DE1808764A1 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem rohrförmigen Gehäuse .und einem darin gegenüber einem ringförmigen Ventilsitz axial verschiebbaren, zumindest" auf der dem Sitz zugewandten Seite halbkugelförmigen Schließkörper.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 I89 3^2 ist ein Ventil dieser Art bekannt, dessen Schließkörper aus zwei halbkugel-■ förmigen Schalen und einem zylindrischen Mittelteil besteht, Der Schließkörper ist mittels zweier Lenker im rohrförmigen Ventilgehäuse axial verschiebbar aufgehängt und wird mit Hilfe eines Kurbeltriebes in Achsrichtung verstellt. Da sich nur · der Mittelpunkt des Schließkörpers, nicht aber seine halbkugelförmigen Endteile exakt geradlinig bewegen, ist zur Erzielung einer zufriedenstellenden Abdichtung zwischen. Schließkörper und Sitz der ringförmige, elastisch verformbare Ventilsitz in.seiner Radialebene schwimmend beweglich gelagert, derart, daß das Durcftflußmedium radial einwärts"auf ihn einwirken kann. Die Bewegung' des Schließkörpers in Richtung auf den Ventilsitz ist durch einen Anschlag begrenzt.-Die Lagerung und der Antrieb des Schließkörpers sind bei dieser Ventilkonstruktion recht aufwendig.. Besonders ist die Vielzahl der Lagerstellen für die einzelnen Lenker von Nachteil.

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 127 674 ein Ventil mit einem tropfenförmigen Schließkörper bekannt, welcher an einem zugleich der Verstellung des Sehiießkörpers dienenden Schwenkarm gelenkig fest aufgehängt ist. Der Schließkörper 1st. mit'sich gegenüberliegenden in.Achsrichtung erstreckenden

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Führungsflossen versehen, welche durch den_ ringförmigen Ventilsitz hindurchragen und zwecks unverdrehbarer Führung des Schließkörpers in sich längs der Achse'des rohrförmigen Gehäuses erstreckenden.Rinnen entlanggleiten. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß wegen der unverdrehbaren Führung in Achsrichtung der Schwenkarm.zum öffnen und Schließen des Ventils nur geringe W.inkelbewegungen ausführen kann, in deren Bereich die Bewegung der Befestigungsstelle zwischen Schwenkarm und Schließkörper noch als angenähert geradlinig angesehen werden kann.

Schließlich ist noch aus der deutschen Patentschrift~624 4θβ ein Mehrwegeventil mit einem kugelförmigen Schließkörper bekannt, der mit einer zentralen Achsbohrung auf einem an einer Betätigungswelle exzentrisch angeordneten Bolzen frei drehbar gelagert ist. Der Schließkörper führt hier dem Exzenter folgend eine Schwenkbewegung aus, wodurch seine Anströmung unsymmetrisch wird und sich diese Konstruktion deshalb nur für Ventile kleiner Nennweiten und' für geringe Drücke eignet. Bei großen Nennweiten und Drücken würden die unsymmetrisch auf den Schließkörper einwirke-nden Kräfte des strömenden Mediums relativ hohe Gegenkräfte des Antriebs erfordern, um das Ventil in einer bestimmten Lage zu halten.

Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden und. gleichzeitig ein Ventil mit möglichst einfachem und robustem Aufbau zu' schaffen., geht die Erfindung von der bei den bekannten Ventilen vorgesehenen, unverdrehbaren Führung· eines in Achsrichtung eines rohrförmigen Gehäuses verschiebbaren Schließkörpers ab und schlägt bei einem Ventil der eingangs genannten Art vor, den im wesentlichen kugelförmig gestalteten Schließkörper durch Teile des Gehäuses verschieb- und drehbar zu führen und drehbar auf"dem Exzenter einer sich quer zur Achsrichtung des Gehäuses erstreckenden Exzenterwelle

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zu'lagern, welche als Antriebswelle zumindest einseitig durch die Gehäusewand nach außen geführt 1st. Beim Drehen des Exzenters \tfird also der Schließkörper nicht nur axial vom Ventilsitz weggezogen bzw. in Richtung auf den Ventilsitzbewegt, sondern.er dreht sich gleichzeitig um eine quer zur Rohrachse liegende Achse. Durch die kugelförmige Gestaltung des Schließkörpers und seine Führung in Achsrichtung wird dabei -die völlig symmetrische Anströmung des Schließkörpers über den gesamten Hub beibehalten. ύ

•Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigt

Figur 1 einen Schnitt durch das Ventil längs der Achse des rohrförmigen Ventilgehäuses und senkrecht Exzenterwelle,

Figur 2 einen hierzu orthogonalen Schnitt längs der Schnittlinie II --II in Figur 1, ebenfalls bei geschlossenem Ventil, J

Figur 3 einen Schnitt längs der' Linie III - III in Figur 1 durch das Ventilgehäuse und

Figur 4 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung des geöffneten Ventils. " .

In das im wesentlichen rohrförmige Ventilgehäuse 1 ist am einen Ende ein Sitzring 2 eingeschraubt, welcher mit dem kugelförmigen Schließkörper 3 zusammenarbeitet. Auf der .· dem Sitz zugei^andten Seite kann in eine umlaufende Nut des ' Schließkörpers ein Dichtungsring Λ eingelegt sein, welcher ■ durch eine pilzförmige Kappe 5 i-n seiner Lage festgehalten wird. Die Kappe 5 ist mittels Schrauben.6 am Schließkörper

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befestigt/ Sowohl die Kappe 5 als auch der-Dichtungsring ergänzen den Schließkörper .3 auf der dem Sitz zugewandten Seite zur Kugelform. Wird keine Weichdichtung benötigt, so kann der Schließkörper 3 einstückig, kugelförmig ausgebildet sein,· wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Eine Exzenterwelle 7 ist mit ihren Lagerteilen 8 und 9 in zylindrische Bohrungen der in die Gehäuseseitenwände 10 bzw. eingesetzten Lagergehäuse 12 und 26 gelagert. In den Lagergehäusen können die Lagerbuchsen 30 und ."51 angeordnet sein. Die Bohrung in dem Lagergehäuse 26 kann als Sackloch ■ausgebildet sein und nimmt den Wellenstumpf 8 auf. In die Bohrung in der gegenüberliegenden Wand 1-1 ist ein Lagergehäuse 12 eingesetzt, welches an seiner Außenseite mit'ge- · eigneten Dichtungsmitteln, beispielsv/eise einer Stopfbuchse oder Manschettendichtung für die Abdichtung der durch das Gehäuse 12 nach außen geführten Betätigungswelle 9 sorgt. Auch zwischen den Lagergehäusen 12 und 26 und den Gehäusewänden 11 und 10 sorgen Dichtungen' 32 und 33 für einen druckdichten Abschluß.

Die Mittellinie ,13 der Lagerteile 8 und 9 der Exzenterwelle schneidet/aie Mittellinie 14 des rohrförmigen Gehäuses im rechten Winkel. Der vom mittleren'Teil des Exzenterwelle getragene Exzenter 15 hat die Form eines Zylinders und liegt in der entsprechend geformten Querbohrung 16 des kugelförmigen Schließkörpers 3. Der 3chließkö.rper greift mit den beiden Backen· 17.und,18 um mehr als die Hälfte des zylindrischen Exzenters 15 herum, wodurch eine einwandfreie Führung und Kraftübertragung zwischen dem Exzenter 15 und dem Schließkörper 3 gewährleistet ist. Das Ventilgehäuse 1 wird wie eine Drosselklappe mit Einlaßsei.te 19 und Auslaßseite 20 mittels Stiftschrauben zwischen den Flanschen der Rohrleitungen befestigt. Natürlich können auch Flansche am Ventilgehäuse selbst angebracht sein'. . '·

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Von der in Figur 1 wiedergegebenen Schließstellung des Ventils ausgehend wird das Ventil durch Drehen der Exzenterwelle 7 im Uhrzeigersinn ( bezogen auf Figur 1) geöffnet. Hierbei beschreibt die Mittellinie 21 des Exzenters 15 einen Kreisbogen, um die Mittellinie 13 der Lagerteile 8 und 9 der.Exzenterwelle und gelangt am Ende des Hubes .in die aus Figur 4 ersichtliche Stellung. Hierbei wird der .Schließkörper 3 einerseits vom Ventilsitz 2 in Richtung der Achse 14 abgehoben und andererseits im • Gegenuhrzeigersinn um,seinen Mittelpunkt 22 gedreht. In Richtung der Achse 14 ist der Schließkörper durch gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses·1 verteilte Rippen 23 geführt. Er kann also seine Lage in radialer Richtung nicht ändern, so daß bei der Drehbewegung des Exzenters und damit der radialen Lageänderung des Exzenters 15 der Schließkörper 3 zwangsläufig im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Zwischen den im gezeigten Ausführungsbeispiel - vgl. Figur 3 - im Abstand von jeweils 90 über den Rohrumfang verteilten Rippen 23 liegen stromlinienförmig gestaltete Taschen 24, deren Abmessungen derart gew.ählt sind., daß ihr Gesamtquerschnitt dem Durchlaßquerschnitt zwischen Ventilsitz 2 und Schließ-" körper 3 bei voll geöffnetem Ventil entspricht. Um den Strömungswiderstand des Ventils so gering wie möglich zu . halten, sind auch die Wandteile des Rohres vor und hinter den Lagerungen der Exzenterwelle stromlinienförmig gestaltet. Aus Figur 1 ist die teilweise gestrichelt eingezeichnete Umrandungslinie 25 der Lagerstelle 26 für den · Wellensfeumpf 8 ersichtlich. In ähnlicher· Weise ist auch die gegenüberliegende Rohrwand im Bereich der Lagerstelle für · . ■ die Betätigungswelle 9 gestaltet, ' ■

Beim öffnen des Ventils bewegt sich der Mittelpunkt 22 des Schließkörpers längs der Rohrachse vom Punkt A zum 'Punkt B. Gleichzeitig bewegt sich, wie bereits erwähnt, der Mittelpunkt 21 des Exzenters längs eines Kreisbogens vom Punkt C

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zum Punkt D, Wie man·sieht, liegt der Punkt C, d.h. der Mittelpunkt des Exzenters, bei geschlossenem Ventil nicht auf der Rohrachse. Das Ventil wird also geschlossen,kurz bevor der Exzenter die Totpunktlage erreicht. Man kann deshalb mit relativ geringen Kräften an der Exzenterwelle 7,das Ventil gegen hohe Differenzdrücke zwischen Einlaß und Auslaß.des Ventilgehäuses geschlossen halten. Die Kugelform des. Schließkörpers.gewährleistet einen günstigen

Strömungsverlauf innerhalb·des Ventils, wodurch die· Begleiterscheinungen der Kavitation weitgehend vermieden werden. Darüber hinaus sind konstruktiver Aufbau und Montage des Ventils denkbar einfach.

Uni der unteren Lagerbacke 18 des Schließkörpers 3 bei der Bewegung von der Schließstellung gemäß Figur 1 in die Offenstellung gemäß Figur 4 das Vorbeigleiten an den (Teilen 8 und 9 der Exzenterwelle 7 im Bereich zwischen dem Exzenter 15' und den Röhrwänden. 10 und 11 zu ermöglichen, ist die untere Backe 18 in diesem Bereich längs der Linie 27 .ausgefräst. Der Endteil 28 dieser Linie dient gleichzeitig als Anschlag zur Hubbegrenzung für den Schließkörper (vgl. Figur 4).

Die Betätigungswelle 9 für den Schließkörper kann von Hand oder auch durch einen elektrischen, pneumatischen oder sonstigen Antrieb verstellt werden. Das Ventil hat aufgrund seines strömungsgünstigen Aufbaus gute Regeleigenschaften..

Claims (13)

Patentansprüche

1. Ventil mit einem rohrförmigen Gehäuse und einem darin gegenüber einem ringförmigen Ventilsitz axial verschiebbaren, zumindest auf der dem Sitz zugewandten- Seite halbkugelförmigen Schließkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen kugelförmig gestaltete Schließkörper .(3) durch Teile (23) μ des Gehäuses (1) verschieb- und drehbar geführt und ■ drehbar auf.dem Exzenter (15) einer sich quer zur_Achsrichtung des Gehäuses erstreckenden Exzenterwelle (7^-) gelagert ist, welche zugleich als Antriebswelle (9) zumindest einseitig durch die Gehäusewand ("11") nach außen ' geführt, ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Exzenter (15) zylindrisch und die Lagerfläche (16) des Schließkörpers (15) entsprechend geformt ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurchgekenn- | ζ e i c h η ,e t, daß eine die Lagerfläche bildende, sich quer zur Sitzfläche erstreckende, zylindrische Bohrung (l6).des Schließkörpers (3) auf der dem Sitz (2) abgewandten Seite offen ist, aber mehr als den halmen Exzenter (15) umfaßt.

4." Ventil nach Anspruch'3, d adurch gekennzeichnet, daß sich .die Bohrung mit ihrer Mantel- " fläche (l6) bis etwa zur Mitte des Schließkörpers (3) erstreckt. · .

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5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Sitz (2) zugewandten Seite des Schließkörpers (3) ein Dichtungsring (4) in den Schließkörper eingelegt· ist.

6. Ventil nach Anspruch 5> dadurch, gekenn--ζ e i c h η e t, daß der'Dichtungsring (4) durch eine kugelsegment- oder pilzförmige Kappe (5) festgehalten ■ ist. . ·. . * '

7· Veritil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekenn ζ e i ohne t, daß zur axialen Führung des Schließkörpers (>) wenigstens drei gleichförmig über den Umfang des Gehäuses verteilte Längsrippen (23) vorgesehen sind.

8. Ventil nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß'der radiale Abstand der Längsrippen (23) dem Innendurchmesser des Gehäuses (1) entspricht und die zwischen den Rippen liegenden Taschen (24) in die Rohrwand hineinragen.

9· Ventil nach Anspruch 7 oder 8, d a d -u r c'h g e kennzeichnet, daß die Längsrippen in Achsrichtung gewunden sind. '

10. Ventil nach einem de.r Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h

g'e k .e η η· ζ e i c~ h η e t, daß der gesamte Querschnitt der zwischen den Längsrippen verbleibenden Taschen gleich oder größer ist, als der Durchflußquerschnitt des geöffneten Ventils im Bereich des Ventilsitzes.

11. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis· 10, d ad u r· c h gekennzeichnet, daß die vor und hinter den Wellenlage'rn- (26) liegenden Teile (25.) der Gehäusewand stromlinienförmig gestaltet sind.

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12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichne t,daß der Ventilsitz durch einen in eine axiale Öffnung (19) des rohrförmigen Gehäuses (1) eingeschraubten Sitzring (2) gebildet .ist.

13. Ventil- nach einem der Ansprüche 1 bis 12,· dadurch gekennzei o' h, η e t, daß sich der Exzenter (15). nur über einen Teil des Rohrdurchmessers erstreckt und seitlich hiervon aus dem Schließkörper (3) Teile (27) ' ausgefräst sind, welche einerseits eine Behinderung des Schließkörpers durch die seitlichen Wellenteile (8,9) der Exzenterwelle (7) vermeiden und andererseits als Anschlag (28) zur Hubbegrenzung dienen.

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