DE19716193A1 - Ein- oder Mehrwegeventil - Google Patents

Ein- oder Mehrwegeventil

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ein- oder Mehrwegeven­ til.
Ventile sind Absperrorgane, die zum Verschließen oder Ab­ trennen von Rohrleitungen innerhalb von Anlagen dienen, in denen sich ein flüssiges oder gasförmiges Medium (Fluid) befindet. Bei allen Absperrorganen wird der Abschluß durch dichtes Aufsetzen eines beweglichen Absperrkörpers auf den im Gehäuse eingebauten Sitz erzielt. Hierbei wird bei­ spielsweise ein kugel- oder kegelförmiger Absperrkörper mit einer Querbohrung um seine Achse quer zur Strömungs­ richtung gedreht und dabei ein Durchströmquerschnitt ver­ schlossen bzw. freigegeben. Einwegeventile steuern den Durchgang zwischen lediglich zwei Anschlüssen. Mehrwege­ ventile haben mindestens drei Anschlüsse und verbinden beim Drehen des Absperrkörpers meistens zwei Anschlüsse miteinander.
Die Abdichtung wird durch Einpressen des Absperrkörpers in den Dichtsitz erreicht. Die Einpressung darf jedoch nicht so intensiv sein, daß unvertretbar hohe Bedienkräfte er­ forderlich sind oder der Absperrkörper festfrißt. Dem kann durch Einsatz von Schmiermitteln bzw. Werkstoffen mit gu­ ten Gleiteigenschaften entgegengewirkt werden. Während der Betriebsdauer von Ventilen können sich Dichtwirkung und Einstellkräfte erheblich verändern, so daß Nachstellungen erforderlich sind oder Bauteile ausgetauscht werden müssen.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ein- oder Mehrwegeventil zu schaffen, das die erfor­ derliche Abstelldichtung ohne übermäßig hohe Einstell­ kräfte erreicht und über eine lange Betriebsdauer unter Vermeidung von Nacheinstellungen oder Austauschmaßnahmen sicher abdichtet.
Die Aufgabe löst ein Ein- oder Mehrwegeventil mit
  • - einem Gehäuse, das mindestens zwei Anschlüsse aufweist,
  • - mindestens einem Dichtsitz, der im Gehäuse einen An­ schluß umgibt,
  • - einem im Gehäuse gelagerten Absperrkörper, der einen Hohlraum mit einer Öffnung aufweist, die durch Drehen des Absperrkörpers mittels einer Schaltwelle wahlweise auf die Anschlüsse ausrichtbar ist,
  • - einem im Hohlraum angeordneten, von einem Federelement in Richtung der Öffnung des Hohlraums belasteten, aus dieser bei Ausrichtung auf einen Anschluß heraus dich­ tend in den diesen umgebenden Dichtsitz gedrückten Dichtkörper, und
  • - einem den Absperrkörper im Gehäuse umgebenden Spalt.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird nicht der Absperr­ körper in den Dichtsitz gedrückt. Vielmehr wird der darin enthaltene Dichtkörper auch von einem Federelement durch eine Öffnung in den Dichtsitz gedrückt, wenn der Absperr­ körper durch Drehen der Schaltwelle auf den zugeordneten Auslaß ausgerichtet ist. Der Auslaß ist dann sicher und mit einer über lange Betriebsdauer genau definierten Dichtkraft geschlossen. Bei Ausführung als Einwegeventil ist dann kein Fluiddurchgang möglich. Dieser wird ermög­ licht, indem der Absperrkörper in eine Stellung mit dem Dichtkörper zwischen den Auslässen gedreht wird. Dann kann das Fluid durch den Spalt zwischen Absperrkörper und Ge­ häuse vom einen Auslaß zum anderen Auslaß gelangen. Dieser Spalt stellt zugleich sicher, daß der Absperrkörper unter Aufwand verhältnismäßig geringer Einstellkräfte gedreht werden kann. Diese werden insbesondere durch das Gleiten des verhältnismäßig kleinen Dichtkörpers über Dichtsitz bzw. Gehäuseinnenfläche beeinflußt. Bei einem Mehrwegeven­ til (oder Umschaltventil) sind durch den Spalt sämtliche Auslässe miteinander verbunden, in deren Dichtsitz der Dichtkörper nicht abdichtend angreift. Bei einem Dreiwege­ ventil läßt sich somit durch Einstellen des Dichtkörpers auf einen Auslaß eine Verbindung zwischen den beiden je­ weils verbleibenden Auslässen erreichen.
Bevorzugt ist der Absperrkörper kugelförmig, wodurch ins­ besondere ein Spalt mit geringen Druckverlusten und großem Durchströmquerschnitt erreicht werden kann. Der Absperr­ körper kann einseitig an einem Ende der Schaltwelle fixiert sein, die an einem Bund axial unverschieblich im Gehäuse gelagert sein kann.
Bevorzugt ist der Dichtkörper kugelförmig, so daß er bei Schaltvorgängen mit geringem Kraftaufwand und unter gerin­ ger Abnutzung über Dichtsitz bzw. Gehäuseinnenfläche glei­ ten bzw. rollen kann. Der Dichtkörper kann in einer Sack­ bohrung des Absperrkörpers angeordnet und kann ferner von einer darin abgestützten Schraubenfeder belastet sein. Vorzugsweise weist der Hohlraum mindestens eine weitere Öffnung zum Spalt hin auf, so daß die Einpressung des Dichtkörpers in den Dichtsitz vom Fluid unterstützt wird, wenn sich im Spalt ein Druck aufbaut.
Eine besondere Anwendung eines erfindungsgemäßen Dreiwege­ ventils ist eine Pistole für eine Fassadenreinigung. Die Pistole hat eine Reinigungsmittelpumpe und eine Spritz­ düse, die wahlweise mit reinem Reinigungsmittel oder einem Gemisch aus Reinigungsmittel mit einem abrasiven Granulat beaufschlagt werden kann. Das Dreiwegeventil ist hier mit zwei koaxialen Auslässen und einem rechtwinklig dazu ange­ ordneten Auslaß ausgeführt. Von den koaxialen Auslässen ist der eine mit der Reinigungsmittelpumpe und der andere mit der Spritzdüse verbunden. Der rechtwinklig dazu ange­ ordnete Auslaß ist mit einer neben dem Strömungsweg für das reine Reinigungsmittel angeordneten Verwirbelungskam­ mer verbunden, in der das Granulat eingemischt werden kann, um dann ebenfalls der Spritzdüse zugeführt zu werden.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der anlie­ genden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Dreiwegeventil im Längsschnitt;
Fig. 2 das Dreiwegeventil in einem Schnitt entlang der Li­ nie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 das Dreiwegeventil in der Draufsicht;
Fig. 4a bis c Schaltwelle mit Absperrkörper des Dreiwege­ ventils in Seitenansicht (Fig. 4a), in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 4a (Fig. 4b) und in der Draufsicht (Fig. 4c).
Gemäß Fig. 1 hat das Dreiwegeventil ein einteiliges Gehäu­ se 1, das aus Metall (z. B. Messing) hergestellt sein kann. Das Gehäuse 1 hat einen Einlaß-Anschluß 2 und einen dazu koaxialen Auslaß-Anschluß 3 sowie einen dazu senkrechten Auslaß-Anschluß 4. Diese sind als abgestufte Bohrungen ausgeführt, mit einem Abschnitt großen Durchmessers 2', 3', 4', einer Ausnahmenut für einen Dichtungsring 2'' bzw. einem Abschnitt mittleren Durchmessers 3'', 4'' und einem Abschnitt kleinen Durchmessers 2''', 3''', 4'''.
Auf dem Schnittpunkt der Achsen der Anschlüsse 2, 3, 4 ist eine zylindrische Gehäusekammer 5 ausgebildet.
In die Abschnitte 3'', 3''' und 4'', 4''' der Auslässe 3, 4 sind hülsenförmige Sitzkörper 6, 7 mit einem endseitigen Bund 6', 7' angeordnet, der eine umlaufende Nut 6'', 7'' zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) O-Dichtringes haben. Das der Gehäusekammer 5 zugewandte Ende der Sitzkörper 6, 7 ist als konischer Dichtsitz 8, 9 ausgeführt. Die Sitz­ körper 7, 8 können aus einem Lagermetall, z. B. Messing, gefertigt sein.
Gegen die anderen Enden der Sitzkörper 6, 7 drücken An­ schlußschraubstücke 10, 11 mit einem Endabschnitt geringe­ ren Durchmessers 10', 11', der in den Abschnitt 3', 4' der Auslässe 3, 4 eingeschraubt ist. Der Endabschnitt 10', 11' hat an der Stirnseite im Kontaktbereich mit den Sitzkör­ pern 6, 7 eine umlaufende Nut 10'', 11'', die der Aufnahme eines (nicht gezeigten) O-Dichtringes dient. Das andere Ende der Anschlußschraubstücke 10, 11 ist (in nicht ge­ zeigter Weise) für die Verbindung mit einem Rohr oder Schlauch vorbereitet.
Die in die Nuten 6'', 7'' und 10'', 11'' einzusetzenden O-Dichtringe sorgen dafür, daß Flüssigkeit die Auslässe 3, 4 nur durch die zentralen Bohrungen 6''', 10''' bzw. 7''', 11''' der Sitzkörper und Anschlußschraubstücke 6, 10 bzw. 7, 11 verläßt.
In der Gehäusekammer 5 ist ein im wesentlichen kugelförmi­ ger Absperrkörper 12 angeordnet. Gemäß Fig. 4 ist dieser am Ende einer Schaltwelle 13 fixiert. Der Absperrkörper 12 hat einen Hohlraum 14 in Form einer zylindrischen Sackboh­ rung 14 mit einer Öffnung 15. Am Boden der Bohrung 14 be­ findet sich eine weitere Bohrung 16, die eine weitere Öff­ nung 17 an der gegenüberliegenden Seite des Absperrkörpers 12 aufweist. Der Hohlraum 14 ist senkrecht zur Schaltwelle 13 ausgerichtet. Die Schaltwelle 13 hat angrenzend an den Absperrkörper 12 einen kurzen zylindrischen Abschnitt 18, einen Einstich 19 und daran angrenzend einen Bund 18'. Etwa in der Mitte hat sie einen kleinen Einstich 20. Nahe ihres weiteren Endes hat sie eine kleine quergerichtete Sackbohrung 21, die der Fixierung eines Schaltknebels dient.
Gemäß Fig. 2 und 3 ist die Schaltwelle 13 im Gehäuse 1 senkrecht zu der durch die Anschlüsse 2, 3, 4 definierten Ebene angeordnet und genau auf den Schnittpunkt der An­ schlußachsen ausgerichtet. Hierzu ist die Schaltwelle 13 in einer Lagerbuchse 22 gehalten. Die Lagerbuchse 22 ist in das Innengewinde einer zur Gehäusekammer 5 koaxialen Gehäusebohrung 23 eingeschraubt. Der Durchmesser der Ge­ häusebohrung 23 ist größer als der der Kammer 5, und die Lagerbuchse 22 ist bis zum Anschlag an die Stufe 24 ge­ schraubt, die an der Übergangsstelle gebildet ist. Die Lagerbuchse 22 ragt mit einem Ansatz in die Kammer 5 hin­ ein, auf dem eine Nut 25 zur Aufnahme eines - nicht ge­ zeigten - O-Dichtringes umläuft, der der Abdichtung der Lagerbuchse 22 im Gehäuse 1 dient.
Die Lagerbuchse 22 hat eine abgestufte Lagerbohrung 26, die in einem erweiterten Bereich 26' den zylindrischen Ab­ schnitt 18 und den Bund 18' der Schaltwelle 13 aufnimmt. In dem dazwischen liegenden Einstich 19 ist ein O-Dicht­ ring 27 angeordnet, der die Schaltwelle 13 zur Lagerbuchse 22 hin abdichtet. Die Schaltwelle 13 ist durch Anlage des Bundes 18' an der Stufe 28 der Lagerbohrung 26 und durch Anlage eines in den Einstich 20 eingesetzten Sicherungs­ ringes 29 an der äußeren Stirnseite der Buchse 22 in die­ ser axial gesichert.
Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennt, ist der Außendurch­ messer des Absperrkörpers 12 kleiner als der Innendurch­ messer der Gehäusekammer 5, so daß dazwischen ein Spalt 30 ausgebildet ist.
Wie diese Figuren ferner zeigen, ist in den Hohlraum 14 des Absperrkörpers 12 ein kugelförmiger Dichtkörper 31 eingesetzt. Am Boden des Hohlraumes 14 ist eine Schrauben­ feder 32 abgestützt, welche den Dichtkörper 31 zur Öffnung 15 des Hohlraums 14 hin belastet. So wird der Dichtkörper 31 - wie gezeigt - in dichtende Anlage gegen den Dichtsitz 9 gedrückt.
In der gezeigten Einstellung des Dreiwegeventils kann ein Fluid vom Einlaß 2 durch den Spalt 30 in den Auslaß 3 ge­ langen. Der Auslaß 4 ist hingegen durch den Dichtkörper 31 abgesperrt. Dieser wird von der Spiralfeder 32 mit defi­ nierter, konstanter Kraft in den Dichtsitz 9 gepreßt. Die Dichtwirkung wird durch den Druck des Fluids unterstützt, welches durch die weitere Bohrung 16 in den Hohlraum 14 gelangt und dort gegen den Dichtkörper 31 drückt.
Wenn hingegen der Einlaß 2 mit dem Auslaß 4 verbunden und der Auslaß 3 abgesperrt werden soll, braucht lediglich die Schaltwelle 13 gedreht zu werden, bis der Dichtkörper 31 in den Dichtsitz 8 gepreßt wird. Da der Absperrkörper 12 dabei nicht auf den Dichtsitzen 8, 9 gleitet und lediglich der Dichtkörper 31 über die Dichtsitze 8, 9 bzw. die Ge­ häusefläche gleitet oder rollt, ist dies unter verhältnis­ mäßig geringem Betätigungsaufwand möglich, zumal das Ein­ drücken des Dichtkörpers 31 in den Dichtsitz 9 nicht mehr vom Fluiddruck unterstützt wird, sobald er etwas vom Dichtsitz entfernt ist.
Ferner kann der Dichtkörper 31 in Zwischenstellungen mit Kontakt zur Gehäusekarniner 5 gedreht werden, in denen der Einlaß 2 über den Spalt 30 mit beiden Auslässen 3, 4 ver­ bunden ist. Schließlich ist es möglich, den Dichtkörper 31 auf den Einlaß 2 auszurichten, so daß beide Auslässe 3, 4 abgesperrt sind. Gegebenenfalls wird hierzu auch im Ein­ laßbereich ein Sitzkörper entsprechend 6, 7 angeordnet.
Für Einspeisung von Fluid kann in den Einlaß 2 eine Schraubkupplung eingeschraubt und mittels eines O-Dicht­ ringes abgedichtet werden.

Claims (18)

1. Ein- oder Mehrwegeventil mit
  • - einem Gehäuse (1), das mindestens zwei Anschlüsse (2, 2, 3, 4) aufweist,
  • - mindestens einem Dichtsitz (8, 9), der ein Gehäuse (1) einen Anschluß (3, 4) umgibt,
  • - einem im Gehäuse (1) gelagerten Absperrkörper (12), der einen Hohlraum (14) mit einer Öffnung (15) auf­ weist, die durch Drehen des Absperrkörpers (12) mit­ tels einer Schaltwelle (13) wahlweise auf die An­ schlüsse (8, 9) ausrichtbar ist,
  • - einem im Hohlraum (14) angeordneten, von einem Feder­ element (32) in Richtung der Öffnung (15) des Hohl­ raumes (14) belasteten, aus dieser bei Ausrichtung auf einen Anschluß (3, 4) heraus dichtend in den die­ sen umgebenden Dichtsitz (8, 9) gedrückten Dichtkör­ per (31), und
  • - einem den Absperrkörper (12) im Gehäuse (1) umgeben­ den Spalt (30).
2. Ventil nach Anspruch 1, der drei Anschlüsse (2, 3, 4) aufweist, von denen mindestens zwei von einem Dichtsitz (8, 9) umgeben sind.
3. Ventil nach Anspruch 2, bei dem zwei Anschlüsse (2, 3) koaxial und der dritte Anschluß (4) dazu senkrecht an­ geordnet sind.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Dichtsitze (8, 9) die Anschlüsse (3, 4) konzentrisch umgeben.
5. Ventil nach Anspruch 4, bei dem die Dichtsitze (8, 9) konisch sind.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Dichtsitze (8, 9) an abdichtend im Gehäusebohrungen (3'', 3''', 4'', 4''') eingesetzte hülsen- oder ring­ förmigen Sitzkörpern (6, 7) ausgebildet sind.
7. Ventil nach Anspruch 6, bei dem die Sitzkörper (6, 7) an dem vom Dichtsitz (8, 9) entfernten Ende einen Bund (6', 7') aufweisen, in entsprechend abgestufte Gehäuse­ bohrungen (3'', 3''', 4'', 4''') eingesetzt und darin mittels Anschlußschraubstücken (10, 11) fixiert sind.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Absperrkörper (12) kugelförmig ist.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Absperrkörper (12) einseitig an der Schaltwelle (13) fixiert ist.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Schaltwelle (13) an einem Bund (18') und ggf. einem Sicherungsring (29) axial im Gehäuse (1) gehalten ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Schaltwelle (13) abdichtend durch das Gehäuse (1) nach außen geführt ist.
12. Ventil nach Anspruch 11, bei dem ein im Gehäuse (1) gehaltener O-Ring (27) abdichtend in einen Einstich (19) der Schaltwelle (13) eingreift.
13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Schaltwelle (13) durch eine im Gehäuse (1) eingesetzte Lagerbuchse (22) nach außen geführt ist.
14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Dichtkörper (31) kugelförmig ist.
15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem der Hohlraum (14) eine Sackbohrung im Absperrkörper (12) ist.
16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem eine Schraubenfeder (32) einenends im Hohlraum (14) abge­ stützt ist und anderenends gegen den Absperrkörper (31) drückt.
17. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem der Hohlraum (14) mindestens eine weitere Verbindung (16, 17) mit dem Spalt (30) hat.
18. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem zwischen Sitzkörper (6, 7) und Gehäuse (1), zwischen Sitzkörper (6, 7) und Anschlußschraubstücken (10, 11) und/oder zwischen Lagerbuchse (22) und Gehäuse (1) O-Dichtringe angeordnet sind.
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