DE19837694A1 - Coaxialventil mit Gegendruckrückentlastung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Coaxialventil mit einem Gehäuse (1, 2, 3), in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventilstellglied (V) ist, und eine erste Dichtung (13) direkt am Ventilstellglied (V) anliegt, wobei innerhalb des Ventilgehäuses (1, 2, 3) ein Rückschlag- oder Überdruckventil angeordnet ist, wobei das das Coaxialventil durchströmende Medium von der Auslaßseite (A) des Coaxialventils über das Rückschlag- oder Überdruckventil in den das Ventilstellglied (V) umgebenden Raum (U) gelangen kann, sofern der Druck im Auslaßstutzen (A) des Coaxialventils größer als im Raum (U) ist oder die Druckdifferenz zwischen dem Auslaßstutzen (A) und dem Raum (U) einen bestimmten Wert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Coaxialventil mit einem Gehäu­ se, in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventilstellglied ist, und eine erste Dichtung direkt am Ventilstellglied anliegt.

Bei einem gattungsgemäßen Coaxialventil ist ein Druckaus­ gleich zwischen der Ventilauslaßseite und der Ventilein­ laßseite nur über extern montierte Überdruckventile mit Bypassleitungen möglich. Ein derartiger Druckausgleich muß zum Beispiel immer dann erfolgen, wenn das Coaxial­ ventil geschlossen ist und sich z. B. bedingt durch eine thermische Ausdehnung ein Überdruck auf der Coaxialven­ tilauslaßseite entsteht. Bei der Verwendung von externen Überdruck bzw. Ausgleichsventilen ist ein erheblicher Kosten- und Fertigungsaufwand nötig. Die zusätzlichen ex­ ternen Ventile haben zudem einen nicht unerheblichen Platzbedarf, wodurch das gesamte Coaxialventil relativ groß in seinen Dimensionen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungs­ gemäßes Coaxialventil bereitzustellen, weiches kostengün­ stig in der Fertigung und der Herstellung ist, und ohne zusätzliche externe Druckausgleichsventile dennoch einen Druckausgleich gewährleistet.

Dies Aufgabe wird erfinderisch durch ein Coaxialventil mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Coaxialventil ist ein externes Überdruckventil bzw. Ausgleichsventil nicht mehr erfor­ derlich. Das erfindungsgemäße Rückschlag bzw. Überdruck­ ventil, welches innerhalb des Gehäuses des Coaxialventils angeordnet ist, wird vorteilhaft durch einen Gummilippen­ ring, welcher außen um ein Positionierteil, welches den an der Außenseite des Ventilstellgliedes des Coaxialven­ tils anliegenden Dichtring in Position hält, realisiert. Der Gummilippenring wirkt zusammen mit einer zwischen dem Positionierteil und dem Ventilsitz einliegenden ge­ schlitzten Scheibe als Rückschlagventil, welches in Rich­ tung der Auslaßseite sperrt. Bei einem Überdruck in der Auslaßseite des Coaxialventils gelangt das Medium durch die Schlitze der Scheibe an eine Seite des Gummilippen­ rings und drückt diesen in Richtung der Einlaßseite des Coaxialventils. Sofern der Gummilippenring etwas in Rich­ tung der Einlaßseite gedrückt bzw. verschoben worden ist, kann bedingt durch die Form des Gummilippenrings und die Form der entsprechenden Ausnehmungen des Positionierteils und des Gehäuseteils, zwischen welchen der Gummilippen­ ring abdichtend in der Sperrstellung einliegt, in Rich­ tung der Einlaßseite bzw. den das Ventilstellglied des Coaxialventils umgebenden Raum gelangen, wodurch der Druckausgleich erreicht wird. Sofern der Druck auf der Einlaßseite wieder größer als der Druck in der Auslaßsei­ te bei geschlossenem Coaxialventil ist, wird der Gum­ milippenring von dem Medium gegen die Scheibe gedrückt und verschließt die Schlitze der Scheibe, wodurch das Me­ dium von der Einlaßseite bzw. dem das Ventilstellglied umgebenden Raum nicht mehr zur Auslaßseite des Coaxial­ ventils gelangen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ventilstellgliedes des Überdruck- bzw. Ausgleichsventils sind in den Figuren be­ schrieben. So ist es zum Beispiel möglich, anstelle des Gummilippenrings, weicher koaxial zu der ersten Dichtung angeordnet ist, lediglich eine oder mehrere Dichtungsku­ geln zu verwenden, weiche in insbesondere parallel zur Achse des Coaxialventils verlaufenden Kanälen einliegen und diese bei einem Überdruck in der Einlaßseite ver­ schließen und bei einem Überdruck in der Auslaßseite die Kanäle freigeben, wodurch das Medium von der Auslaßseite zur Einlaßseite gelangen kann.

Bedingt durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Coaxial­ ventils kann die erste Dichtung als Teflonring ausgebil­ det werden, wodurch die Schaltdauer des Coaxialventils vorteilhaft erhöht wird. Bei der Verwendung eines Gum­ milippenrings zur Realisierung des Überdruck- bzw. Aus­ gleichsventils für die Druckentlastung bzw. den Druckab­ bau übernimmt dieser keine Steuerfunktion und keine Reib­ kräfte, er nicht mit den beweglichen Teilen des Coaxial­ ventils in Berührung ist. Sämtliche Reibkräfte werden da­ her durch den Teflonring als erste Dichtung aufgenommen. Hierdurch erhöht sich zusätzlich zur Schaltdauer auch der mögliche Betriebsdruck. Lag der Betriebsdruck bei einem herkömmlichen Coaxialventil bei ca. maximal 16 bar, so steigt der mögliche Betriebsdruck bei Verwendung eines Teflonrings auf bis zu 100 bar.

Durch geeignete Wahl der Größe der Schlitze in der Schei­ be, welche durch den Gummilippenring verschlossen werden, und durch die Größe der Anpressfläche des Mediums auf den Gummilippenring, kann das Schließverhalten des Druckent­ lastungsventils beliebig eingestellt werden.

Es versteht sich von selbst, daß ein derartiges Druckaus­ gleichsventil, welches innerhalb des Ventilgehäuses ange­ ordnet ist, auch für die andere Richtung, d. h., zur Druc­ kentlastung von der Einlaßseite hin zur Auslaßseite, aus­ gelegt werden kann. Hierzu muß lediglich die Anordnung geschlitzte Scheibe und Gummilippenring vertauscht ange­ ordnet werden.

Nachfolgend werden anhand von Figuren mögliche Ausfüh­ rungsformen der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Coaxialventil mit Gummilippenring als Ventilstellglied eines Druckausgleichsventils;

Fig. 1a eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Gummilippenrings in Sperrstellung;

Fig. 1b eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Gummilippenrings in Durchlaßstellung für Druckausgleich bzw. -entlastung;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Coaxialventils;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Coaxialventils mit einer Kugel als Ventilstellglied für das Druckaus­ gleichsventil.

Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Coaxialventils. Das Coaxialventil besteht aus mehreren Gehäuseteilen 1, 2 und 3, wobei das Gehäuse­ teil 1 die Auslaßseite A des Coaxialventils den Anschluß­ stutzen zum Anschluß nicht dargestellter Rohrleitungen bildet. Das Gehäuseteil 2 bildet die Einlaßseite des Coa­ xialventils, welches ebenfalls einen Verbindungsstutzen zur Verbindung mit nicht dargestellten Rohrleitungen auf­ weist. In dem Coaxialventil ist das Ventilstellglied V, welches ein Steuerrohr ist, in axialer Richtung ver­ schieblich gelagert und wird mittels der Feder 15 in Richtung des Ventilsitzes 7 und dessen Dichtung 7' druck­ beaufschlagt. Mittels der Magnetspule 6 und dem Magnetan­ ker 5 kann das Ventilstellglied V von dem Ventilsitz 7 axial wegbewegt werden, wodurch das Medium von der Ein­ laßseite E zur Auslaßseite A durch den Strömungskanal Vi des Steuerrohres V strömen kann. Das Ventilstellglied V ist mittels Dichtringen 10 und 12 an der Einlaßseite gela­ gert. An dem zur Auslaßseite A gerichteten Ende des Ven­ tilstellgliedes V ist dieses mittels einer Teflondichtung 13, welche Dichtlippen aufweist, gegenüber dem Positio­ nierteil 9 und der Scheibe 8 abgedichtet und gelagert. Der Magnetanker 5, welcher am Ventilstellglied V angeord­ net ist, ist in dem das Ventilstellglied V umgebenden Raum U verschiebbar gelagert. Das Medium gelangt von der Einlaßseite E durch die Lagerringe 10 und 12 in den Umge­ bungsraum U. Von dort gelangt es an der Innenseite des Positionierteils 9 zur ersten Dichtung 13, welche ein weiteres Vordringen des Mediums in Richtung der Auslaß­ seite entlang der Außenseite des Ventilstellgliedes V verhindert. Durch Öffnungen zwischen dem Gehäuse und dem Positionierteil 9 kann das Medium ebenfalls in die ring­ förmige Nut 9'' gelangen, in der der Gummilippenring 14 einliegt. Sofern der Druck auf der Einlaßseite E höher ist als der Druck auf der Auslaßseite A, drückt das Medi­ um die Dichtung 14 gegen die Außenseite des Positionier­ teils 9 und gleichfalls gegen die Innenwand des Gehäuse­ teils 1, sowie gegen die Scheibe 8, wodurch die Schlitze 8 der Scheibe 8 verschlossen sind und das Medium nicht von der Einlaßseite E in Richtung Auslaßseite A gelangen kann.

Ist der Druck auf der Auslaßseite A höher als der Druck auf der Einlaßseite E bei geschlossenem Coaxialventil, so gelangt das Medium durch den bzw. die Schlitze D in der Scheibe 8 an die Hinterseite 14''' der Dichtung bzw. des Gummilippenrings 14 und drückt diesen in Richtung der Einlaßseite E. In diesem Fall kann bedingt durch die Form des Gummilippenrings 14 und/oder die Form der Nut 9'' das Medium an dem Gummilippenring 14 vorbei strömen und ge­ langt in den Raum U und von dort zur Einlaßseite E, wo­ durch ein Druckausgleich zwischen der Auslaßseite A und der Einlaßseite E erfolgt. Der bzw. die Schlitze D der Scheibe 8 werden von dem Gummilippenring 14 vollständig verschlossen, sofern der Druck in der Einlaßseite E höher als in der Auslaßseite A ist. Zusätzliche Dichtringe 18 dichten die Gehäuseteile 1, 2 und 4 gegeneinander nach außen hin ab.

Die Fig. 1a und 1b zeigen eine bevorzugte Ausführungs­ form, bei der der Gummilippenring 14 zwei Lippen 14' und 14'' hat und daher nicht axial verschoben werden muß. Ist der Druck P2 auf der Einlaßseite E höher als der Druck P1 auf der Auslaßseite A, drückt das Medium die Dichtung 14 mit seiner einen Lippe 14' gegen die Außenseite des Posi­ tionierteils 9 und mit seiner anderen Lippe 14'' gegen die Innenwand des Gehäuseteils 1, wodurch das Medium nicht in Richtung der Scheibe 8 gelangen kann. Die Fig. 1b zeigt den Gummilippenring 14 bei der Druckentlastung. Bedingt durch die Form des Gummilippenrings 14 wird bei höherem Druck P3 auf der Auslaßseite A die Lippe 14'' derart verschwenkt wird, daß das Medium zwischen Gum­ milippenring 14 und der Innenwand des Gehäuses 1 entlang in Richtung der Einlaßseite E strömen kann.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Coaxialventils, wobei ein Gummilippenring 14a verwendet wird, der mit seiner Lippe 14a' den bzw. die Kanäle D der Scheibe 8 verschließt. Über Kanäle 9b des Positionierteils 9a gelangt bei einem höheren Druck ihn der Auslaßseite A das Medium von der ringförmigen Nut 9''' in den Raum U, wodurch der Druckausgleich erfolgt. Der Gummilippenring 14a hat an dem Ende seiner Lippe 14a' einen Wulst 14a'', der sich abdichtend an den ringförmi­ gen Vorsprung 9a' anlegt, so daß bei einem höheren Druck in dem Raum U als in der Auslaßseite A das Medium nicht von dem Raum U über den Kanal 9b zwischen dem Vorsprung 9a' und dem Teil A und von dort aus hinter der Dichtung 13 zur Auslaßseite A über die fensterartigen Öffnungen 7'' des Ventilsitzes 7 des Coaxialventils gelangen kann.

Durch die entsprechende Ausgestaltung des Gummilippen­ rings 14a muß dieser nicht insgesamt wie bei der Ausfüh­ rung gemäß Fig. 1 verschoben werden, sondern die dünn­ wandig ausgebildete Lippe 14a' wird lediglich ver­ schwenkt, wodurch das Medium an der Dichtung vorbeiströ­ men kann.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Coaxialventils, bei dem innerhalb des Gehäuses ein Ausgleichsventil zum Druckausgleich zwi­ schen der Auslaßseite A und der Einlaßseite E vorhanden ist. Es ist ebenfalls ein Positionierteil 30 vorhanden, welches zusammen mit einem Andruckteil 36 die erste Dich­ tung 13 in Position hält. Auch hier ist lediglich die Dichtung 13 mit dem Ventilstellglied V in Kontakt. Ledig­ lich diese Dichtung 13 nimmt die Reibkräfte zum Ventil­ stellglied auf. Durch den Einsatz des Materials Teflon, welches höhere Reibkräfte aufnehmen kann, können höhere Betriebsdrücke für das Coaxialventil bei gleichem Aufbau realisiert werden. Das Positionierteil 30 ist gegenüber dem Ventilsitz 7 mittels einer Ringdichtung 31, welche vorteilhaft ein O-Ring ist, abgedichtet. Das Medium kann somit nicht von der Ventileinlaßseite E bzw. dem Innen­ raum V_i des Ventilstellgliedes V zur Auslaßseite A gelan­ gen. Das Druckausgleichsventil ist bei dieser Ausfüh­ rungsform dadurch realisiert, daß mindestens ein Kanal 33 im Positionierteil 33 vorhanden ist, der sich zur Auslaß­ weite A hin verjüngt und in einem kleineren Kanal 35 en­ det. Die beiden Kanäle 33 und 35 können durch Bohrungen im Positionierteil 30 leicht realisiert werden. Vorteil­ hafterweise ist der Übergang zwischen dem großen Kanal 33 und dem kleinen Kanal 35 konisch. Der konische Bereich ist in der Fig. 3 mit 33' bezeichnet. Das Abschlußteil 36 hat Bohrungen 36b, welche im Bereich des großen Kanals 33 enden. Hierdurch kann das Medium von dem Raum U in den Kanal 33 gelangen. Sofern im Raum U ein höherer Druck als in der Auslaßseite A besteht, wird die Dichtungskugel 34 gegen den konischen Teil 33 gedrückt und verschließt so­ mit den kleinen Kanal 35. Das Medium kann in diesem Fall nicht zur Auslaßseite A gelangen. Ist dagegen der Druck in der Auslaßseite größer als in dem Raum U, so wird die Dichtungskugel 34 von dem konischen Teil 33 wegbewegt, wodurch das Medium durch den Kanal 33 um die Kugel 34 herum und durch die Bohrungen 36b in den Raum U gelangen kann und ein Druckausgleich erfolgt.

Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Coaxial­ ventils sind denkbar, wobei das Ausgleichsventil nicht neben der ersten Dichtung 13, sondern im Ventilsitz 7 selbst angeordnet ist. Es ist zudem denkbar, daß in dem Gehäuseteil 1 Kanäle eingelassen sind, welche mit einem im Gehäuseteil 1 einliegenden Ausgleichsventil einen Druckausgleich ermöglichen.

Claims (13)

1. Coaxialventil mit einem Gehäuse (1, 2, 3), in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventil­ stellglied (V) ist, und eine erste Dichtung (13) di­ rekt am Ventilstellglied (V) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ven­ tilgehäuses (1, 2, 3) ein Rückschlag- oder Überdruck­ ventil angeordnet ist, wobei das das Coaxialventil durchströmende Medium von der Auslaßseite (A) des Coaxialventils über das Rückschlag- oder Überdruck­ ventil in den das Ventilstellglied (v) umgebenden Raum (U) gelangen kann, sofern der Druck im Auslaß­ stutzen (A) des Coaxialventils größer als im Raum (U) ist oder die Druckdifferenz zwischen dem Auslaß­ stutzen (A) und dem Raum (U) einen bestimmten Wert überschreitet.

2. Coaxialventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Dichtung (13) zwischen einem Positionierteil (9) und der Außenwand des Ventilstellgliedes (V) angeordnet ist, und daß zwischen dem Positionierteil (9) und der Gehäusein­ nenwand das Ventilstellglied (14) des Rückschlag- bzw. Überdruckventils angeordnet ist.

3. Coaxialventil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Scheibe (8) zwi­ schen Ventilsitz (7) und Positionierteil (9) ange­ ordnet ist, welche im Bereich der Anlagefläche (14''') des Ventilstellgliedes (V) des Rückschlag- bzw. Überdruckventils Durchlässe (D) aufweist, durch die das Medium von der Auslaßseite (A) in den Raum (U) gelangen kann.

4. Coaxialventil nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei größerem Druck im Raum (U) als in der Auslaßseite (A) das Medium das Ventilstellglied (14) gegen die Anlagefläche (14''') und das Positionierteil (9) druckbeaufschlagt, der­ art, daß die Durchlässe (D) verschlossen sind.

5. Coaxialventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung (13) von dem Positionierteil (30) und dem Teil (8) in Position gehalten ist.

6. Coaxialventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (14) ein Gummilippenring ist.

7. Coaxialventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (14) bei größerem Druck im Raum (U) als in der Auslaßseite (A) den Übergang zwischen der Scheibe (8) und dem Gehäuseteil (1) sowie zwischen der Scheibe (8) und dem insbesondere hülsen- und/oder topfförmigen Positionierteil (9) abdichtet.

8. Coaxialventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (9) Nuten oder Aussparungen (9', 9'', 9''') hat, in denen das Ventilstellglied (14) und die erste Dichtung einliegen.

9. Coaxialventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierteil (9) mindestens einen Kanal () hat, über den das Medium von der Auslaßseite in Richtung des Raumes (U) gelangen kann.

10. Coaxialventil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Dichtung (13) zwischen einem Positionierteil (30) und der Außen­ wand des Ventilstellgliedes (V) angeordnet ist, und eine weitere Dichtung (31), insbesondere ein O-Ring, zwischen dem Positionierteil (30) und dem Gehäuse (32) abdichtend angeordnet ist, und das Positionier­ teil (30) mindestens einen Kanal (33) hat, durch den das Medium von der Auslaßseite (A) zum Raum (U) ge­ langen kann, wobei der Durchmesser des Kanals sich in Richtung der Auslaßseite (A) konisch verjüngt und in dem Kanal ein insbesondere kugelförmiges Ventil­ stellglied (34) beweglich gelagert ist, welches bei größerem Druck im Raum (U) als in der Auslaßseite vom Medium gegen den konischen Teil (33') des Kanals (33) gedrückt wird und diesen verschließt.

11. Coaxialventil mit einem Gehäuse (1, 2, 3), in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventil­ stellglied (V) ist, und eine erste Dichtung (13) di­ rekt am Ventilstellglied (V) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ven­ tilgehäuses (1, 2, 3) ein Rückschlag- oder Überdruck­ ventil angeordnet ist, wobei das das Coaxialventil durchströmende Medium von der Einlaßseite (E) des Coaxialventils über das Rückschlag- oder Überdruck­ ventil in den Auslaßstutzen (A) gelangen kann, so­ fern der Druck im Einlaßstutzen (E) des Coaxialven­ tils größer als im Auslaßstutzen (A) ist oder die Druckdifferenz zwischen dem Einlaßstutzen (E) und dem Auslaßstutzen (A) einen bestimmten Wert über­ schreitet.

12. Coaxialventil nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilstellglied ein Gummilippenring ist.

13. Coaxialventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung aus Teflon, insbesondere ein Teflon­ ring ist.