DE19716193C2 - Ein- oder Mehrwegeventil - Google Patents
Ein- oder MehrwegeventilInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ein- oder Mehrwegeventil.
Ventile sind Absperrorgane, die zum Verschließen oder Abtrennen von Rohrlei
tungen 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 einge
bauten Sitz erzielt. Hierbei wird beispielsweise ein kugel- oder kegelförmiger Ab
sperrkörper mit einer Querbohrung um seine Achse quer zur Strömungsrichtung
gedreht und dabei ein Durchströmquerschnitt verschlossen bzw. freigegeben. Ein
wegeventile steuern den Durchgang zwischen lediglich zwei Anschlüssen. Mehr
wegeventile haben mindestens drei Anschlüsse und verbinden beim Drehen des
Absperrkörpers meistens zwei Anschlüsse miteinander.
Die Abdichtung wird durch Einpressen des Absperrkörpers in den Dichtsitz er
reicht. Die Einpressung darf jedoch nicht so intensiv sein, daß unvertretbar hohe
Bedienkräfte erforderlich sind oder der Absperrkörper festfrißt. Dem kann durch
Einsatz von Schmiermitteln bzw. Werkstoffen mit guten Gleiteigenschaften entge
gengewirkt werden. Während der Betriebsdauer von Ventilen können sich Dicht
wirkung und Einstellkräfte erheblich verändern, so daß Nachstellungen erforderlich
sind oder Bauteile ausgetauscht werden müssen.
Die DE 34 38 077 A1 offenbart ein Sperrventil für Flüssigkeiten, das ein Gehäuse
mit einem zylindrischen Körper hat, dessen Innenfläche neben Anschlüssen einen
Dichtsitz bildet. Im Gehäuse ist ein Absperrkörper gelagert, der im Querschnitt
rechteckig und mittels einer Schaltwelle auf die Anschlüsse ausrichtbar ist. In ei
nem Hohlraum des Absperrkörpers sitzt ein Dichtkörper, der von Tellerfedern ge
gen seinen Dichtsitz gepreßt wird. Der Dichtkörper ist zylindrisch und mittels eines
auf die Tellerfedern wirkenden Innenteiles, auf das ein in dem Zapfen verstellbares
Keilelement wirkt, verstellbar. Für die Reduzierung von Druckbelastungen ist
überdies im Absperrkörper ein Sperrteil gehalten. Infolgedessen sind zusätzliche
Dichtringe auf beiden Seiten der zylindrischen Dichtung angeordnet. Dieses Sperr
ventil ist aufwendig und voluminös. Für eine sichere Abdichtung muß der zylindri
sche Gehäusekörper am Innenumfang genau gefertigt werden. Nur wenn der Ab
sperrkörper genau auf die Anschlüsse ausgerichtet ist, kann eine sichere Abdich
tung erreicht werden. Außerdem wird der Strömungsdurchgang zwischen Gehäuse
und Absperrkörper durch den rechteckigen Querschnitt des Absperrkörpers beein
trächtigt.
Die DE 30 28 528 C2 offenbart eine Ventilkonstruktion zum Absaugen von Flüs
sigkeit (z. B. Getränkesirup) aus unbelüfteten und sich bei der Entleerung zusam
menfaltenden Beuteln. Der Flüssigkeitsdurchgang erfolgt bei Ausrichtung eines
Absperrkörpers mit einem enthaltenen Dichtkörper auf einen Anschluß durch Ka
näle des Absperrkörpers aus einem anderen Anschluß. Der Dichtkörper öffnet, so
bald die Beutel eines ersten Beutelsatzes entleert sind aufgrund der sich einstellen
den Druckverhältnisse. Dann werden die Beutel eines zweiten Beutelsatzes auto
matisch durch den erstgenannten Auslaß entleert. Diese Umschaltautomatik funk
tioniert nur, wenn eine Saugpumpe auf einen weiteren Auslaß wirkt. In jedem Fall
wird die Flüssigkeit durch die Kanäle des Absperrkörpers abgesaugt und der Ab
sperrkörper liegt spaltfrei im Gehäuse an.
Die DE 41 38 968 A1 offenbart eine Absperrarmatur für Fluide mit einem Ge
häuse, in dem senkrecht zur Fließrichtung ein drehbares Absperrküken angeordnet
ist, wobei im Gehäuse wenigstens eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung vorgesehen
ist, die mit einer senkrecht zur Drehachse in dem Absperrküken ausgebildeten
Durchtrittsöffnung in Abhängigkeit von Kükendrehstellung miteinander in Verbin
dung bringbar oder trennbar sind. In der Durchtrittsöffnung ist wenigstens ein
Schmutzfangsieb angeordnet, wobei das Schmutzfangsieb in der Absperrstellung
des Kükens von einer separaten Revisionsöffnung des Gehäuses aus zugänglich ist.
Darüber hinaus kann zusätzlich zu dem Schmutzfangsieb noch ein Rückschlagven
til in der Durchtrittsöffnung des Absperrkükens angeordnet werden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ein- oder Mehr
wegeventil zu schaffen, das mit geringerem Aufwand und bei kleinerem Bauvolu
men bedienungsfreundlich eine sichere Abdichtung über eine lange Betriebsdauer
unter Vermeidung von Nacheinstellungen oder Austauschmaßnahmen erreicht und
die Strömung in Durchgangsrichtung weniger behindert.
Die Aufgabe löst ein Ein- oder Mehrwegeventil mit
- - einem Gehäuse, das mindestens zwei Anschlüsse aufweist,
- - mindestens einem konischen Dichtsitz, der im Gehäuse einen Anschluß umgibt und an einem abdichtend in eine Gehäusebohrung eingesetzten hülsen- oder ringförmigen Sitzkörper ausgebildet ist,
- - einem im Gehäuse gelagerten, kugelförmigen Absperrkörper, der einen Hohl raum 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 Hohlraumes belasteten, aus dieser bei Ausrichtung auf einen An schluß heraus dichtend in den diesen umgebenden Dichtsitz des Sitzkörpers drückbaren, kugelförmigen Dichtkörper und
- - einem den kugelförmigen Absperrkörper im Gehäuse umgebenden Spalt, der einen freien Durchgang zwischen mindestens zwei Anschlüssen bildet, wenn der Absperrkörper auf keinen dieser Anschlüsse ausgerichtet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird nicht der Absperrkörper in den Dichtsitz
gedrückt. Vielmehr wird der darin enthaltene Dichtkörper auch von einem Fe
derelement durch eine Öffnung in den Dichtsitz gedrückt, wenn der Absperrkörper
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 Fluid
durchgang möglich. Dieser wird ermöglicht, indem der Absperrkörper in eine
Stellung mit dem Dichtkörper zwischen den Auslässen dreht wird. Dann kann das
Fluid durch den Spalt zwischen Absperrkörper und Gehäuse vom einen Auslaß
zum anderen Auslaß gelangen. Dieser Spalt stellt zugleich sicher, daß der Absperr
körper 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
Mehrwegeventil (oder Umschaltventil) sind durch den Spalt sämtliche Auslässe
miteinander verbunden, in deren Dichtsitz der Dichtkörper nicht abdichtend an
greift. Bei einem Dreiwegeventil läßt sich somit durch Einstellen des Dichtkörpers
auf einen Auslaß eine Verbindung zwischen den beiden jeweils verbleibenden
Auslässen erreichen.
Der Absperrkörper ist kugelförmig, wodurch insbesondere ein Spalt mit geringen
Druckverlusten und großem Durchströmquerschnitt erreicht werden kann. Der Ab
sperrkörper kann einseitig an einem Ende der Schaltwelle fixiert sein, die an einem
Bund axial unverschieblich im Gehäuse gelagert sein kann.
Der Dichtkörper ist kugelförmig, so daß er bei Schaltvorgängen mit geringem
Kraftaufwand und unter geringer Abnutzung über Dichtsitz bzw. Gehäuseinnenflä
che gleiten bzw. rollen kann. Der Dichtkörper kann in einer Sackbohrung des Ab
sperrkörpers 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 Gehäusekammer 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 (14)
1. Ein- oder Mehrwegeventil mit
- 1. einem Gehäuse (1), das mindestens zwei Anschlüsse (2, 3, 4) aufweist,
- 2. mindestens einem konischen Dichtsitz (8, 9), der im Gehäuse (1) einen An schluß (3, 4) umgibt und an einem abdichtend in eine Gehäusebohrung (3", 3''', 4", 4''') eingesetzten hülsen- oder ringförmigen Sitzkörper (6, 7) aus gebildet ist,
- 3. einem im Gehäuse (1) gelagerten, kugelförmigen Absperrkörper (12), der einen Hohlraum (14) mit einer Öffnung (15) aufweist, die durch Drehen des Absperrkörpers (12) mittels einer Schaltwelle (13) wahlweise auf die Anschlüsse (3, 4) ausrichtbar ist,
- 4. einem im Hohlraum (14) angeordneten, von einem Federelement (32) in Richtung der Öffnung (15) des Hohlraumes (14) belasteten, aus dieser bei Ausrichtung auf einen Anschluß (3, 4) heraus dichtend in den diesen umge benden Dichtsitz (8, 9) des Sitzkörpers (6, 7) drückbaren, kugelförmigen Dichtkörper (31) und
- 5. einem den kugelförmigen Absperrkörper (12) im Gehäuse (1) umgebenden Spalt, der einen freien Durchgang zwischen mindestens zwei Anschlüssen (3, 4) bildet, wenn der Absperrkörper (12) auf keinen dieser Anschlüsse ausgerichtet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, der drei Anschlüsse (2, 3, 4) aufweist, von denen min
destens 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 angeordnet sind.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Dichtsitze (8, 9) die An
schlüsse (3, 4) konzentrisch umgeben.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Sitzkörper (6, 7) an dem
vom Dichtsitz (8, 9) entfernten Ende einen Bund (6', 7') aufweisen, in entspre
chend abgestufte Gehäusebohrungen (3", 3''', 4", 4''') eingesetzt und darin
mittels Anschlußschraubstücken (10, 11) fixiert sind.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Absperrkörper (12) ein
seitig an der Schaltwelle (13) fixiert ist.
7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Schaltwelle (13) an ei
nem Bund (18') und ggf. einem Sicherungsring (29) axial im Gehäuse (1) ge
halten ist.
8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Schaltwelle (13) abdich
tend durch das Gehäuse (1) nach außen geführt ist.
9. Ventil nach Anspruch 8, bei dem ein im Gehäuse (1) gehaltener O-Ring (27)
abdichtend in einen Einstich (19) der Schaltwelle (13) eingreift.
10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Schaltwelle (13) durch
eine im Gehäuse (1) eingesetzte Lagerbuchse (22) nach außen geführt ist.
11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Hohlraum (14) eine
Sackbohrung im Absperrkörper (12) ist.
12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem eine Schraubenfeder (32)
einenends im Hohlraum (14) abgestützt ist und anderenends gegen den Dicht
körper (31) drückt.
13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem der Hohlraum (14) minde
stens eine weitere Verbindung (16, 17) mit dem Spalt (30) hat.
14. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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 ange
ordnet sind.
Priority Applications (2)
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-
1997
- 1997-04-18 DE DE19716193A patent/DE19716193C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19716193A1 (de) | 1998-10-29 |
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