DE19818629A1 - Ball valve for use in airplanes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere Kugelventil für den Einsatz in Fluggeräten, umfassend ein Ventilgehäuse mit zumindest einer Einlass- und Auslassöffnung mit zugeordneten Dichtelementen, ein um eine erste Drehachse drehbares, an den Dicht elementen anliegendes Verschlussorgan zur Freigabe oder zum Verschließen der Einlass- und Auslassöffnung sowie ein mit dem Verschlussorgan gekoppeltes und um eine zweite Drehachse drehbares Antriebselement.The invention relates to a valve, in particular a ball valve for use in Aircraft comprising a valve housing with at least one inlet and outlet opening with associated sealing elements, a seal that can be rotated about a first axis of rotation elements attached to release or to close the Inlet and outlet opening and one coupled to the closure member and around a second Rotatable drive element.
Aus dem Stand der Technik sind Ventile bekannt, bei denen das als Kugel ausgebildete Verschlussorgan über eine Antriebswelle fest mit einem Antrieb verbunden ist. Für die Dichtigkeit des Kugelventils ist entscheidend, dass die den Einlass- und Auslassöffnungen zugeordneten Dichtelemente gleichmäßig am Umfang der Kugel anliegen. Dies wurde bisher durch schwimmende Lagerung der Dichtelemente erzielt. Dabei wird das Dichtelement durch ein Federelement gegen die Kugeloberfläche gedrückt.Valves are known from the prior art in which the ball is formed Closure member is firmly connected to a drive via a drive shaft. For the Tightness of the ball valve is crucial that the inlet and outlet openings assigned sealing elements rest evenly on the circumference of the ball. So far this has been achieved by floating the sealing elements. The sealing element is through a spring element pressed against the surface of the ball.
Dies ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass insbesondere bei mehreren unsymmetrisch am Umfang des Ventilgehäuses verteilten Einlass- und Auslassöffnungen das erforderliche Antriebsmoment zum Verdrehen der Kugel sehr hoch bzw. ungleichmäßig ist. However, this has the disadvantage that, particularly in the case of several, asymmetrically Circumference of the valve housing distributed inlet and outlet openings the necessary Driving torque for rotating the ball is very high or uneven.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Ventil, insbesondere Kugelven til der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Dichtigkeit des Ventils verbessert und das notwendige Antriebsmoment für das Verschlussorgan verkleinert wird.The problem underlying the present invention is a valve, in particular ball valves til of the aforementioned type in that the tightness of the valve improved and the necessary drive torque for the closure member is reduced.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verschlussorgan über ein Koppelelement mit dem Antriebselement verbunden ist und dass das Koppelelement in einer zumindest zu der Drehachse des Verschlussorgans im wesentlichen senkrecht verlaufenden Ebene verschiebbar ist. Das Koppelelement dient zur Entkopplung von auf das Antriebs element und/oder auf das Verschlussorgan einwirkenden axialen Seitenkräften. Des Weiteren wird durch die Verwendung des Koppelelements eine schwimmende Lagerung des Verschlussorgans ermöglicht. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass das Koppel element zumindest zu einer bezüglich der Drehachse des Verschlussorgans im wesentlichen senkrecht verlaufenden Ebene verschiebbar ist.The problem is solved according to the invention in that the closure member has a Coupling element is connected to the drive element and that the coupling element in one at least substantially perpendicular to the axis of rotation of the closure member Level is movable. The coupling element is used to decouple from the drive element and / or acting on the closure member axial side forces. Of Furthermore, a floating mounting of the Closure organ enables. This is particularly due to the fact that the paddock element to at least one with respect to the axis of rotation of the closure member essentially vertically extending plane is displaceable.
Insbesondere dann, wenn das Verschlussorgan an federvorgespannten Dichtelementen zur Abdichtung der Einlass-/Auslassöffnungen anliegt, kann die notwendige Anpresskraft der Federelemente geringer bemessen werden, wodurch einerseits die Dichtigkeit verbessert und andererseits das notwendige Antriebsmoment des Antriebselementes verkleinert wird.Particularly when the closure member is attached to spring-loaded sealing elements Sealing the inlet / outlet openings, the necessary contact pressure of the Spring elements are dimensioned smaller, which on the one hand improves the tightness and on the other hand, the necessary drive torque of the drive element is reduced.
Um eine schwimmende Lagerung des Verschlussorgans zu erreichen, ist das Koppelelement in einer zu den Drehachsen im wesentlichen senkrechten Ebene in zwei Freiheitsgraden, vorzugsweise in x- und y-Richtung, verschiebbar. Diese Ausführungsform zeichnet sich besonders dann aus, wenn mehrere Einlass- und Auslassanschlüsse unsymmetrisch am Umfang des Ventilgehäuses verteilt angeordnet sind. Durch die Entkopplung von Verschluss organ und Antriebselement bezüglich axialer Seitenkräfte wird daher insbesondere bei unsymmetrisch am Umfang des Ventilgehäuses verteilten Anschlüssen ein geringes und gleichmäßiges Antriebsmoment erreicht.The coupling element is used to achieve a floating mounting of the closure member in a plane essentially perpendicular to the axes of rotation in two degrees of freedom, preferably in the x and y directions. This embodiment stands out especially if several inlet and outlet connections are asymmetrical on the Scope of the valve housing are arranged distributed. By decoupling the closure organ and drive element with respect to axial lateral forces is therefore particularly at Connections distributed slightly and asymmetrically around the circumference of the valve housing uniform drive torque reached.
Um eine Entkopplung von Verschlussorgan und Antriebselement bei gleichzeitiger Über tragung eines Drehmoments zu erreichen, ist das Koppelelement formschlüssig sowohl mit dem Verschlussorgan als auch mit dem Antriebselement verbunden. In order to decouple the locking element and drive element while simultaneously over To achieve a torque, the coupling element is both form-fitting the closure member and connected to the drive element.
Um eine geringe Baugröße und ein geringes Gewicht zu erreichen, ist das Koppelelement als Scheibe wie Kardanscheibe ausgebildet, die auf einer ersten Seite einen zapfenförmigen Vorsprung und auf einer zweiten Seite eine schlitzförmige Aussparung aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass sich der zapfenförmige Vorsprung und die schlitzförmige Aussparung entlang von Mittelachsen des Koppelelementes erstrecken, die einen rechten Winkel zueinander einnehmen.In order to achieve a small size and a low weight, the coupling element is as Disc shaped like a gimbal, which has a cone-shaped on a first side Projection and has a slot-shaped recess on a second side. It is provided that the peg-shaped projection and the slot-shaped recess extend along central axes of the coupling element, which are at a right angle to each other.
Um eine formschlüssige Verbindung einerseits zwischen Verschlussorgan und Koppelelement und andererseits zwischen Koppelelement und Antriebselement zu erreichen, weisen das Verschlussorgan und das Antriebselement jeweils einen angepassten zapfenförmigen Vor sprung oder eine schlitzförmige Aussparung zum Eingriff mit dem Koppelelement auf.A positive connection on the one hand between the closure member and the coupling element and on the other hand to achieve between coupling element and drive element, that Closure member and the drive element each have an adapted pin-shaped front jump or a slot-shaped recess for engagement with the coupling element.
Vorzugsweise ist in dem Verschlussorgan eine schlitzförmige Aussparung zur Aufnahme des zapfenförmigen Vorsprungs des Koppelelementes angeordnet, wobei die Aussparung eine Längserstreckung aufweist, die länger ist als die Längserstreckung des zapfenförmigen Vorsprungs.Preferably, a slot-shaped recess for receiving the arranged pin-shaped projection of the coupling element, the recess being a Has longitudinal extension which is longer than the longitudinal extension of the peg-shaped Lead.
Das Antriebselement ist als eine mit einem Antrieb gekoppelte Antriebswelle ausgebildet, wobei die Antriebswelle stirnseitig einen entlang einer Mittelachse sich erstreckenden zapfen förmigen Vorsprung aufweist, der in die schlitzförmige Aussparung des Koppelelementes eingreift. Zur Erreichung einer hohen Festigkeit ist das Koppelelement einstückig ausgebildet. Auch kann das Koppelelement zwischen dem Verschlussorgan und der Antriebswelle in axialer Richtung verschiebbar sein.The drive element is designed as a drive shaft coupled to a drive, wherein the drive shaft has a journal extending along a central axis has shaped projection which in the slot-shaped recess of the coupling element intervenes. To achieve high strength, the coupling element is formed in one piece. The coupling element between the closure member and the drive shaft in be axially displaceable.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Verschlussorgan Dichtflächen auf, die der Oberfläche einer Kugel folgen und zumindest bereichsweise an den den Einlass-/Auslassöffnungen zugeordneten Dichtelementen anliegen, wobei die Dichtelemente kegel förmige oder kalottenförmige Gegenflächen aufweisen. Um eine schwimmende Lagerung des Verschlussorgans zu erreichen, ist des Weiteren vorgesehen, dass die den Auslass-/Einlass öffnungen zugeordneten Dichtelemente federvorgespannt an den Dichtflächen des Ver schlussorgans anliegen. Insbesondere in Verbindung mit dem frei beweglichen Koppelelement wird dadurch eine besonders gute schwimmende Lagerung des Verschlussorgans erreicht. Auf diese Weise können Kräfte, die quer zur Drehachse des Verschlussorgans und/oder der Antriebswelle einwirken, die Drehfähigkeit des Verschlussorgans nicht beeinträchtigen.In a particularly preferred embodiment, the closure member has sealing surfaces on that follow the surface of a sphere and at least in some areas on the Sealing elements associated with inlet / outlet openings abut, the sealing elements being conical have shaped or dome-shaped counter surfaces. For a floating storage of the To reach the closure member, it is further provided that the outlet / inlet openings assigned sealing elements spring-biased on the sealing surfaces of the Ver final organ. Especially in connection with the freely movable coupling element a particularly good floating bearing of the closure member is thereby achieved. On in this way, forces that are transverse to the axis of rotation of the closure member and / or the Act on the drive shaft, do not impair the ability of the locking element to rotate.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from them - individually and / or in combination, but also from the following description of one of the drawings preferred embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kugelventils mit zugehörigem Antrieb, teilweise in Schnitt darstellung, Fig. 1 is a side view of a ball valve with an associated actuator, partially shown in section,
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit X gemäß Fig. 1, in der ein zwischen einem Verschluss element und einem Antriebselement angeordnetes Koppelelement dargestellt ist, Fig. 2 is an enlarged detail X of FIG. 1, in which an element between a closure and a drive member arranged coupling element is shown,
Fig. 3 das Koppelelement gemäß Fig. 2 in einer Seitenansicht und Fig. 3 shows the coupling element of FIG. 2 in a side view
Fig. 4 das Koppelelement gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht. Fig. 4, the coupling element of FIG. 2 in a plan view.
In Fig. 1 ist ein Ventil 10 wie Kugelventil zur Steuerung von Fluiden dargestellt, das vorzugsweise in Fluggeräten eingesetzt wird.In Fig. 1, a valve 10 is shown as a ball valve for controlling fluids, which is preferably used in aircraft.
Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 12 mit mehreren am Umfang verteilten Einlass- und/oder Auslassöffnungen 14, 16, die auch unsymmetrisch am Umfang verteilt angeordnet sein können. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Ventilgehäuse 12 noch eine in der Zeichenebene liegende Einlass- und/oder Auslassöffnung 18 auf.The valve comprises a valve housing 12 with a plurality of inlet and / or outlet openings 14 , 16 distributed around the circumference, which can also be arranged asymmetrically distributed around the circumference. In the exemplary embodiment shown here, the valve housing 12 also has an inlet and / or outlet opening 18 lying in the plane of the drawing.
In Inneren 20 des Ventilgehäuses 12 ist ein Verschlussorgan 22 wie Kugel um eine erste Drehachse 23 drehbar angeordnet, über das die Einlass- und/oder Auslassöffnungen 14, 16, 18 freigegeben bzw. verschlossen werden. Das Verschlussorgan 22 weist Öffnungen 24, 26 für einen Strömungskanal 28 auf, wobei die Öffnungen 24, 26 außenseitig bzw. randseitig Dichtflächen 30, 32 aufweisen. Die Dichtflächen 30, 32 folgen im wesentlichen der Form einer Kugeloberfläche.In the interior 20 of the valve housing 12 , a closure member 22, such as a ball, is arranged so as to be rotatable about a first axis of rotation 23 , via which the inlet and / or outlet openings 14 , 16 , 18 are opened or closed. The closure member 22 has openings 24 , 26 for a flow channel 28 , the openings 24 , 26 having sealing surfaces 30 , 32 on the outside and on the edge. The sealing surfaces 30 , 32 essentially follow the shape of a spherical surface.
Jeder Einlass- und/oder Auslassöffnung 14, 16 ist ein Dichtelement 34, 36 zugeordnet, das mit einer im wesentlichen kegelförmigen oder kalottenförmigen Gegenfläche 38, 40 an den außenseitigen Dichtflächen 30, 32 des Verschlussorgans 22 anliegt. Dies gilt auch für die nicht dargestellte Einlass- und/oder Auslassöffnung 18. Besonders vorteilhaft sind die Dicht elemente 34, 36 in Führungen 42, 44 federvorgespannt verschiebbar, so dass diese dichtend an den jeweiligen Dichtflächen 30, 32 des Verschlussorgans 22 anliegen. Zusätzlich sind zwischen dem Dichtelement 34, 36 und dem Ventilgehäuse 12 umlaufende Dichtungen 46, 48 angeordnet.Each inlet and / or outlet opening 14 , 16 is assigned a sealing element 34 , 36 , which rests with an essentially conical or dome-shaped counter surface 38 , 40 on the outside sealing surfaces 30 , 32 of the closure member 22 . This also applies to the inlet and / or outlet opening 18, not shown. The sealing elements 34 , 36 are particularly advantageously displaceably spring-loaded in guides 42 , 44 , so that they bear sealingly against the respective sealing surfaces 30 , 32 of the closure member 22 . In addition, circumferential seals 46 , 48 are arranged between the sealing element 34 , 36 and the valve housing 12 .
An einer Oberseite 50 ist eine Öffnung 52 in das Ventilgehäuse 12 eingebracht, um das Verschlussorgan 22 entnehmen zu können. Die Öffnung 52 ist durch eine Abdeckung 54 abgedichtet, die mit einem Befestigungselement 56 wie Sprengring an dem Ventilgehäuse 12 befestigt ist.An opening 52 is made in the valve housing 12 on an upper side 50 in order to be able to remove the closure member 22 . The opening 52 is sealed by a cover 54 which is fastened to the valve housing 12 with a fastening element 56 such as a snap ring.
Über ein Koppelelement 58, das mit Bezug zu den Fig. 2, 3 und 4 näher beschrieben wird, ist das Verschlussorgan 22 mit einem Antrieb 60 verbunden. Dabei weist der Antrieb 60 eine Antriebswelle 62 auf, die in einer Führung 64 des Ventilgehäuses 12 um eine zweite Drehachse 65 drehbar gelagert ist. Die Welle 62 ist an einem ersten Ende 66 mit einem Schlitz 68 versehen, in den ein Zapfen einer Welle 70 eines Antriebsmotors 72 formschlüssig zur Übertragung eines Drehmomentes eingreift.The closure member 22 is connected to a drive 60 via a coupling element 58 , which is described in more detail with reference to FIGS. 2, 3 and 4. The drive 60 has a drive shaft 62 which is rotatably mounted in a guide 64 of the valve housing 12 about a second axis of rotation 65 . The shaft 62 is provided at a first end 66 with a slot 68 , in which a pin of a shaft 70 of a drive motor 72 engages in a form-fitting manner for the transmission of a torque.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit X gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Es wird das Koppel element 58 in Schnittdarstellung gezeigt, wie es zwischen dem Verschlussorgan 22 und der Antriebswelle 62 angeordnet ist. In einer Unterseite 74 des Verschlussorgans ist eine schlitzförmige, im Querschnitt rechteckförmige Aussparung 76 eingebracht, in die ein zapfenförmiger Vorsprung 78 des Koppelelementes 58 eingreift. Dabei ist die Längsausdeh nung der schlitzförmigen Aussparung größer als die Längsausdehnung des zapfenförmigen Vorsprungs 78, um eine Relativbewegung zwischen dem Verschlussorgan 22 und dem Koppelelement 58 in zumindest einer Richtung zu ermöglichen. FIG. 2 shows a detail X according to FIG. 1 on an enlarged scale. The coupling element 58 is shown in a sectional view as it is arranged between the closure member 22 and the drive shaft 62 . A slot-shaped recess 76 with a rectangular cross section is made in an underside 74 of the closure member, into which a peg-shaped projection 78 of the coupling element 58 engages. The longitudinal expansion of the slot-shaped recess is greater than the longitudinal extension of the pin-shaped projection 78 in order to enable a relative movement between the closure member 22 and the coupling element 58 in at least one direction.
An einer Unterseite 80 des Koppelelementes 58 ist eine schlitzförmige Aussparung 82 angebracht, in die ein ebenfalls zapfenförmiger Vorsprung 84 der Antriebswelle 62 eingreift. Auch hierzu ist anzumerken, dass eine Relativbewegung in zumindest einer Richtung, die der Richtung der Längserstreckung des Zapfens 84 bzw. der Aussparung 82 entspricht, gewähr leistet ist. Das Koppelelement 58 liegt auf einem umlaufenden Flansch 86 der Antriebswelle 62 auf, die ihrerseits an dem Ventilgehäuse, d. h. an einer umlaufenden Berandung 88 der Führung 64 anliegt. Um eine Abdichtung des Inneren des Ventilgehäuses 12 zu erreichen, ist eine Dichtung 90 vorgesehen, die in einer Umfangsnut 92 der Antriebswelle 62 angeordnet ist und gegen eine Innenfläche 94 der Führung 64 dichtend anliegt.On an underside 80 of the coupling element 58 , a slot-shaped recess 82 is made, in which a pin-shaped projection 84 of the drive shaft 62 engages. It should also be noted here that a relative movement in at least one direction, which corresponds to the direction of the longitudinal extension of the pin 84 or the recess 82 , is ensured. The coupling element 58 rests on a circumferential flange 86 of the drive shaft 62 , which in turn rests on the valve housing, ie on a circumferential edge 88 of the guide 64 . In order to achieve a seal of the interior of the valve housing 12 , a seal 90 is provided, which is arranged in a circumferential groove 92 of the drive shaft 62 and bears sealingly against an inner surface 94 of the guide 64 .
In Fig. 3 ist das Koppelelement 58 in Schnittdarstellung gezeigt, wobei die Schnittebene entlang einer Längsachse der schlitzförmigen Aussparung 82 verläuft. Die Aussparung 82 ist dabei symmetrisch zu einer Mittelachse 96 des Koppelelementes 58 ausgebildet. Oberhalb der schlitzförmigen Aussparung 82 verläuft der zapfenförmige Vorsprung 78, der im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist.In Fig. 3, the coupling element is shown in section 58, the section plane along a longitudinal axis of the slot-shaped recess 82 extends. The recess 82 is formed symmetrically to a central axis 96 of the coupling element 58 . Above the slot-shaped recess 82 runs the peg-shaped projection 78 , which is essentially rectangular in cross section.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des Koppelelementes 58, woraus ersichtlich ist, dass dieses als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist. Die schlitzförmige Aussparung 82 und der zapfenförmi ge Vorsprung 78 erstrecken sich entlang von Mittelachsen 98, 100, die zueinander einen Winkel von im wesentlichen 90° einnehmen. In Endbereichen 102, 104 ist die schlitzförmige Aussparung 82 bogenförmig ausgebildet, d. h. insgesamt ist die Aussparung 82 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Langloch hergestellt. FIG. 4 shows a top view of the coupling element 58 , from which it can be seen that it is designed as a circular disk. The slot-shaped recess 82 and the zapfenförmi ge projection 78 extend along central axes 98 , 100 , which are at an angle of substantially 90 ° to each other. In end regions 102 , 104 , the slot-shaped cutout 82 is arcuate, that is to say the cutout 82 in the exemplary embodiment shown here is produced as an elongated hole.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Verwendung eines Koppelelemente 58 wie Kardanscheibe zwischen Antriebswelle 62 und Verschlussorgan 22 wie Kugel das Verschluss organ 22 quasi schwimmend gelagert wird und eine Entkopplung von axialen Seitenkräften auf das Verschlussorgan 22 und/oder die Antriebswelle 62 gewährleistet ist. Dadurch können notwendige Anpresskräfte von Dichtelementen geringer bemessen werden, wodurch die Dichtigkeit verbessert und ein notwendiges Antriebsmoment für das Verschlussorgan verkleinert wird.In summary, it can be stated that the use of a coupling element 58, such as a cardan disk between the drive shaft 62 and the locking member 22, such as a ball, means that the locking member 22 is virtually floating and that decoupling of axial lateral forces on the locking member 22 and / or the drive shaft 62 is ensured. As a result, the necessary contact forces of the sealing elements can be reduced, which improves the tightness and reduces the necessary drive torque for the closure element.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998118629 DE19818629A1 (en) | 1998-04-25 | 1998-04-25 | Ball valve for use in airplanes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1998118629 DE19818629A1 (en) | 1998-04-25 | 1998-04-25 | Ball valve for use in airplanes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19818629A1 true DE19818629A1 (en) | 1999-11-04 |
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ID=7865840
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DE1998118629 Ceased DE19818629A1 (en) | 1998-04-25 | 1998-04-25 | Ball valve for use in airplanes |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19818629A1 (en) |
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- 1998-04-25 DE DE1998118629 patent/DE19818629A1/en not_active Ceased
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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