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Hintergrund
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus
der
DE 19 24 750 A ist
eine Einrichtung zur Betätigung
von Abschlussorganen für
hohe Drücke
bekannt, mit selbsttätiger
Anpressung eines als Anpresskolben wirkenden Ventilverschlussorgans durch
den Arbeitsdruck, wobei durch die Durchmesserunterschiede des Ventilverschlussorgans
und des Ventilsitzes eine dem Arbeitsdruck proportionale Dichtkraft
erzielt wird. Die wirksame Dichtfläche des Ventilverschlussorgans
ist mit dem Druck des Mediums über
eine oberhalb des Ventilverschlussorgans mündende Zulaufbohrung belastbar
bzw. vom Druck des Mediums entlastbar. Eine Anzeige zur Erkennung
des Offen-/Geschlossen-Zustandes ist nicht vorgesehen.
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Aus
der
FR 2 702 537 A1 ist
ein Ventil bekannt, dessen einstückig
mit einem Ventilschaft verbundener Ventilstopfen aus Polytetrafluorethylen hergestellt
ist und einen ringförmigen
Kranz aufweist, welcher die Fluidleitung gegenüber dem Betätigungsgehäuse des Ventils abdichtet.
Durch die glatte Oberfläche
der mit dem Fluid in Kontakt kommenden Bereiche des Ventilstößels wird
ein Anhaften des Fluids vermieden, so dass das Ventil auch im Lebensmittel-
oder Pharmaziebereich eingesetzt werden kann.
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Die
EP 0 962 686 A2 zeigt
eine Steuerung zum Öffnen
und Schließen
eines Fluidkanals mittels einer auf einem Ventilsitz aufsitzenden
Membran. Die Membran wird über
eine Betätigungsstange
betätigt, wobei
ein Indikator am oberen Ende der Betätigungsstange vorgesehen ist,
um den Öffnungs-
und Schließzustand
des Ventils anzuzeigen. Der Indikator ist als Lampe ausgebildet
und wird über
eine transparente Kappe abgedeckt. Auch die U.S. Patente 4,072,126
und 5,954,090 zeigen Indikatorlampen zur Anzeige der Betriebsbedingungen
von Ventilen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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Das
erfindungsgemäße Durchflussregelventil
mit Anzeige soll es ermöglichen,
die Verschiebung eines Ventilstopfens durch einen Befestigungsmechanismus
zu regulieren oder zu beschränken.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt, der den Ventil-geschlossen-Zustand eines erfindungsgemäßen Durchflussregelventils
mit Anzeige darstellt.
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2 zeigt
den Ventil-offen-Zustand des Durchflussregelventils mit Anzeige
gemäß 1.
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3 ist
ein vergrößerter Teilschnitt
durch das Durchflussregelventil mit Anzeige.
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4 ist
ein vergrößerter Teilschnitt,
bei dem eine in 3 gezeigte Stahlkugel durch
einen Vorsprung nach unten gedrückt
wird.
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5 ist
ein Schnitt durch einen verriegelten Zustand des Durchflussregelventils
mit Anzeige gemäß 1.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In
den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein
Durchflussregelventil mit Anzeige gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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In
dem Verbindungskörper 14 ist
eine erste Zylinderkammer 38 ausgebildet, in welcher ein
Kolben 72 in später
erläuterter
Weise axial verschiebbar angeordnet ist.
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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.
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An
der Seitenfläche
des Verbindungskörpers 14 ist
ein Verbindungsstopfen 44 angebracht, dem die Pilot- oder
Steuerluft über
ein Rohr zugeführt wird.
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In
dem Verbindungsstopfen 44 ist ein inneres Element 32 angeordnet,
das in eine Öffnung
des Rohres 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.
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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.
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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.
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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.
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In
dem Gehäuse 16 ist
nahe dem Verbindungskörper 14 ein
Freiraum 60 ausgebildet.
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Ein
im Wesentlichen ringförmiges
Halteelement 62 ist auf das Gehäuse 16 geschraubt.
Ein Stopper (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.
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Der
Stopper 64 hat eine im Wesentlichen T-förmige Gestalt. Ein Ende des
Stoppers 64 steht in Eingriff mit einer Eingriffsaussparung 70,
die an der Seitenfläche
des Durchflussregelhandgriffs 128 ausgebildet ist, wenn
der Stopper 64 um den Haltepunkt des Gewindeelements 66 gedreht
ist.
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Wenn
der Stopper 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Durchflussregulierhandgriff 128 ist
im Wesentlichen kreuzförmig
und mit dem oberen Ende der Durchflussregulierwelle 126 verbunden.
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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.
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Bei
dieser Anordnung kann die Position der Durchflussregulierwelle 126 in
Axialrichtung durch Schrauben und Drehen des Durchflussregulierhandgriffs 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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An
einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des
Indikators 142 ist eine nicht dargestellte Dichtung angebracht,
um die zweite Zylinderkammer 148 luftdicht zu verschließen.
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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.
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Das
Durchflussregelventil mit Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung
ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend
werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
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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.
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Ausgehend
von diesem Zustand wird die Steuerluft (bspw. Druckluft) über das
mit dem Verbindungsstopfen 44 verbundene Rohr 31 der
ersten Zylinderkammer 38 zugeführt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Bei
diesem Verfahren wird die Zufuhr der Steuerluft von dem Rohr das
mit dem Verbindungsstopfen 44 verbunden ist, unterbrochen
und das Rohr zur Atmosphäre
geöffnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Während der
Eingriffsabschnitt 132 der Durchflussregulierwelle 126 an
dem oberen Ende der Welle 76 anliegt, wird der Stopper 64,
der über
das Halteele- ment 62 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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.