DE1961248B2 - Hubventil mit kugelförmigem Ventilverschlußstück - Google Patents
Hubventil mit kugelförmigem VentilverschlußstückInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hubventil mit kugelförmigem Ventilverschlußstück und mit einem das Verschlußstück
tragenden, mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Führungsstück.
Es sind Hubventile bekannt, bei denen das Ventilverschlußstück durch eine Schraubenfeder auf den
Ventilsitz gedruckt wird. Das eine Ende der Schraubenfeder greift an dem Verschlußstück an, während
das andere Ende an dem mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Führungsstück angreift. Da die
Axialbeweglichkeit der Ventilfeder nicht beschränkt werden soll, weisen die Hubventile ein Spiel zwischen
der Mantelfläche der Feder und der Innenfläche des Ventilgehäuses auf, um einen Reibungseingriff zwischen ihnen zu vermeiden. Da die Schraubenfedern
quer zur Achsenrichtung instabil sind, ist es möglich, daß das Ventilverschlußstück nach einem
Abheben von dem Ventilsitz unter dem Einfluß des Druckmittels sich in Querrichtung verschieben kann.
Das Ausmaß dieser Bewegung kann sogar durch die Feder verstärkt werden, weil es äußerst schwierig ist,
die Enden einer Schraubenfeder durch Schleifen mit parallelen Endflächen zu versehen. Schräge Endflächen
aber üben eine Kraft in Querrichtung aus.
Bei Verschiebung des Ventilverschlußstückes aus seiner axialen Lage heraus bauen sich an dem Verschlußstück
Druckdifferenzen auf, die zu einem Schlagen und einem übermäßigen Verschleiß der
Verschlußstücke führen.
Es sind Hubventile bekannt, bei denen ein Schlagen des Ventilverschlußstückes nicht auftreten kann,
weil es in einer besonderen Führung gelagert ist. Bei solchen Führungen werden die Kosten für das Ventil
erheblich vergrößert, da enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Außerdem findet dann ein Reibungseingriff
zwischen der Führung und dem Ventil-
3 4
glied statt, was zu einem erhöhten Verschleiß führt Seite der anderen Feder gegenüberliegt. Die Außen-
(britische Patentschriften 668 055 und 764 006). ränder der Federn weisen kreisringförmige ebeue
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Flächen 50 bzw. 52 auf, damit eine hinreichend
ein relativ einfaches und wenig kostspieliges Ventil große Kontaktfläche zwischen ihnen erreicht wird,
zu schaffen, das die obenerwähnten Mangel bekann- 5 um Berührstellen hoher Spannung zu vermeiden und
ter Hubventile nicht aufweist. um einen Reibungseingriff aufzubauen, der ein glei-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen tendes Verschieben der Federn gegeneinander ver-
dem Verschlußstück und dem Führungsstück ein ent- hindert. Der Querschnitt des mittleren Bohrungsab-
gegengesetzt konisches Tellerfederpaar vorgesehen schnittes 24, der die Tellerfedern aufnimmt, ist so
ist. ίο bemessen, daß die Außenränder der Federn nicht auf
Bei Betätigung des erfindungsgemäßen Ventils der Innenwand der Bohrung aufsitzen, wenn sie vollbewegt sich das Teilerfederpaar erheblich weniger in ständig zusammengedrückt werden. Der Federabseitlicher
Richtung als die bekannten Schraubenfe- stützteil 48 weist eine konische Ausnehmung 54 zur
dem. Auf diese Weise ist die Axialbewegung des Aufnahme der Kugel 42 auf. Die Kegelfläche der
Ventilverschlußstückes im wesentlichen reibungsfrei, 15 Ausnehmung 54 liegt über einer erheblichen Teild.
h. zwischen den sich bewegenden Teilen und den fläche der Kugel 42, so daß eine hinreichende Beortsfesten
Teilen des erfindungsgemäihn Ventils tritt rührfläche zwischen den beiden Bauteilen gewährleibei
Betätigung desselben keinerlei Reibung auf. Ein stet ist. Der Federabstützteil weist einen Vorsprung
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Durch- 56 kleineren Durchmessers auf, der sich unter Paßfluß-Druckcharakteristik
des erfindungsgemäßen 20 sitz in die öffnung der unteren konischen Feder 46
Ventils sehr genau festgelegt werden kann, indem hineinerstreckt. Auf diese Weise wird die Spannung
Tellerfedern verschiedener Federungscharakteristik der Federn 44 und 46 auf die Kugel 42 allein durch
benutzt werden, die zur gewünschten Durchlaßcha- den Federabstützteil 48 übertragen,
rakteristik führen. Bei Verwendung eines weiteren Die Vorspannung der Federn 44 und 46, die die Tellerfederpaares kann die Durchlaßcharakteristik as Schließkraft der Kugel 42 bestimmt, wird durch ein natürlich noch genauer bestimmt werden. verstellbares Führungsstück 58 eingestellt. Das Füh-
rakteristik führen. Bei Verwendung eines weiteren Die Vorspannung der Federn 44 und 46, die die Tellerfederpaares kann die Durchlaßcharakteristik as Schließkraft der Kugel 42 bestimmt, wird durch ein natürlich noch genauer bestimmt werden. verstellbares Führungsstück 58 eingestellt. Das Füh-
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß das rungsstück 58 weist einen vergrößerten Kopf 60 auf,
erfindungsgemäße Hubventil bei gegebenen Abmes- der gleitbar in dem Bohrungsabschnitt 24 gelagert
sungen eine größere Durchflußkapazität aufweist als ist. Der Kopf 60 weist eine mit der Kugel 42 axial
viele der herkömmlichen Hubventile. 30 fluchtende konische Ausnehmung auf, die einen zu-
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Außen- sätzlichen Bewegungsspielraum für die Kugel bildet,
ränder der Federn mit kreisringförmigen ebenen Flä- Der Kopf 60 weist auf seiner der Kugel 42 zuge-
chen versehen sind, die zur Halterung der Federn in wandten Stirnfläche einen Vorsprung 64 auf, der sich
fluchtender Lage in Reibungseingriff stehen. unter Paßsitz in die öffnung der oberen konischen
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden 35 Feder 84 hineinerstreckt. Auf der anderen Stirnseite
nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. des Kopfes 60 erstreckt sich ein Zapfen 66 mit einem
Es zeigt Gewindeendabschnitt 68 in die Gewindebohrung 26
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausfüh- hinein. Der Durchmesser des Zapfens 66 ist wesent-
rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hubventils, lieh kleiner als der Durchmesser der Bohrung 26.
Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 40 Der Gewindeendabschnitt68 des Zapfens66 greift in
durch das in F i g. 1 gezeigte Hubventil, eine Gewindebohrung 72 eines Stellgliedes 70 ein.
F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus- Das Stellglied 70 weist ein Außengewinde auf, damit
führungsform des erfindungsgemäßen Hubventils, es in die Gewindebohrung 26 eingeschraubt werden
F i g. 4 einsn Querschnitt entlang der Linie 4-4 kann. Das Außengewinde des Stellglieds 70 und die
von F i g. 3, 45 Gewindebohrung 26 einerseits und die Gewindeboh-
Fig.5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-S rung 72 und der Gewindeabschnitt 68 des Zapfens
von F i g. 3. 66 andererseits weisen geringfügig verschiedene
In den F i g. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungs- Ganghöhen bei gleichem Drehsinn auf, um infolge
beispiel 10 des erfindungsgemäßen Hubventils ge- der differenziellen Ganghöhe eine Feineinstellung
zeigt, das ein Gehäuse 12, ein Ventilsitzteil 14 und 50 der Axiallage des einstellbaren Führungsstückes 58
eine Endplatte 15 aufweist. Das Gehäuse 12 hat eine und damit der Vorbelastung der Feder 44 und 46 zu
durchgehende stufenförmige Bohrung 18 mit einem ermöglichen, wodurch wiederum der Druck bestimmt
weiten Abschnitt 20 am unteren Ende und einem un- wird, bei dem sich das Ventil öffnet. Ein an dem
ter Ausbildung einer Schulter 22 daran anschließen- Kopf 60 des Führungsstückes 58 befestigter Stift 76
den engeren Abschnitt 24. An die Bohrung 18 55 erstreckt sich gleitbar durch eine Bohrung 78 im obe-
schließt sich eine Gewindebohrung 26 kleineren ren Ende des Gehäuses 12, um bei Drehung des
Durchmessers an. Der Ventilsitzteil 14 liegt in dem Stellglieds 70 eine Drehung des Führungsstückes zu
vergrößerten Abschnitt 20 an der Schulter 22 und verhindern.
weist eine durchgehende Einlaßöffnung 33 auf, deren Der Kopf 60 des Führungsstückes 58 hat eine
obere Kante einen kreisförmigen Ventilsitz 34 bildet. 60 diametral verlaufende Nut 57, die sich zur Schaffung
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das einer Strömungsmittelverbindung von dem Außen-Ventilverschlußstück
eine Kugel 42. Die Kugel 42 umfang des Kopfes bis zu der Ausnehmung 61 erkann auf dem Ventilsitz 34 aufsitzen und wird auf streckt, damit der Raum zwischen den Tellerfedern
ihm durch ein Paar entgegengesetzt konischer Teller- 44 und 46 in druckausgleichender Strömungsmittelfedern
44 und 46 gehalten, die auf die Kugel 42 über 65 verbindung mit dem Rest des Bohrungsabschnittes
ein Federabstützteil 48 wirken. Die Federn 44 und 24 gebracht werden kann.
46 liegen mit ihren Stirnseiten derart aufeinander, Weist das an der Eingangsbohrung 33 anstehende
daß die konkave Seite der einen Feder der konkaven Strömungsmittel einen hinreichend hohen Druck auf,
um die durch die Lage des Führungsstücks 58 bestimmte
Kraft der Federn 44 und 46 zu überwinden, wird die Kugel 42 von dem Ventilsitz 34 abgehoben,
so daß das Strömungsmittel zu dem Auslaßkanal 36 strömen kann. Dabei wird die Kugel in axial fluchtender
Lage mit dem Ventilsitz 34 durch den Federabstützteil 48 gehalten. Die Federn 44 und 46 ermöglichen
nur eine Bewegung längs der Achse des Ventils 12.
Das in den F i g. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel
110 des erfindungsgemäßen Hubventils weist ein Gehäuse 112 mit einem Ventilsitzteil 114
auf. Im Gehäuse ist eine stufenförmige erste Bohrung 118 mit einem ersten weiteren Bohrungsabschnitt
120 und einem zweiten engeren Bohrungsabschnitt 122 ausgebildet. Der zweite Abschnitt 122 steht mit
einer zweiten Bohrung 124 in Verbindung, die sich in dem Gehäuse im wesentlichen quer zu der Bohrung
118 erstreckt und an ihrem Ende mit einem innengewinde 126 versehen ist. Das Ventilsitzteil 114 ist am ao
an der Bohrung 124 abgewandten Ende der Bohrung 118 angeordnet und weist eine durchgehende Einlaßöffnung
133 auf, deren oberes Ende einen kreisförmigen Ventilsitz bildet. Die Bohrung 118 ist mit
einem Auslaßkanal 136 verbunden. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist auch hier das Ventilverschlußstück
eine Kugel 142. Die Kugel 142 kann auf dem Ventilsitz 134 aufsitzen und wird auf ihm durch
ein Paar entgegengesetzt konischer Tellerfedern 144 und 146 gehalten, die auf die Kugel über ein Federabstützteil
148 wirken. Auch hier sind die Außenränder der Federn zu dem obengenannten Zweck mit
kreisringförmigen ebenen Flächen 150 bzw. 152 versehen. Die Tellerfedern haben genügend Spielraum
in dem Bohrungsabschnitt 120. Auch ist der Federabstützteil 148 mit einer konischen Ausnehmung 154
versehen.
Die Vorspannung der Federn 144 und 146 wird durch die Lage eines verstellbaren Stößels 158 in der
Bohrung 124 bestimmt. Der Stößel 158 weist einen Nocken 160 mit einer abgeschrägten Nockenfläche
162 auf, die einer bogenförmig gekrümmten Nockenfiäche 164 auf einem Führungsbiück 166 zugekehrt
ist. Das Führungsstück 166 ist in der Bohrung 122 angeordnet und weist auf seiner der Kugel 142 zugewandten
Seite einen Vorsprung 168 auf, der sich unter Paßsitz in die Öffnung der benachbarten Tellerfeder
144 hineinerstreckt. Auch der Federabstützteil 148 arbeitet in der beim ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Weise mit dem Tellerfederpaar so zusammen. Zwischen dem Innenraum der Federn
und der Bohrung 118 wird über mehrere L-förmige Nuten 169 in dem Führungsstück 166 eine druckausgleichende
Strömungsmittelverbindung aufgebaut (Fig. 4). Das Führungsstück 116 weist zwei mit
Abstand angeordnete Vorsprünge 170 auf, die zwischen sich einen Schlitz zur Aufnahme des Nockens
160 bilden. Dadurch wird eine Drehung sowohl des Führungsstückes 166 als auch des mit dem Nocken
160 verbundenen Stößels 158 verhindert, so daß eine beachtliche Genauigkeit der Ventileinstellung erreicht
wird, ohne daß die Nockenfläche 164 auf dem Führungsstück und die schräge Nockenfläche 163
auf dem Nocken 160 vollendet geformt oder besonders aufeinander ausgerichtet werden müssen. Am
Ende des Stößels 158 (s. F i g. 5) ist ein Querschlitz 178 mit einem zylindrischen Endabschnitt und direkt
an seinem Ende eine ähnlich geformte öffnung 180 vorgesehen, die zusammen einen Halteflansch 182
bestimmen. In diesen Schlitz 178 kann ein zylindrischer Ansatz 184 eingeführt und mit dem Flansch
182 in Eingriff gebracht werden, der am unteren Ende einer Stellschraube 186 angeordnet ist. Der
Ansatz 184 ist mit der Stellschraube 168 durch einen dünnen zylindrischen Abschnitt 188 verbunden, dessen
Länge im wesentlichen gleich der Breite des Flansches 182 ist. Durch das Untergreifen des Ansatzes
184 unter den Flansch 182 folgt der Stößel 158 einer Axialbewegung der Schraube 186. Ein minimales
Spiel ist zwischen den Teilen vorgesehen, so daß die Stellschraube gegenüber dem Stößel 158 gedreht
werden kann, der selbst durch das Führungsstück 166 gegen Drehung gesichert wird. In einer gewünschten
Einstellung wird die Stellschraube 186 durch eine Gegenmutter 192 gesichtert. Da das Führungsstück
166 den Bohrungsabschnitt 122 ausfüllt ist zwischen dem Bohrungsabschnitt 120 und der
Bohrung 124 'm Gehäuse ein Kanal 190 vorgesehen, um einen Druckausgleich zwischen den beiden Enden
des Führungsstückes 166 zu ermöglichen, ist in dem Nocken 160 ein Schlitz 191 vorgesehen.
Wenn an der Einlaßöffnung 133 ein Strömungsmittel von hinreichend hohem Dnick ansteht, wird
die Kugel 142 entgegen der Wirkung der Federn abgehoben. Auch hier wird die Kugel 142 in axialer
Richtung vom Sitz 134 abgehoben und in dieser Richtung gehalten. Da die sich beim öffnen des Ventils
bewegenden Teile nicht in Reibungseingriff mit ruhenden Teilen stehen, erfolgt die Axialbewegung
der Kugel reibungsfrei.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Hubventil mit kugelförmigem Ventilverschlußstück und mit einem das Verschlußstück
tragenden, mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Führungsstück, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Verschlußstück (42; 142) und dem Führungsstück (58; 166) ein entgegengesetzt konisches Tellerfederpaar
(44,144; 46,146) vorgesehen ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder der Federn (44,
144; 46, 146) mit kreisringförmigen ebenen Flächen (50, 150; 52, 152) versehen sind, die zur
Halterung der Federn in fluchtender Lage in Reibungseingriff stehen.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (44, 144; 46, 146)
in ihrer Gesamtformgebung kreisringartig gestaltet sind.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilverschlußstück
(42; 142) und dem Federpaar (44, 144; 46, 146) ein Federabstützteil (48; 148) angeordnet
ist, daß eine mit dem Innenrand der benachbarten Federn (46; 146) in Eingriff stehende
ebene Fläche und einen sich in die öffnung dieser Feder hineinerstreckenden Vorsprung (56;
156) aufweist und daß das Führungsstück (58; 166) eine mit dem Innenrand der benachbarten
Federn (44; 144) in Eingriff stehende ebene Fläche und einen sich in die öffnung dieser Feder
hineinerstreckenden Vorsprung (64; 164) aufweist, wobei die ebenen Flächen einander parallel
sind.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Federungscharakteristik
der einen Feder (44; 144) sich von der anderen Feder (46; 146) unterscheidet.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn im wesentlichen
gleiche Innen- und Außendurchmesser aufweisen.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der
Bohrung (24; 120) zur Aufnahme des Tellerfederpaares so bemessen ist, daß die Außenränder
der vollständig zusammengedrückten Federn die Innenwand der Bohrung nicht berühren.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstelleinrichtung
zum Einstellen der Vorspannung der Tellerfedern vorgesehen ist, die ein erstes mit einem
Außengewinde einer ersten Ganghöhe versehenes und in eine entsprechende Gewindebohrung (26)
im Gehäuse eingeschraubtes erstes Stellglied (70) und ein zweites mit einem Außengewinde (68)
einer zweiten Ganghöhe versehenes und in eine entsprechende Gewindebohrung (72) im ersten
Stellglied (70) eingeschraubtes zweites Stellglied (66) aufweist, das mit dem Führungsstück (58)
verbunden ist, wodurch die Vorspannung des Federpaares über die Differentialganghöhe feineinstellbar ist.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß eine Einstelleinrichtung
zum Einstellen der Vorspannung der Tellerfedern vorgesehen ist, die einen mit dem Führungsstück
(166) zusammenarbeitenden Nocken (160) und einen Nockenantrieb (158, 186) für die
Bewegung des Nockens relativ zum Führungsstück aufweist, wobei die Vorspannung der Federn
durch die resultierende Verschiebung des Führungsstückes fein-einstellbar ist.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (160) eine abgeschrägte
Nockenfläche (162) aufweist, im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des VentUverschlußstückes
(142) verschiebbar ist und zur Bewegung des Nockens eine in das Gehäuse eingeschraubte und mit dem Nocken formschlüssig
verbundene Stellschraube (186) vorgesehen ist
11. Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungsstück (166) und der Nocken (160) drehsteif (170) miteinander
verbunden sind, wodurch eine Drehung des Nockens (160) gegenüber dem Gehäuse vermieden
wird.
12. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsführung des Ventilversc'ilußstückes
(42; 142) nur durch das Führungsstück (58; 166) und das Tellerfederpaar (44,144; 46,146) bestimmt ist.
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- 1969-12-05 DE DE19691961248 patent/DE1961248B2/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3518659A1 (de) * | 1985-05-24 | 1986-11-27 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt | Ventil |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2043656A1 (de) | 1971-02-19 |
US3565108A (en) | 1971-02-23 |
DE1961248A1 (de) | 1970-12-17 |
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