz 30 aufsetzt, um die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 zu blockieren. Die Erläuterung geht aus von dem Ventil-offen-Zustand (vgl. 2), in welchem die Membran 78 von dem Ventilsitz 30 abgehoben ist, so dass der erste Anschluss 24 mit dem zweiten Anschluss 26 in Verbindung steht.
Bei diesem Verfahren wird die Zufuhr der Steuerluft von dem Rohr 31, das mit dem Verbindungsstopfen 44 verbunden ist, unterbrochen und das Rohr 31 zur Atmosphäre geöffnet.
Da das Innere der ersten Zylinderkammer 38 zur Atmosphäre offen ist, wird der Kolben 72, welcher durch den Druck der Steuerluft nach oben verschoben wurde, durch die Federkräfte der ersten und zweiten Federelemente 94, 96 nach unten verschoben. Während dieses Vorgangs wird der Stoß, der ausgeübt wird, wenn der Kolben 72 an der unteren Fläche der ersten Zylinderkammer 38 anschlägt, durch das Pufferelement 40, das an der unteren Fläche der ersten Zylinderkammer 38 vorgesehen ist, absorbiert.
Wenn der Kolben 72 nach unten verschoben wird, setzt die mit dem Kolben 72 durch die Welle 76 verbundene Membran 78 auf dem Ventilsitz 30 auf, so dass der Ventil-geschlossen-Zustand erreicht wird, in welchem die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26 blockiert ist.
Wie in 3 gezeigt ist, wird bei diesem Prozess, wenn die Welle 76 zusammen mit der Verschiebung des Kolbens 72 nach unten verschoben wird, die Stahlkugel 118 durch den Vorsprung 140 der Durchflussregulierwelle 126 von dem Vorsprung 140 abgehoben. Dementsprechend presst der obere Bereich der Stahlkugel 118 durch die Federkraft der Feder 120 gegen die Öffnung 110, und die Öffnung 110 wird verschlossen.
Wie in 1 gezeigt ist, wird dementsprechend die Zufuhr der Steuerluft zu der zweiten Zylinderkammer 148 blockiert, und der Indikator 142 wird durch die Federkraft der Rückführfeder 146 nach unten verschoben. Als Folge hiervon wird der Indikator 142 in dem Abdeckelement 144 nach unten verschoben und es ist möglich, die Tatsache, dass die Membran 78 in dem Ventil-geschlossen-Zustand auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt (Anzeige AUS), einfach visuell zu erkennen.
Die Stahlkugel 118 wird durch die Druckkraft des Vorsprungs 140 von der Öffnung 110 abgehoben und durch die Federkraft der Feder 120 auf die Öffnung 110 aufgesetzt, um als Rückschlagventil die Zufuhr bzw. Nichtzufuhr der dem ersten Steuerdurchgang 112 zugeführten Steuerluft umzuschalten.
Wie in 5 dargestellt ist, wird außerdem die Welle 76 nach unten verschoben, so dass der Ventil-geschlossen-Zustand erreicht wird, in welchem die Membran 78 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt. Der Durchflussregulierhandgriff 128 wird geschraubt und gedreht, um die Durchflussregulierwelle 126 nach unten zu verschieben, bis die obere Fläche der Einsetzöffnung 134 der Durchflussregulierwelle 126 an der oberen Fläche des Halteelementes 108, welches mit der Welle 76 verschraubt ist, anschlägt. Die Durchflussregulierwelle 126 wird somit dazu verwendet, ein Abheben der Membran 78 von dem Ventilsitz 30 zu verhindern.
Während der Eingriffsabschnitt 132 der Durchflussregulierwelle 126 an dem oberen Ende der Welle 76 anliegt, wird der Stopper 74, der über das Halteelement 72 an dem Gehäuse 16 vorgesehen ist, um den Haltepunkt des Gewindeelements 66 nach oben gedreht, um ein Ende des Stoppers 64 mit der Eingriffsaussparung 70 des Durchflussregulierhandgriffs 128 ein Eingriff zu bringen. Dadurch wird der mit der Durchflussregulierwelle 126 verbundene Durchflussregulierhandgriff 128 an einer Verschiebung in Axialrichtung gehindert. Somit kann der Stopper 64 dazu verwendet werden, die auf dem Ventilsitz 30 aufsitzende Membran 78 zu verriegeln. Dadurch ist es möglich, ein versehentliches Abheben der Membran 78 von dem Ventilsitz 30 und die Leckage von Fluid zu verhindern, wenn das Durchflussregelventil 10 mit Anzeige gewartet wird.
Wenn die Membran 78 aus dem verriegelten Zustand freigegeben wird, kann der Stopper 64 von der Eingriffsvertiefung 70 getrennt werden, so dass ein Ende des Stoppers 64, das mit der Eingriffsvertiefung 70 ein Eingriff steht, um den Haltepunkt des Gewindeelementes 66 nach unten gedreht wird. Dementsprechend wird die Membran 78 aus der beschränkten Position befreit (vgl. 2).
Wenn die Membran 78 von dem Ventilsitz 30 abgehoben ist, wird bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die Steuerluft der zweiten Zylinderkammer 148 zugeführt, so dass der AN-Zustand erreicht wird, in welchem der Indikator 142 nach oben verschoben ist. Daher stimmt der Ventil-offen-Zustand der Membran 78 zuverlässig mit der Verschiebungsposition des Indikators 142 (Anzeige AN) überein. Wenn die Zufuhr der Steuerluft unterbrochen wird, setzt die Membran 78 durch die Federkräfte der ersten und zweiten Federelemente 94, 96 auf dem Ventilsitz 30 auf und der Indikator 142 wird durch die Federkraft der Rückführfeder 146 nach unten verschoben (AUS-Zustand). Daher stimmt auch der Ventil-geschlossen-Zustand der Membran 78 zuverlässig mit der Verschiebungsposition des Indikators 142 (Anzeige AUS) überein.
Dementsprechend kann die Verschiebungsposition des Indikators 142 (AN/AUS-Anzeige) immer entsprechend dem Offen/Geschlossen-Zustand der Membran 78 sein. Somit kann der Offen/Geschlossen-Zustand der Membran 78 mit Hilfe des Indikators 142 zuverlässig visuell erkannt werden.
Wenn das Durchflussregelventil 10 integral mit dem Indikator 42, mit welchem der Offen/Geschlossen-Zustand der Membran 78 visuell erkennbar ist, ausgebildet ist, reicht es aus, dass lediglich das Durchflussregelventil 10 mit dem Rohr verbunden ist. Daher ist es möglich, die Verrohrung zu vereinfachen und effizienter zu gestalten. Außerdem ist es möglich, die Zahl der anzuschließenden Rohre zu reduzieren. Dadurch können die Kosten verringert werden.
Wenn der Stopper 64 des Gehäuses 16 in Eingriff mit dem Durchflussregulierhandgriff 128 steht, kann die Membran 78 durch die Durchflussregulierwelle 126, in welcher die Membran 78 auf dem Ventilsitz 30 aufsetzt, verriegelt werden. Dadurch ist es möglich, eine versehentliche Trennung der Membran 78 von dem Ventilsitz 30 und jegliche Leckage von Fluid, bspw. wenn das Durchflussregulierventil 10 gewartet wird, zu verhindern.
Es wird bspw. angenommen, dass eine Ventilwelle, an welcher ein Ventilstopfen angeschlossen ist, vorbereitet wird und ein Indikator mit einem oberen Bereich der Ventilwelle verbunden ist, um einen Kolben durch den Druck der Steuerluft zu verschieben, so dass der Ventilstopfen durch die Ventilwelle, die mit dem Kolben verbunden ist, geöffnet/geschlossen wird. Außerdem wird angenommen, dass der Offen/Geschlossen- Zustand des Ventilstopfens entsprechend der Verschiebung des Indikators eines Durchflussregelventils direkt visuell erkennbar ist.
Im Allgemeinen kann bei dem Durchflussregelventil mit Anzeige der Ventilöffnungsgrad des Ventilstopfens durch axiale Verschiebung des Ventilstopfens und der Ventilwelle, mit welcher der Ventilstopfen verbunden ist, mit Hilfe eines Regulierhandgriffes beliebig eingestellt werden. Wenn die Ventilwelle in Axialrichtung verschoben wird, wird bei dieser Anordnung der Indikator zusammen mit der Ventilwelle in Axialrichtung verschoben. Wenn bspw. der Ventilöffnungsgrad des Ventilstopfens klein ist, sind daher auch die axialen Hubwege des Ventilstopfens und der Ventilwelle gering, und der Verschiebungsweg des Indikators (Größe der Trennung von dem oder Verschiebung in den Ventilkörper) ist klein. In diesem Fall ist es schwierig, die Verschiebung des Indikators visuell zu erkennen, da der Verschiebungsweg des Indikators klein ist. Dies ist ein Problem, da der Indikator seine ursprüngliche Funktion nicht gut erfüllen kann. Mit anderen Worten bewegt sich der zusammen mit der Ventilwelle verschobene Indikator um den Verschiebungsweg, der von dem Ventilöffnungsgrad abhängt. Daher kann der Indikator möglicherweise nicht an der Verschiebungsposition ankommen, an welcher er visuell erkennbar ist.
Andererseits kann ein Grenzschalter oder dgl. oberhalb des Indikators angeordnet werden, und die obere Fläche des Indikators drückt gegen den Grenzschalter, wenn der Indikator nach oben verschoben wird. Auch in diesem Fall ändern sich die Hubwege der Ventilwelle und des Indikators, wenn die Durchflussrate eingestellt wird. Bspw. kann der Indikator daher abhängig von der Entfernung zwischen dem Indikator und dem Grenzschalter und dem Verschiebungsweg des Indikators nicht an dem Grenzschalter ankommen, wenn der Indikator nach oben verschoben wird. Daher ist der Schaltvorgang des AN/AUS-Zustands des Grenzschalters durch Verwendung des Indikators auf den Fall beschränkt, in welchem der Schaltvorgang des AN/AUS-Zustands durchgeführt werden kann, auch wenn der Verschiebungsweg des Indikators sehr klein ist.
Bei dem Durchflussregelventil 10 mit Indikator gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Welle 76, mit welcher die Membran 78 verbunden ist, und die Durchflussregulierwelle 126, an welcher der Indikator 142 angebracht ist, als separate Elemente vorgesehen, und das Halteelement 108, das an dem oberen Ende der Welle 76 angeordnet ist, ist in die Einsetzöffnung 134 der Durchflussregulierwelle 126 eingesetzt. Daher wird die Steuerluft der zweiten Zylinderkammer 148 zugeführt und der Indikator 142 wird durch die Steuerluft verschoben.
Auch wenn der Ventilöffnungsgrad der Membran 78 durch den Durchflussregulierhandgriff 128 geändert wird, wird daher der Indikator 142 durch die Steuerluft unabhängig von dem Verschiebungsweg der Welle 76 in Axialrichtung verschoben. Daher kann der Indikator 142 immer einfach visuell von außen erkannt werden.

Claims

Durchflussregelventil mit: einem Kolben (72), der durch Steuerluft, die über einen Steueranschluss zugeführt wird, in Axialrichtung verschiebbar ist, einer mit dem Kolben (72) verbundenen Welle (76), einem Ventilstopfen (78), der mit einem Ende der Welle (76) verbunden ist und einen Fluiddurchgang (28) verschließt, wenn er auf einem Ventilsitz (30) aufsetzt, einem Durchflussregulierabschnitt (20), der separat von der Welle (76) vorgesehen ist und einen Ventilöffnungsgrad des Ventilstopfens (78) reguliert und einem Anzeigeabschnitt (22), der durch die Steuerluft, die über einen ersten Steuerdurchgang (112), welcher mit dem Steueranschluss in Verbindung steht, zugeführt wird, zu Positionen verschiebbar ist, an welchen er Ventil-offen- und Ventil-geschlossen-Zustände des Ventilstopfens (78) anzeigen kann, wobei ein Rückschlag- oder Schaltventil an einem Ende der Welle (76) vorgesehen ist, um einen Öffnungszustand herzustellen, wenn es durch einen Vorsprung (140), der an einer der Welle (76) zugewandten Position vorgesehen ist, gepresst wird, und wobei das Rückschlag- oder Schaltventil in dem Offen-Zustand ist, wenn der Ventilstopfen (78) in dem Ventil-offen-Zustand von dem Ventilsitz (30) abgehoben ist, so dass der Anzeigeabschnitt (22) durch die über das Rückschlag- oder Schaltventil zugeführte Steuerluft zu der Position verschoben ist, in der er den Ventil-offen-Zustand des Ventilstopfens (78) anzeigt.
Durchflussregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigeabschnitt (22) einen Indikator (142), der durch die Steuerluft in der Axialrichtung verschiebbar ist, und ein Federelement (146), welches den Indikator (142) in einer Richtung zu dem Ventilstopfen (78) vorspannt, aufweist.
Durchflussregelventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Befestigungsmechanismus, der den Ventilstopfen (78) hält, wobei der Befestigungsmechanismus die Verschiebung des Ventilstopfens (78) in Axialrichtung begrenzt.
Durchflussregelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsmechanismus ein an einem Gehäuse (16) befestigtes Halteelement (62), ein relativ zu dem Halteelement (62) drehbar vorgesehenes Befestigungselement (64) und eine an dem Durchflussregulierabschnitt (20) ausgebildete Eingriffsvertiefung (70) aufweist, wobei ein Ende des Befestigungselements (74) mit dem Eingriffsabschnitt (70) in Eingriff steht, wenn das Befestigungselement (74) gedreht wird.
Durchflussregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlag- oder Schaltventil eine Stahlkugel (118) in einer Installationsöffnung (116), die an dem anderen Ende der Welle (76) ausgebildet ist, und eine Feder (120) zum Pressen der Stahlkugel (118) zu dem Vorsprung (140) aufweist, und dass das Rückschlag- oder Schaltventil eine Öffnung (110) aufweist, auf welcher die Stahlkugel (118) durch die elastische Kraft der Feder (120) aufsetzt.
Durchflussregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlkugel (118) durch die elastische Kraft der Feder (120) auf der Öffnung (110) aufsetzt, um das Rückschlag- oder Schaltventil in einem geschlossenen Zustand zu verschließen, wenn der Ventilstopfen (78) in dem Ventil geschlossen-Zustand auf dem Ventilsitz (30) aufsetzt, so dass der Anzeigeabschnitt (22) zu der Position verschoben wird, an der er den Venti-geschlossen-Zustand des Ventilstopfens (78) anzeigt.
Durchflussregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflussregulierwelle (126) an dem anderen Ende der Welle (76) koaxial mit der Welle (76) angeordnet ist, dass in der Durchflussregulierwelle (126) ein zweiter Steuerdurchgang (136) für die Steuerluft ausgebildet ist, und dass in der Welle (76) ein erster Steuerdurchgang (112) für die Steuerluft ausgebildet ist.
Durchflussregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (142) einen anderen Kolbenabschnitt (149) aufweist, der dem Durchflussregulierabschnitt (20) zugewandt ist, wobei der andere Kolbenabschnitt (149) durch die durch den ersten Steuerdurchgang (112) fließende Steuerluft mit Druck beaufschlagt wird, und dass der Indikator (142) in axialer Richtung verschoben wird.
Durchflussregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussregulierabschnitt (20) eine Durchflussregulierwelle (126), die durch Schrauben oder Drehen in Axialrichtung verschiebbar ist, und einen an einem Ende der Durchflussregulierwelle (126) vorgesehenen Handgriff (128) aufweist, und dass die Durchflussregulierwelle (126) durch Drehen des Handgriffs (128) in axialer Richtung verschoben wird, um einen Abstand zwischen der Durchflussregulierwelle (126) und der koaxial mit der Durchflussregulierwelle (126) angeordneten Welle (76) zu ändern.
Durchflussregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende der Welle (76) in Axialrichtung verschiebbar in einen Eingriffsabschnitt (132) eingesetzt ist, welcher an einem Ende der Durchflussregulierwelle (126) vorgesehen ist und einen im Vergleich mit einem welle (126) vorgesehen ist und einen im Vergleich mit einem Außendurchmesser der Welle (76) erweiterten Durchmesser aufweist.
Durchflussregelventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlag- oder Schaltventil an einer Position vorgesehen ist, an welcher das andere Ende der Welle (76) mit einem Ende der Durchflussregulierwelle (126) in Eingriff steht.