DE1913058C - Ventil mit einem hydraulischen Antrieb zur Drehung des Verschlußteils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf e.n Ven.J mit einem drehbaren Verschlußteil mit einem hydraulischen Antrieb zur Drehung des Verschhißteils, v.sicher ein linear bewegliches Antriebsteil aufweist, das mit dem Verschlußteil über eine Vorrichtung zur Umsetzung der linearen in eine Drehbewegung verbunden ist und mit einer dem Antriebsteil entgegenwirkenden Rückstellfeder zur Rückführung des Verschhißteils bei Nachlassen des Antriebsdruckes.

Ein bekanntes Gerät dieser Art (USA.-Patentschrift 3 207 468) ist so aufgebaut, daß die Rückführung des Verschlußteils mit Hilfe einer Feder und eines Steuerventils erfolgt, welche über eine Leitung und einen Einlaß eine unter Druck stehende Flüssigkeit an die Unterseite der Membran führt. Diese Anordnung ist insgesamt sehr kompliziert aufgebaut; es sind ein Steuerventil und mehrere Magnete sowie eine Anzahl von Druckleitungen erforderlich.

Als Stand der Technik ist weiterhin ein Ventil mit Druckmittelantrieb bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 117 351), bei welchem zusätzliche Mittel zum Lösen des Verschlußstückes von seinem Sitz bei Beginn der Öffnungsbewegung vorgesehen sind. Diese zusätzlichen Mittel bestehen aus einem Hilfskolben und drei kleineren Kolben. Zusätzlich ist ein weiterer Kolben vorgesehen. Damit weist auch dieses bekannte Ventil einen erheblichen baulichen Aufwand auf.

Es ist weiterhin ein Druckmittelantrieb für ein Ventil bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 179 434), welches konstruktiv so aufgebaut ist, daß die Antriebskraft am Ende des Schließhubes vergrößert, bei Beginn des öffnungshubes noch weiter vergrößert und beim restlichen Öffnungshub wieder verkleinert wird. Um diese Wirkungen zu erzielen, sind neben dem Hauptkolben ein Hilfskolben und eine Anzahl von Rückschlagventilen sowie ein Steuerschieber vorgesehen. Auch dieses bekannte Ventil ist damit sehr aufwendig iu*h:iut.

^JJ]£ _der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine sicher Rückstellung, insbesondere bei Überdruck im abzusperrenden Lcitungsten, ermöglicht, und zwar auch dann, wenn die Feder die erforderliche Kraft nicht anbringen kann Diese Rückstellung soll auf einfache Weise be, geringem kosten und konstrukuonsmaßigem Aufwand möülicli sein

Diese -W.ulv wild erfindungsgeniaß dadurch ^ l.ist daß ein mit dem Alitriebsteil /ur Verstärk·.!., der Arbeit der Ruckstellfeder unmittelbar zusamme], wirkender Hilfskolben in einer mit dem Ventilraun: verbundenen Kammer gleitbar ist.

Durch diese spezielle Ausführung ergibt sich de; Vorteil daß die Riickf übung des Verschlußieils m einfacher Weise mit Hilfe des in dem Ventil hen sehenden Druckes betätigt wird. Es ergibt sich emv funktionssichere Vorrichtung, welche das Ventil selbsttätig und zwanuläung in eine geschlossene Stellung bewegt, wobei ein einfacher Aufbau vorhanden

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich au den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung d;irgestell.en Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kugelhahnes mit einem Antrieb gemäß einer Ausführungsform der Hr finlung, zum Teil im Schnitt;

Fig. 2 eine Teilansicht der kurvenbahnförmigen Vorrichtung zur Drehbewegung des Kükens nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht der Lager und Dichtungen

für den Zapfen des Kükens nach Fig. 1, im vergrößerten Maßstab;

F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Dichtungsanordnung des Hilfskolben;

Fig. 5 einen Teilschnitt nach Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 eine Teilansicht einer Verschlußschraube für die den Hilfskolben aufnehmende Bohrung des Kükenzapfens;

F i g. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen einen bekannten Kugelhahn 10 in einem Gehäuse 11 mit einer Eintrittsöffnung 12 und einer Austrittsöflnung Ij, welche mit einer Querbohrung 14 in Verbindung stehen, in weicher ein kugelförmiges Küken 15 drehbar angeordnet ist. Das Küken 15 liegt an Lagerelementen 16 und 17 an, welche durch Federn 18 elastisch gegen das Mittelteil 19 des Kükens 15 gedruckt werden. Die Zapfen 20 und 21 des Kükens sind drehbar in Wälzlagern 22 und 23 gelagert. Das Lager 22 ist in einer Lagerbuchse 24 angeordnet, weiche den unteren, erweiterten Abschnitt 25 der Querbohrung des Gehäuses Il abschließt und sowohl das Einsetzen des Kükens 15 als uui.li die Aufnahme anderer Teile im

Gehäuse ermöglicht In dem Gehäuse sind die Zapfen umgebende Dichtungen 27 und 28 angeordnet, wobei außerdem Schmiervorrichtungen 29 bekannter Art vorgesehen sind. An dem Ende 31 des durch die Buchse 24 hinausragenden Zapfens 20 kann ein Betätigungshebel 30 vorgesehen sein.

Das Küken 15 weist eine Durchtlußbohrung 35 auf, welche mit den Bohrungen 12 und 13 in Verbindung gebracht werden kann und in dieser Stellung durchflossen wird. Sobald das Küken um einen Winkel von 90° in die in F i g. 1 dargestellte Stellung gedreht wird, wird der Durchfluß gesperrt.

Zur Fernbetätigung des Hahnes durch Flüssigkeitsdruck ist ein Antrieb 40 vorgesehen. Dieser besteht .,us einem Antriebsmechanismus 41 und einem Drehüiechanismus 42, wobei der Drehmechanismus eine I mearbewegung in eine Drehbewegung umsetzt.

Der Antriebsmechanismus umfaßt einen Zylinder 4,- mit einem darin gleitbaren Kolben 46. Dichtungs-. ι a 47 und 48 bewirken eine Abdichtuni: /wischen ο η Kolben und der Innenwandung-W ilj, Zylin-,!. ν. Eine Schraubenfeder 50 erstreckt sich längs in ii Ii Zylinder und beaufschlagt die Unterseite 51 des ■!bens einerseits und einen Abschluß- und Verbinmsflaiisch 52 am oberen Lnde des mit dem Zylin-45 über ein Gewinde 53 verbundenen Dreh- :ii. i'hanismus ; ndrerseits. Line Kolbenstange 54 isi ■ i· ji ein (iewinde 55 an dem in der Mitte der Unterle des Kolbens 46 ausgebildeten Ansatz 46« bek,tigt und erstreckt sich in dem Zylinder 45 axial ii.ich unten durch eine Öffnung 56 am oberen Lnde i'i.r Längsbohrung 57 des hülsenförmigen Gehäuses ?K des Drehmechanismus 42. Das hülsenförmige Gej.iusc 58 des Drehmechanismus weist ai¹ seinem linieren Ende einen äußeren Ringllansch 59 mit Bohungen auf, durch welch-: .khrauhen 60 in das Schiehergehäuse 11 einschraubbar sind.

Zur Hrehbewegung des Kükens 15 ist eine längliche Drehhülse 65 drehbar innerhalb der Bohrung 57 des hülsenartigen Gehäuses 58 angeordnet. Der ungre.iit. ^^.^^I^^IA sches TJ'undIdem ^nneren g; _η%

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Bohrung 57 des Gehäuses frei drehbar, wobu ihr oberes Ende in der Bohrung 57 durch die die axiale öffnung 56 an ihrem oberen Ende umgebende innere Ringschulter 56« begrenzt wird A.if ü.ametral ge-

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quer durch die Hülse erstreckenden 70 angeordnet sind, welcher in eine Querbohrui _ eines Verschlußkopfes 72 und in Bohrungen 73 in dem sich nach unten erstreckenden Flansch 74 einer Lagerbuchse 75 eingreift. Am oberen Ende weist die Lagerbuchse eine verengte Bohrung mit einem ringförmigen fnncnflansch 76 auf, welcher einen äußeren, ringförmigen Lagerflansch 77 einer mit dem unteren Ende der Kolbenstange 54 durch einen Halterungsstift 79 verbundenen Schaftverlängeriing 78 überist

tatigung ucs ncm.ι* ~« 6^&->. auf den Kolben

wirkenden Druck in die geschlossene Stellung zu drehen. Dc Arretierstößel bzw. die Arretiervorrichtung 117 ist in einer seitlichen Öffnung 117« mit einer einen Querstift 120 zur Verhinderung eines 65 Verdrehens der Arretiervorrichtung aufweisenden Buchse 119 angeordnet und wird unter dem Druck einer in der seitlichen Öffnung 117« vorgesehenen Feder 118 in Sperreingriff mit den Nuten gehalten

(Fig. 5). Sperrmuttern 121 können auf dem mit Sobald sich die durch das Küken erstreckende Quereinem Gewinde versehenen äußeren Ende des Arrc- bohrung 35 an dem die Austrittsöffnung 17 aufvveitierstößels angeordnet sein, um diesen, nach Wunsch, senden Lagerelement vorbeibewegt hat, so daß der in einer unwirksamen Stellung zu sperren. Hahn geschlossen ist, wirkt der in dieser Quer-Der Kugelhahn wird normalerweise durch den 5 bohrung herrschende Flüssigkeitsdruck noch weiter oberhalb des Kolbens 46 in den Zylinder 45 eingclei- auf den Hilfskolben, um den Betätigungsmechanismus teten Flüssigkeitsdruck in Offenslellung gehalten. So- in seine oberste Stellung zu bewegen. Sobald sich der bald der Druck im Zylinder über die Flüssigkeits- Hahn in seiner in Fi g. 1 dargestellten Schließstellung leitung 10(J gesenkt wird, drückt die Feder 50 den befindet, kann in der Querbohrung 35 und der Boh-Kolben 46 nach oben und bewirkt über den Dreh- io rung 130 immer noch Druck herrschen, wodurch der mechanismus 42 die Bewegung des Kükens in seine Hahn in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird. Schließstellung, wobei die Feder stark genug ist, um Aus vorstehendem geht hervor, daß die Anordunler normalen Umständen das Küken zu drehen. nung des Hilfskolbens ein selbsttätiges Schließen des Dm sicherzustellen, daß das Küken tatsächlich in Schiebers gewährleistet, wenn der Druck in dem sich die Schließstellung bewegt wird, sobald der Druck im 15 durch das Gehäuse erstreckenden Durchströmkanal Zylinder oberhalb des Kolbens 46 nachläßt, ist in einen vorbestimmten Wert übersteigt, der durch Redem Zapfen 21 eine Kammer 130 ausgebildet, welche gulicrung des in dem Raum 49a bzw. 249« herran ihrem unteren F.ndc eine mit der Bohrung 35 des sehenden und auf den Kolben 46 bzw. die Membran Mittelteils 19 in Verbindung stehende, verengte tin- 246 wirkenden Flüssigkeilsdruck bestimmbar ist. Uittsöffnung 131 aufweist. Sobald sich das Küken in 20 Wenn also der im Durchströmkanal herrschende und seiner OfTcnstellung befindet, kann der in der Quer- das untere Ende des Hilfskolbens 140 beaufschlabohrung 35 herrschende Flüssigkeitsdruck nach innen gendc Druck stark genug ist, um in Zusammcnwirdurch die Eintrittsöffnung 131 in die Kammer 130 kung mit den Federn 50 bzw. 250 die auf den Kolben des Zapfens 21 eindringen und auf den Hilfskolben bzv. die Membran wirkende Kraft des Druckes de·. 140 einwirken, welcher längs in der Kammer 130 25 Betriebsmediums zu überwinden, drückt der HiIf^- gleitbar ist und sich nach oben über die Kammer kolben den Betätigungsmechanismus nach oben, wohinaus erstreck! und das untere Ende 72 λ des Ver- durch der Hahn in seine Schließstellung gedreht wird, schlußkopfes 72 beaufschlagt. Eine Diehtungsanord- Die crfindunpsgemäße Vorrichtung läßt sich für nung 145 ist in einer äußeren Ringnut 146 am unteren jede Art Ventil mit einem drehbaren Verschiußteii Ende des Hilfskolbens 140 zur Abdichtung zwischen 30 verwenden.

dem Kolben und der Wandung 147 der Kammer 130 Der obere Bereich 130a der den Hilfskolben aufvorgesehen (Fig. 4). Die Dichtung 145 kann aus nehmenden Kammer 130 des Zapfens 21 ist erweitert O-Ringen oder anderen Dichtungselementen be- und mit Gewindegängen 160 ausgebildet, wobei eine stehen; vorzugsweise besteht sie aus einem Kunst- Schraube 161 in die Kammer 130 einschraubbar ist Stoffdichtungsring 150 aus reibungsarmem Material 35 um sie zu schließen, falls der Hahn ohne die beiz. B. »Teflon«) und trägt einen verstärkten Halte- zeichnete Vorrichtung gebraucht werden sollte. Die ring 151 (z.B. aus »Teflon«), der ebenfalls zwischen Schraube 161 weist hierbei nach Fig. 6 einen Gedem Hilfskolben und der Bohrungswandung 147 im windeschaft 162 mit einem verengten zylindrischen Zapfen abdichtet. Ein T-förmiger, elastischer Dich- Abschnitt 163 auf, in dessen äußerer Ringflanschnut tiingsspreizring 155 (z.B. aus »Neopren«) ist mit einem 40 zur Abdichtung der Kammer 130 ein Dichtungsring Paar Kunststoffgleitringen 156 (z. B. aus »Teflon« 164 angeordnet ist, um ein Entweichen des Flüssigoder verstärktem »Teflon«) versehen. Der Ring 155 keitsdruckes zu verhindern. In der Wandung des Zap gewährleistet, daß die reibungsarmen Ringe 150,151 fens ist oberhalb der inneren Ringschulter 166 eine bei hohem Druck in ihrer Dichtungsstellung verblei- seitliche Abzugsöffnung 165 am unteren Ende do ben und ermöglicht dennoch eine gewisse Elastizität 45 erweiterten Abschnittes 130a der Kammer 130 au¹· für die Abdichtung bei niedrigem Druck. gebildet, um ein Senken bzw. Ausgleiche; des in de

Wenn der in dem Zylinder 45 über dem Kolben 46 Kammer 130 herrschenden Druckes zu ermögliche

herrschende Flüssigkeitsdruck über die Flüssigkeits- wenn die Schraube 161 entfernt werden soll,

leitung 100 oder das Überdruckventil 105 gesenkt Der Hahn ist also von manuellem auf selbsttätiger

! wird und die Feder nicht stark genug sein sollte, den 50 Betrieb umstellbar.

{ Drehmechanismus 42 derart zu bewegen, daß das In F i g. 7 ist ein abgewandelter Antrieb 240 dar

{ Küken 15 nur durch die Kraft der Feder in Schließ- gestellt, wobei der Antriebsmechanismus 241 mi

stellung gedreht wird. z. B. wenn über dem Hahn einer Membran 246 ausgebildet ist. Die Stange 254 is

* großer Druck herrscht, dann dringt der in der Ge- mit der Membranträgcrplatte 251 verbunden, um

häusebohrung und der sich durch das Mittelteil 19 55 eine Feder 250 stützt sich gegen die Unterseite de

erstreckenden Querbohrung 35 herrschende Flüssig- Platte 251 und die Oberfläche des unteren Fußteil¹

keitsdruck in die den Hilfskolben aufnehmende Kam- 245 b des Gehäuses 245 ab. Die Kappe 245 a de

mcr 130 ein und wirkt auf das untere Ende des Hilfs- Gehäuses ist lösbar mit dem unteren Fußteil 245 i

Kolbens 140, um ihn in Längsrichtung nach oben zu über ein U-förmiges, ringartiges Befestigungselemen

bewegen (Fig. 1), so daß das obere Ende des Hilfs- 00 248 verbunden, welches die Kappe 245a an da

kolbens das untere Ende 72 α des Verschlußkopfes 72 obere, geflanschte Ende des unteren Gehäuseteil

beaufschlagt und die Kolbenstange, das Kopfstück 245 i» festklemmt und den sich erweiternden ä'ißerei

und den dRmit verbundenen Bolzen 70 in dem Ge- Teil 247 der Membran 246 zwischen der Kappe un<

häuse 58 nach oben bewegt. Diese Bewegung nach dem unteren Bereich des Gehäuses in dichtender An

oben l:»3t die Kugel- bzw. Rollenlager 90 längs der 65 lage gegen die Kappe festlegt. Der Flüssigkeitsdrucl

Kurvcnsthlit/e gleiten und bewirkt eine Drehung des wird durch eine Flüssigkeitsleitung 300 eingeleitet

Dremnechanismus bzw. der Drehhülsc 65 und damit welche mit einem in eine Öffnung 302 in der Kapp

die Bewegung des Kükens in seine Schließstellung. eingeschraubten Stutzen 301 verbunden ist. Hin Ab

standsring 304 ist an dem inneren Mittelteil der Kappe angebracht und begrenzt die Aufwärtsbewegung der Trägerplatte 251 und der Membran 246 zur Einlaßöffnung 302 und zum Stutzen 301. Das Membrangehäuse 240 ist mittels Schrauben 253 an der äußeren, ringförmigen, geflanschten Platte 252 am oberen Ende des hülsenförmigen Gehäuses 258 des Drehmechanismus 242 befestigt.

Der Hahn 10 und andere Teile des Antriebs 240 sind mit denen der ersten Ausführungsform identisch und mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Die Ar-

beitsweise der Vorrichtung ist ebenfalls die gleiche, mit der Ausnahme, daß der Flüssigkeitsdruck" über die Leitung 300 in den Raum 249 a des Kappenteils 245 a des Membrangehäuses eingeleitet wird und auf die Membran 246 wirkt, sie gegen die Platte 251 drückt und damit die Stange 254 nach unten bewegt und den Drehmechanismus 24^ zur Drehung des kugelartigen Verschlußteils in Drehung versetzt. Die Feder 250 bewegt die Platte 251 und die Membran ίο 246 nach oben, sobald der Druck in dem Raum 249c im Kappenteil 245 a des Gehäuses nachläßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 913 058 Patentansprüche:

1. Ventil mit einem dehbaren Verschlußteil mit einem hydraulischen Antrieb zur Drehung des Verschlußteils, welcher ein linear bewegbares Antriebsteil aufweist, das mit dem Verschlußteil über eine Vorrichtung zur Umsetzung der linearen in eine Drehbewegung verbunden ist, und mit einer dem Antriebsteil entgegenwirkenden Rückstellfeder zur Rückführung des Verschlußteils bei Nachlassen des Antriebsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Antriebsteil (46, 246) zur Verstärkung der Arbeit der Rückstellfeder (SO, 250) unmittelbar zusammenwirkender Hilfskolben (140) in einer mit dem Ventilraum verbundenen Kammer (130) gleitbar ist.

2. Ventil nach .^Λ ι spriich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (130) in einem Zapfen (21) des Verschhißteils angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (130) über eine verengte Eintrittsöffnung (131) mit dem Veutilraum verbunden ist.

Es ist weiterhin ein Hahn bekannt (USA.-Patentschrift 654009), welcher in Abhängigkeit von einer Drucksteigerung in der angeschlossenen Leitung versteTlbar Sf Sese Verstellung erfolgt über einen Hilfskolben, dessen Kolbenstange eine Zahnstange aufweht welche mit einem Zahnrad zusammenwirkt. Zur Verstellung des Hahnes bedarf es hierbei eines frhebiichin Drives im Hilfskolben so daß diese bekannte Anordnung insgesamt nur auf große Drucke