DE1808764C - Ventil, insbesondere Regelventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein stellbaren Durchflußquerschnitt freigibt Der ErFm-Regelveritil, ipit einem im wesentlichen kugelförmig dung liegt außer der gewünschten Vermeidung der gestalteten Verschlußstück, welches durch wenigstens den bekannten Ventilen anhaftenden Nachteile ferner drei gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilt die Aufgabe zugrunde, zwecks Vermeidung hoher

angeordneten Längsrippen gegenüber einem ringför- 5 Antriebskräfte das Ventil derart auszubilden, daß

migen Ventilsitz verschieb- und drehbar geführt ist. auch bei großen Nennweiten und hohen Drücken die Bei einem aus der USA.-Patentschrift 1 918 544 Strömung im Ventil symmetrisch ist. Darüber hinaus

bekannten Rückschlagventil ist eine als Verschluß- soll der gesamte Aufbau des Ventils möglichst ein-

stück dienende Kugel durch vier gleichmäßig über fach und robust sein.

den Gehäuseumfang verteilt angeordnete Lüngsrippen io Bei einem Ventil der eingangs genannten Art löst geführt und kann im Bedarfsfall mit Hilfe eines ab- die. Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß gedichtet durch einedem Ventilsitz gegenüberliegende das Gehäuse die Form eines zylindrischen Rohres mit Wand geführten Stößels gegen den Ventilsitz ge- fluchtendem Ein- und Auslaß hat und das Verdrücktwerden, schlußstück eine exzentrische, sich im Betrieb par-Die französische Patentschrift 3 373 939 zeigt einen 15 allel zur Sitzfläche erstreckende zylindrische Bohrung Wasserhahn mit einer Kugel als Verschlußstück, aufweist, in welche der ebenfalls zylindrische Exzenwelche durch den Strömungsdruck des Wassers in ter einer sich quer zur Gehäuselängsachse erstreckendie Schließstellung bewegt wird und mittels einer den Exzenterwelle formschlüssig eingreift, wobei die Exzenterwelle, die zugleich als Antriebswelle aus dem Exzenterwelle zugleich als Antriebswelle zur DurchGehäuse des Wasserhahns herausragt, vom Ventil- ao flußregelung abgedichtet zumindest einseitig durch sitz weggedrückt und hierdurch der Wasserhahn ge- die Gehäusewand nach außen ragt,
öffnet werden kann. Beim Drehen des Exzenters wird das Verschluß-Aus der deutschen Auslegeschrift 1 189 342 ist ein stück nicht nur axial vom Ventilsitz weggezogen bzw. Ventil mit einem rohrförmigen Gehäuse und einem in Richtung auf den Ventilsitz bewegt, sondern es darin gegenüber einem ringförmigen Ventilsitz axial as dreht sich gleichzeitig um eine quer zur Rohrachse verschiebbaren Verschlußstück bekannt, welches aus liegende Achse. Durch die kugelförmige Gestaltung zwei halbkugelförmigen Schalen und einem zylindri- des Verschlußstücks und seine Führung in Achsschen Mittelteil besteht. richtung wird dabei die völlig symmetrische Anströ-Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift mung des Verschlußstücks über den gesamten Hub 1 127 674 ein Ventil mit einem tropfenförmigen Ver- 30 beibehalten.

schlußstück bekannt, welches an einem zugleich der Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben Verstellung des Verschlußstücks dienenden Schwenk- sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird arm gelenkig fest aufgehängt ist. Das Verschlußstück im folgenden an Hand eines in den Zeichnungen darist mit sich gegenüberliegenden in Achsrichtung er- gestellten Ausführungsbeispiels erläutert Hierin zeigt streckenden Führungsflossen versehen, welche durch 35 F i g. 1 einen Schnitt durch das Ventil längs der den ringförmigen Ventilsitz hindurchragen und Achse des rohrförmigen Ventilgehäuses und senkzwecks unverdrehbarer Führung des Verschlußstücks recht der Exzenterwelle,

in sich längs der Achse des rohrförmigen Gehäuses F i g. 2 einen hierzu orthogonalen Schnitt längs der

erstreckenden Rinnen entlanggleiten. Eine solche An- SchnittlinieH-II in Fig. 1, ebenfalls bei geschlosse-

ordnung hat den Nachteil, daß wegen der unverdreh- 40 nem Ventil,

baren Führung in Achsrichtung der Schwenkarm zum F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie ΠΙ-ΠΙ in

öffnen und Schließen des Ventils nur geringe Winkel- F i g. 1 durch das Ventilgehäuse und

bewegungen ausführen kann, in deren Bereich die F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung

Bewegung der Befestigungsstelle zwischen Schwenk- des geöffneten Ventils.

arm und Verschlußstück noch als angenähert gerad- 45 In das im wesentlichen rohrförmige Ventillinig angesehen werden kann. gehäuse 1 ist am einen Ende ein Sitzring 2 einge-Schließlich ist noch aus der deutschen Patent- schraubt, welcher mit dem kugelförmigen Verschlußschrift 624 406 ein Mehrwegeventil mit einem kugel- stück 3 zusammenarbeitet. Auf der dem Sitz zugeförmigen Verschlußstück bekannt, das mit einer zen- wandten Seite kann in eine umlaufende Nut des Vertralen Achsbohrung auf einem an einer Betätigungs- 50 schlußstucks ein Dichtungsring 4 eingelegt sein, welwelle exzentrisch angeordneten Bolzen frei drehbar eher durch eine pilzförmige Kappe 5 in seiner Lage gelagert ist. Das Verschlußstück führt hier dem Ex- festgehalten wird. Die Kappe 5 ist mittels Schrauzenter folgend eine Schwenkbewegung aus, wodurch ben 6 am Verschlußstück 3 befestigt. Sowohl die seine Anströmung unsymmetrisch wird und sich diese Kappe 5 als auch der Dichtungsring 4 ergänzen das Konstruktion deshalb nur für Ventile kleiner Nenn- 55 Verschlußstück 3 auf der dem Sitz zugewandten Seite weiten und für geringe Drücke eignet. Bei großen zur Kugelform. Wird keine Weichdichtung benötigt, Nennweiten und Drücken würden die unsymmetrisch so kann das Verschlußstück 3 einstückig, kugelförmig auf das Verschlußstück einwirkenden Kräfte des strö- ausgebildet sein, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist.
menden Mediums relativ hohe Gegenkräfte des An- Eine Exzenterwelle 7 ist mit ihren Lagerteilen 8 triebs erfordern, um das Ventil in einer bestimmten 60 und 9 in zylindrische Bohrungen der in die Ge-Lagc zu halten. häuseseiterrvände 10 bzw. eingesetzten Lagergehäuse Bei diesen bekannten Ventilen handelt es sich nicht 12 und 26 gelagert. In den Lagergehäusen können um Regelventile, so daß dort auch nicht das Erfor- die Lagerbuchsen 30 und 31 angeordnet sein. Die dernis in Erscheinung tritt, daß das Verschlußstück Bohrung in dem Lagerhäuse 26 kann als Sackloch eine durch die jeweilige Stellung des Antriebes genau 65 ausgebildet sein und nimmt den Wcllenstumpf 8 auf. difinierte und von Schwankungen des Ströniungs- In die Bohrung in der gegenüberliegenden Wand 11 druckes im Ventil unabhängige Lage einnimmt und ist ein Lagergehäuse 12 eingesetzt, welches an seiner somit einen definierten und mittels des Antriebes ein- Außenseite mit geeigneten Dichtungsmitteln, bei-

spielsweise einer Stopfbuchse oder Manschettendichtung für die Abdichtung der durch das Gehäuse 12 nach außen geführten Betätiguugswelle 9 sorgt Auch zwischen den Lagergehäusen 12 und 26 und den Gehäusewänden 11 und 1· sorgen Dichtungen 32 und 33 für einen druckdichten Abschluß.

Die Mittellinie 13 der Lagerteile 8 und 9 der Exzenterwelle? schneidet bzw. kreuzt die Mittellinie 14 des rohrförmigen Gehäuses im rechten Winkel. Der vom mittleren Teil der Exzenterwelle getragene Exzenter 15 hat die Form eines Zylinders und liegt in der entsprechend geformten Querbohrung 16 des kugelförmigen Verschlußstücks 3. Das Verschlußstück 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 ikm Verschlußstück 3 gewährleistet ist. Das Ventilgehäuse 1 wird wie eine Drosselklappe mit Einlaß-.-:te 19 und Auslaßseite 20 mittels Stiftschrauben ao /wischen den Flanschen der Rohrleitungen befestigt. Natürlich können auch Flansche am Ventilgehäuse selbst angebracht sein.

Von der in F i g. 1 wiedergegebenen Schließstellung des Ventils ausgehend wird das Ventil durch »5 Drehen der Exzenterwelle 7 im Uhrzeigersinn (bezogen auf Fig. 1) geöffnet Hierbei beschreibt dLj 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 Fig.4 ersichtliche Stellung. Hierbei wird das Verschlußstück 3 einerseits vom Ventilsitz 2 in Richtung der Achse 14 abgehoben und andererseits im Gegenuhrzeigersinu um seinen Mittelpunkt 22 gedreht In Richtung der Achse 14 ist das Verschlußstück durch gleichmäßig über den Umfang des Gehäuses 1 verteilte Rippen 23 geführt Es kann also seine Lage in radialer Richtung nicht ändern, so daß bei der Drehbewegung des Exzenters und damit der radialen Lageänderung des Exzenters 15 das Verschlußstück 3 zwangläufig im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Zwischen den im gezeigten Ausführungsbeispiel — vgl. F i g. 3 — im Abstand von jeweils 90° über den Rohrumfang verteilten Rippen 23 liegen stromlinienförmig gestaltete Taschen 24, deren Abmessun gen derart gewählt sind, daß ihr Gesamtquerschnitt dem Durchlaßquerschnitt zwischen Ventilsitz 2 und Schließkörper 3 bei voll geöffnetem Ventil entspricht. Um den Strömungswiderstand des Ventils so gering wie möglich zu halten, sind auch die Wandteile des so Rohres vor und hinter den Lagerungen der Exzenterwelle stromlinienförmig gestaltet Aus F i g. 1 ist die teilweise gestrichelt eingezeichnete Umrandungslinie 25 der Lagerstelle 26 für den Wellenstumpf 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 Verschlußstucks längs der Rohrachse vom Punkt Λ zum Punkt B. Gleichzeitig bewegt sich, wie bereits erwähnt, der Mittelpunkt 21 des Exzenters längs eines Kreisbogens vom Punkte zum Punkt D. Wie man sieht, lieg): 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 holm Differenzdrücke zwischen Einlaß und AusJaß des Ventilgehäuses geschlossen halten. Die Kugelform des Verschlußstücks 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.

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

Die Betätigungswelle 9 für das Verschlußstück kann von Hand oder auch durch einen elektrischen, pneumatischen oder sonstigen Antrieb verstellt werden. Das Ventil hat auf Grund seines strömungsgünstigen Aufbaus gute Regeleigenschaften.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ventil, insbesondere Regulierventil, mit einem im wesentlichen kugelförmig gestalteten Verschlußstück, welches durch wenigstens drei gleichmäßig über den Gehäuseumfang verteilt angeordneten Längsrippen gegenüber einem ringförmigen Ventilsitz verschieb- und drehbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) die Form eines zylindrischen Rohres mit fluchtendem Ein- und Auslaß (19, 20) hat und das Verschlußstück (3) eine exzentrische, sich im Betrieb parallel zur Sitzfläche (2) erstreckende zylindrische Bohrung (16) aufweist, in welche der ebenfalls zylindrische Exzenter (15) einer sich quer zur Gehäuselängsachse (14) erstreckenden Exzenterwelle (7) formschlüssig eingreift, wobei die Exzenterwelle zugleich als Antriebswelle (9) zur Durchflußregelung abgedichtet zumindest einseitig durch die Gehäusewand (11) nach außen ragt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Bohrung (16) des Verschlußstücks (3) auf der dem Sitz (2) abgewandten Seite offen ist, aber mehr als den halben Umfang des Exzenters (15) umfaßt

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung mit ihrer Mantelfläche (16) bis etwa zur Mitte des Verschlußstücks (3) erstreckt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Sitz (2) zugewandten Seite des VerschhiBstücks (3) ein Dichtungsring (4) in das Verschlußstück eingelegt ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (4) durch eine kugelsegment- oder pilzförmige Kappe (S) festgehalten ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, 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.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die vor und hinter den Wcllenlagern (26) liegenden Teile (25) der Gchiiusewand stromlinienförmig gestaltet sind.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Exzenter (15) nur über einen Teil des Rohrdurchmessers erstreckt und seitlich hiervon aus dem Verschlußstück (3) Teile (27) ausgcfräsl sind, welche einerseits eine Beliinderung des Verschliißstücks durch die seitlichen Wellenteile (8, 9) der Exzenterwelle (7) vermeiden und andererseits als Anschlag (28) zur Hubbegrenzung dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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