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Die
Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Absperrelemente von Druckgasquellen,
wobei das Absperrelement in einem zylindrischen Körper angeordnet
ist und über
einen zylindrischen Ring betätigt
wird, der sich im Bereich des Zylindermantels des zylindrischen
Körpers
befindet
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Gasventile
wie Flaschenventile werden gewöhnlich
mit einem Handrad betätigt.
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FR 2 735 209 A1 beschreibt
eine Bauteilgruppe Absperrventil/Druckminderer für eine Gasflasche mit einer
verschiebbaren Absperrklappe.
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Zur
Erzielung einer kompakten Bauweise von Gasarmaturen mit Absperrventil
ist eine indirekte Betätigung
des Absperrventiles oft wünschenswert.
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In
der
DE 28 43 370 A1 ist
ein Wasserhahn beschrieben, der einen zentralen Gehäusekörper aufweist,
an dessen oberem Ende ein Verstellglied und gegenüberliegend
ein Auslaufteil angeordnet sind. Das Verstellglied wirkt auf einen
innerhalb des Gehäuses
angeordnetes kolbenförmiges
Absperrelement.
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Aus
der
US 5,156,186 A ist
ein Ein-Hand-Ventil für
medizinische Zwecke bekannt. Das Ventil weist ein Ventilgehäuse mit
einer Flüssigkeits-
Regeleinrichtung auf, bei der ein zylinderförmiger Grundkörper mittels
Flügelpaar
innerhalb des Ventilgehäuses
drehbar gelagert ist.
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Aufgabe
der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur
indirekten Bedienung eines Absperrventiles.
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Gelöst wurde
die Aufgabe ausgehend von einer Verstelleinrichtung für Absperrelemente
gemäß der eingangs
genannten Gattung, dadurch, dass das Absperrelement mit dem zylindrischen
Ring über eine
Getriebeübersetzung
verbunden ist.
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Absperrelemente
oder Absperrventile werden in der Regel zum Verschließen und Öffnen von Druckgasquellen
eingesetzt.
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Das
Absperrelement wird über
eine Verstelleinrichtung bedient. Die Verstelleinrichtung ist ein Drehring
oder ein Schiebering, die als Absperring bezeichnet werden. Der
Absperring ist über
eine Getriebeübersetzung
indirekt mit der Schließeinrichtung
(z. B. Schließbolzen
eines Ventils) des Absperrelementes gekoppelt.
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Druckgasquellen
sind beispielsweise Druckgasbehälter,
Druckgasflaschen, Druckdosen und insbesondere Druckgasleitungen.
Die Druckgasquelle liefert Gase oder Gasgemische, z. B. technische Gase
oder Reinstgase wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, synthetische
Luft, Edelgase (z. B. Helium, Argon, Krypton, Xenon), Kohlendioxid,
Ammoniak oder Gasgemische, insbesondere Prüfgasgemische.
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Das
Absperrelement ist vorzugsweise ein Gasventil, z. B. ein Stopfbuchsventil,
ein Schieber, eine drehbare Scheibe mit Gasdurchlaßöffnung,
ein Kugelventil oder Membranventil. Ein Membranventil wird als Absperrelement
besonders bevorzugt verwendet, insbesondere bei Reinstgas-Anwendungen. Vorteilhaft
schließt
das Absperrelement mit dem Vordruck. Bei Erhöhung des Vordruckes erhöht sich
der Schließdruck.
Dies führt
zu einer erhöhten
Sicherheit.
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Der
Absperring ist wie ein Zylindermantelsegment auf einer zylindrischen
Außenfläche ausgebildet,
wie ein Ring auf einem Zylinder. Die Drehachse eines Drehringes
verläuft
also parallel zur Längsachse
des zylindrischen Körpers.
Der Drehring oder Schiebering kann über die Zylinderfläche herausragen.
Der Drehring ist an der Außenseite
vorzugsweise mit einer Griffhilfe versehen, z. B. ein zapfenförmiges Stück (Stellfahne
genannt). Die Stellfahne ist vorzugsweise austauschbar. Die Stellfahne
kann beispielsweise mittels einer einrastenden Steckverbindung am
Absperring befestigt werden. Die Stellfahne ist vorteilhaft gasartspezifisch
gefärbt.
Die gasartspezifische farbliche Gestaltung der austauschbaren Stellfahne
am Drehring erlaubt eine einfache und flexible integrierte Gasartkennzeichnung.
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Eine
Drehbewegung des Drehringes wird je nach Drehrichtung in eine öffnende
oder schließende Bewegung
des Absperrelementes übertragen.
Der Schiebering wird beispielsweise in Richtung der Längsachse
eines zylindrischen Körpers
bewegt (Auf- oder Abbwegung). Eine Schiebebewegung des Schieberinges
wird je nach Richtung in eine öffnende oder
schließende
Bewegung des Absperrelemen tes übertragen.
Zur Übertragung
können
unterschiedliche Vorrichtungen eingesetzt werden, z. B. Zahnradantrieb
(Kegelzahnräder;
rechtwinklig zueinander angeordnete flache Zahnräder; Schnecke/Zahnrad), Friktionsantrieb
(Ring/Rad), Hebelübersetzung (Ring/Hebel)
oder Riemenantrieb. Bei einem seitlich in einem vorzugsweise zylindrischen
Grundkörper angeordneten
Drehventil als Absperrelement stehen im allgemeinen die Achsen (Drehachse
bei Drehring) von Absperring und Drehventil im rechten Winkel zueinander.
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Die
Stellung des Absperrelements ("Auf" oder "Zu") ist vorzugsweise
anhand von Stellfahne/Absperring oder Position des Absperringes
im Gegensatz zu einem Handrad eindeutig und direkt erkennbar. Die
Steilposition "Auf" oder "Zu" ist bei einem Drehring
vorteilhaft über
ein Anzeigefenster oder eine Aussparung in der Verkleidung der Gasarmatur
zusätzlich
ersichtlich. Bei einem Schiebering kann eine Anzeige der Steilposition
durch Verschieben des Schieberinges abgedeckt oder freigestellt werden.
Die beiden Stellpositionen werden vorzugsweise durch zwei Einrastpositionen
und/oder zwei Anschläge
vorgegeben. Die in der Regel integrierte Getriebeübersetzung
des Antriebes führt
zu einer leichtgängigen
Bedienbarkeit des Absperrelementes, das an sich wegen des anliegenden
Vordrukkes schwerer zu verstellen ist.
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Der
Absperring wird aus Kunststoff (z. B. Polypropylen, Polyamid, ABS,
Polyester) oder Metall (z. B. Messing, Edelstahl, Aluminium) hergestellt.
Der Absperring ist vorzugsweise mit Griffhilfen ausgestattet. Griffhilfen
sind beispielsweise besondere Oberflächenausformungen wie Vertiefungen,
Mulden, Rillen, Noppen oder Stege. Griffhilfen können auch zusätzliche
Teile oder Überzüge aus Kunststoff,
Gummi, gummiähnlichem
Material oder Elastomere, insbesondere thermoplastisch verarbeitbare
Elastomere sein, die auf dem Griffteil angebracht sind, z. B. ein Überzug,
Ringe, eine Hülse
oder ein Band, Noppen, Stege oder Kissen. Bevorzugt dient eine Stellfahne als
Griffhilfe.
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Der
Absperring ist vorzugsweise aus Kunststoff.
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Das
Absperrventil ist vorzugsweise in einem Grundkörper angeordnet.
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Der
Grundkörper
besteht aus einem thermisch formbaren Material wie Metall oder Kunststoff. Der
Grundkörper
besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere Messing (vorzugsweise
vernickelt) oder Edelstahl, und weist vorzugsweise an einem Ende
(unteres Ende) einen Anschluß,
z. B. Gewindeanschluß oder
Bajonettanschluß,
zur Befestigung an einer Druckgasquelle (in der Regel die Druckgasleitung)
auf. Der Grundkörper
ist vorzugsweise zylindrisch aufgebaut. Der Grundkörper enthält Gaskanäle, beispielsweise
in Form von Bohrungen. Im allgemeinen befindet sich der Eingang
für das
komprimierte Gas (Hochdruckseite, Vordruck) und der Anschluß zur Druckgasquelle
auf der Stirnfläche
(unteres Ende) des stehenden zylindrischen Körpers. Vom Gas-Eingang führt dann
ein Gaskanal zu einem Absperrelement (vorzugsweise seitlich integriert)
und vom Absperrelement im allgemeinen zum Druckregler (vorzugsweise
im Kopfbereich des Grundkörpers).
Vom Druckregler wird das auf den Hinterdruck gebrachte Gas zu einem
Ausgang geführt.
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Absperrelement
und Grundkörper
sind beispielsweise Teil einer Gasarmatur.
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Die
Gasarmatur vereint vorzugsweise Absperrelement, Druckregler und
Druckanzeigeinstrument (Manometer) auf engstem Raum. Der Raum ist im
wesentlichen ein zylindrischer oder zylinderförmiger Raum. In diesem zylindrischen
Raum ist ein Grundkörper
enthalten, der Absperrelement und Druckregler aufnimmt. Die Gasarmatur
erscheint dem Betrachter daher wie ein Teil. In dem zylindrischen
Raum sind Absperrelement und Druckregler zwischen Druckgasquelle
und Manometer angeordnet.
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Das
Absperrelement mit Absperring ist vorteilhaft in einer Gasarmatur
enthalten, die im allgemeinen folgende Maße aufweist: Durchmesser im Bereich
von 40 bis 80 mm, vorzugsweise 45 bis 60 mm; Länge (ohne Gasanschluß und Spannmuffe) im Bereich
von 60 bis 200 mm, vorzugsweise 100 bis 150 mm. Die Spannmuffe hat
im allgemeinen einen Außendurchmesser
wie die Gasarmatur (40 bis 80 mm) und eine Dicke um 20 mm. In der
bevorzugten Ausführung
hat die Gasarmatur einen Durchmesser von 50 mm. Das Griffteil hat
hierbei eine Länge
von 50 mm, der Absperring einen Durchmesser um 50 mm und eine Dicke
um 20 mm. Die Länge
der Gasarmatur ohne Spannmuffe und Gasanschluß beträgt dabei etwa 113 mm.
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Ein
Ausführungsbeispiel
(Gasarmatur mit Absperrelement und drehbarem Absperring) wird Im folgenden
anhand der Zeichnung näher
beschrieben.
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Es
zeigen
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1 die
Gasarmatur mit Absperrelement und Absperring im Längsschnitt
entlang der Achse A-A,
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2 einen
Querschnitt der Gasarmatur mit Absperrelement und Absperring in
Höhe des
Absperrelementes (entlang B-B),
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3 einen
Teil (unterer Teil) der Gasarmatur mit Ansicht der Verstelleinrichtung
des Absperrelementes und
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4 eine
Seitenansicht der Gasarmatur mit Absperring.
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1 zeigt
die Gasarmatur im Längsschnitt. Der
Grundkörper 1 (z.
B. aus Messing oder Edelstahl) enthält einen eingehenden Gaskanal
(Eingang 1a) für
komprimiertes Gas (z. B. 40 bar) von der Druckgasquelle (z. B. Druckgasleitung).
Der Gaskanal führt
zum Absperrelement, das bevorzugt (wie gezeigt) aus einem Membranventil
besteht. Das äußere Ende
von Druckstück 4 des
Membranventils ist doppelt abgeflacht (Ende mit Zweikant). Auf dieses Ende
mit Zweikant von Druckstück 4 ist
das Zahnrad 3 beweglich aufgesetzt. Das Druckstück 4 weist
ein Außengewinde
auf, das im Innengewinde der Halteschraube 2 bei Drehung
des Zahnrades 3 bewegt wird. Eine Drehbewegung des Zahnrades 3 erzeugt eine
Hubbewegung des Druckstückes 4.
Durch die freie Kopplung des Zahnrades 3 mit dem Druckstück 4 über den
Zweikant (Mitnehmer) folgt das Zahnrad 3 nicht der Hubbewegung
des Druckstückes 4.
In das Zahnrad 3 greifen die Zähne an der Unterkante des Absperringes 22.
Da die Funktion Auf/Zu des Absperrelementes durch eine Viertelkreis-Drehung (Drehung
um 90°)
des Absperr-Ringes 22 erreicht werden soll, reicht eine
Zahnung über
ein Viertel des Kreisumfanges der unteren Kante des Absperringes 22 (s. 3)
aus. Die Übersetzung
der Zähne
von Zahnrad 3 und Zähnen
des Absperringes 22 ist entsprechend gewählt. Eine Übersetzung,
z. B. 4:1 (Zähne
von Absperring 22/Zähne
von Zahnrad 3), führt
zu einer leichten Bedienung des an sich schwergängigen Absperrelementes. Abweichend
von üblichen
Absperrelementen mit Membranventil wirken Federdruck und anliegender
Hinterdruck in gleicher Richtung (Schließrichtung), wodurch eine höhere Sicherheit
gewährleistet
wird. Von dem Absperrelement führt
ein Gaskanal zur Druckregelstufe.
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2 zeigt
die Gasarmatur von 1 im Querschnitt entlang der
Linie B-B. Man erkennt das Absperrelement im Grundkörper 1,
bestehend aus einem Membranventil mit den Teilen Druckfeder 25, Schließbolzen 13,
Membran 6, Gleitscheibe 5 und Druckstück 4 mit
Zahnrad 3, den Absperring 22 mit der Verzahnung 22a an
der Unterkante des Absperringes 22. Die Verzahnung 22a erstreckt
sich über
ein Viertel des Umfanges von Absperring 22. Die Stellungsfahne 30 ist
an Absperring 22, vorzugsweise über eine Steckverbindung, angebracht.
Die Stellungsfahne 30 dient als Griff zur Betätigung des
Absperrelementes. Die Verkleidung 23 ist mit zwei Begrenzungsrippen 34 im
Abstand von 180° versehen, die
im Bereich der Verzahnung 22a angebracht sind und Anschläge für die Enden
der Verzahnung 22a bilden (siehe 3). Die
gestrichelt gezeichnete Stellungsfahne 30 zeigt die geschlossene
Stellung („Zu") nach Drehung der
Stellungsfahne 30 mit Absperring 22 um 90°.
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Die „Auf"- und „Zu"-Stellung des Absperringes 22 wird
mit Hilfe einer Einrastungsvorrichtung fühlbar eingestellt. Das Einraststück 33 ist
als zapfenförmige
Verlängerung
der Unterkante des Absperringes 22 ausgeführt. Das
Einraststück 33 enthält eine Einrastöffnung für das Kugeldruckstück 32.
Das Kugeldruckstück 32 mit
einer Druckfeder befindet sich in der Aufnahmeöffnung 31 im Grundkörper 1.
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Durch
Drehung des Absperringes 22 wird über die in das Zahnrad 3 greifende
Verzahnung 22a an der dem Zahnrad 3 zugewandten
(unteren) Kante des Absperringes 22 die Drehbewegung in
eine Hubbewegung umgesetzt. Das Verhältnis (Übersetzung) der Anzahl der
Zähne von
Zahnrad 3 und Verzahnung 22a ist so gewählt, daß der Drehung
des Absperringes 22 um 90° eine Hubbewegung des Druckstückes 4,
die auf den Schließbolzen 13 übertragen wird,
für ein Öffnen und
Schließen
des Absperrelementes ausreicht. Bei dem gezeigten Absperrelement,
einem Membranventil, wirken Gasdruck und Federdruck der Feder 25 in
gleicher Richtung, das heißt
in schließender
Richtung des Schließkegels von
Schließbolzen 13.
Diese unübliche
Ausrichtung von Gasdruck und Federdruck (üblich sind entgegengesetzte
Druckrichtungen) sorgt für
zusätzliche
Sicherheit bei dem Absperrelement.
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3 zeigt
das untere Teil der Gasarmatur. Das Zusammenwirken von Absperring 22 mit
Verzahnung 22a und Zahnrad 3 ist dargestellt.
Man erkennt die auf einen viertelkreisbogen beschränkte Verzahnung 22a an
dem Absperring 22. Die zwei Begrenzungsrippen 34 dienen
als Anschlag für
die beiden Endkanten des Absperringabschnittes mit der Verzahnung 22a.
Durch das Zusammenwirken von Verzahnung 22a und Zahnrad 3 wird
eine Drehung um die Längsachse
der Gasarmatur in eine Drehung um eine Achse senkrecht zur Längsachse
umgesetzt. Da das Druckstück 4 mit
seinem Außengewinde
in dem Innengewinde der Halteschraube 2 geführt wird,
bewirkt eine Drehung eine Auf- oder Abbewegung (je nach Drehrichtung)
des Druckstückes 4 und damit
des Schließbolzens 13.
Die Befestigungsnippel 36 dienen zur Befestigung der Verkleidung
an dem Grundkörper 1. Über das
Anschlußstück 35 wird
die Druckgasleitung mittels einer Spannmuffe 24 angeschlossen.
Die Spannmuffe 24 enthält
vorteilhaft ein Ende mit Linksgewinde und ein Ende mit Rechtsgewinde
(Innengewinde), wobei die Gewinde von Anschlußstück 35 und am Ende
der Druckgasleitung mit entsprechenden Gewinden ausgestattet sind.
Vorteilhaft ist die Spannmuffe 24 aus Kunststoff.
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4 zeigt
die Gasarmatur in der Seitenansicht. Die Verkleidung 23 enthält einen
Durchbruch oder eine Aussparung 39 als Sichtfenster zur
Stellungsanzeige (Öffnungszustand
Auf/Zu) der Absperrelementes. Das Sichtfenster 39 zeigt
je nach Stellung des Absperringes 22 eine van zwei darauf
in 90° Abstand
angebrachten Stellungsmarkierungen („Auf" oder „Zu"). Am Absperring 22 ist die
Stellungsfahne 30 angebracht. Die Stellungsfahne 30 wird
bevorzugt durch Einklipsen an dem Absperring 22 angebracht.
Vorteilhaft hat die Stellungsfahne 30 die gasarttypische
Farbe. Die Gasarmatur ist universell (das heißt für die verschiedenen Gase) verwendbar. Durch
eine austauschbare Stellungsfahne 30 und Gasartklebeschild 12 kann
die Gasarmatur sehr leicht an die zu verwendende Gasart angepaßt werden.
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Halteschraube
- 3
- Zahnrad
- 4
- Druckstück
- 5
- Gleitscheibe
(Metall, PTFE-beschichtet)
- 6
- Membran
- 7
- Gleitring
- 8
- Membran
mit Loch
- 9
- Federdeckel
- 10
- Kopfverkleidung
- 11
- Druckanzeiged
- 11a
- Druckzeiger
- 12
- Gasart-Klebeschild
- 13,
13'
- Schließbolzen
- 14
- Stellmutter
(Regulierschraube)
- 15
- Dichtung
- 16
- Druckbolzen
- 17
- oberer
Federanschlag
- 18
- Feder
- 19
- Membranstange
(mit unterem Federanschlag)
- 20
- Membrandichtung
- 21
- Membranschraube
- 22
- Absperr-Ring
- 22a
- Verzahnung
auf Absperr-Ringkante
- 23
- Verkleidung
- 24
- Spannmuffe
- 25
- Druckfeder
- 27
- Ventilsitzdichtung
- 29
- Ventilsitzschraube
- 30
- Stellungsfahne
- 31
- Aufnahmeöffnung für Druckfeder
und Kugel der Einrastvorrichtung
- 32
- Kugel
(Kugeldruckstück)
- 33
- Einraststück (Verlängerung
von Absperr-Ring 22)
- 34
- Begrenzungsrippe
in der Verkleidung
- 35
- Anschluß zur Druckgasleitung
- 36
- Befestigungsnippel
- 37
- Fenster
der Druckanzeige
- 38
- Druckmeßinstrument
(Manometer)
- 39
- Fenster
oder Aussparung zur Stellungsanzeige