DE19837694B4

DE19837694B4 - Coaxialventil mit Gegendruckrückentlastung

Info

Publication number: DE19837694B4
Application number: DE1998137694
Authority: DE
Inventors: Willi Arnold
Original assignee: MUELLER CO AX AG; Mueller Co-Ax AG
Current assignee: MUELLER CO-AX AG, 74670 FORCHTENBERG, DE
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: DE19837694A1

Abstract

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, und wobei 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, dadurch gekennzeichnet, 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 Gehäuseinnenwand das Ventilstellglied (14, 14a) des Rückschlag- bzw. Überdruckventils angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Coaxialventil mit einem Gehäuse, in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventilstellglied ist, und eine erste Dichtung direkt am Ventilstellglied anliegt.
Bei einem gattungsgemäßen Coaxialventil ist ein Druckausgleich zwischen der Ventilauslaßseite und der Ventileinlaßseite nur über extern montierte Überdruckventile mit Bypassleitungen möglich. Ein derartiger Druckausgleich muß zum Beispiel immer dann erfolgen, wenn das Coaxialventil geschlossen ist und z.B. bedingt durch eine thermische Ausdehnung ein Überdruck auf der Coaxialventilauslaßseite entsteht. Bei der Verwendung von externen Überdruck- bzw. Ausgleichsventilen ist ein erheblicher Kosten- und Fertigungsaufwand nötig. Die zusätzlichen externen Ventile haben zudem einen nicht unerheblichen Platzbedarf, wodurch das gesamte Coaxialventil relativ groß in seinen Dimensionen ist.
Aus dem DE 92 13 539 U1 ist ein Coaxialventil mit einem Gehäuse bekannt, in dem ein in axialer Richtung beweglich gelagertes Ventilstellglied angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses ist im Ventilsitz des Coaxialventils ein zusätzliches Rückschlagventil angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Coaxialventil bereitzustellen, welches kostengünstig in der Fertigung und der Herstellung ist, und eine möglichst kurze Baulänge aufweist.
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 erforderlich. Das erfindungsgemäße Rückschlag- bzw. Überdruckventil, welches innerhalb des Gehäuses des Coaxialventils angeordnet ist, wird vorteilhaft durch einen Gummilippenring, welcher außen um ein Positionierteil, welches den an der Außenseite des Ventilstellgliedes des Coaxialventils anliegenden Dichtring in Position hält, realisiert. Der Gummilippenring wirkt zusammen mit einer zwischen dem Positionierteil und dem Ventilsitz einliegenden geschlitzten Scheibe als Rückschlagventil, welches in Richtung der Auslaßseite sperrt. Bei einem Überdruck in der Auslaßseite des Coaxialventils gelangt das Medium durch die Schlitze der Scheibe an eine Seite des Gummilippenrings und drückt diesen in Richtung der Einlaßseite des Coaxialventils. Sofern der Gummilippenring etwas in Richtung 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 Gummilippenring abdichtend in der Sperrstellung einliegt, in Richtung 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 Auslaßseite bei geschlossenem Coaxialventil ist, wird der Gummilippenring von dem Medium gegen die Scheibe gedrückt und verschließt die Schlitze der Scheibe, wodurch das Medium von der Einlaßseite bzw. dem das Ventilstellglied umgebenden Raum nicht mehr zur Auslaßseite des Coaxialventils gelangen kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ventilstellgliedes des Überdruck- bzw. Ausgleichsventils sind in den Figuren beschrieben. So ist es zum Beispiel möglich, anstelle des Gummilippenrings, welcher koaxial zu der ersten Dichtung angeordnet ist, lediglich eine oder mehrere Dichtungskugeln zu verwenden, welche in insbesondere parallel zur Achse des Coaxialventils verlaufenden Kanälen einliegen und diese bei einem Überdruck in der Einlaßseite verschließen 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 Coaxialventils kann die erste Dichtung als Teflonring ausgebildet werden, wodurch die Schaltdauer des Coaxialventils vorteilhaft erhöht wird. Bei der Verwendung eines Gummilippenrings zur Realisierung des Überdruck- bzw. Ausgleichsventils für die Druckentlastung bzw. den Druckabbau übernimmt dieser keine Steuerfunktion und keine Reibkräfte, da er nicht mit den beweglichen Teilen des Coaxialventils in Berührung ist. Sämtliche Reibkräfte werden daher 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 Scheibe, welche durch den Gummilippenring verschlossen werden, und durch die Größe der Anpressfläche des Mediums auf den Gummilippenring, kann das Schließverhalten des Druckentlastungsventils beliebig eingestellt werden.
Es versteht sich von selbst, dass ein derartiges Druckausgleichsventil, welches innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist, auch für die andere Richtung, d.h., zur Druckentlastung von der Einlaßseite hin zur Auslaßseite, ausgelegt werden kann. Hierzu muß lediglich die Anordnung geschlitzte Scheibe und Gummilippenring vertauscht angeordnet werden.
Nachfolgend werden anhand von Figuren mögliche Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1: Ein erfindungsgemäßes Coaxialventil mit Gummilippenring als Ventilstellglied eines Druckausgleichsventils;
1a: eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Gummilippenrings in Sperrstellung;
1b: eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Gummilippenrings in Durchlaßstellung für Druckausgleich bzw. -entlastung;
2: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Coaxialventils;
3: eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Coaxialventils mit einer Kugel als Ventilstellglied für das Druckausgleichsventil.
Die 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Coaxialventils. Das Coaxialventil besteht aus mehreren Gehäuseteilen 1, 2 und 3, wobei das Gehäuse teil 1 die Auslaßseite A des Coaxialventils den Anschlußstutzen zum Anschluß nicht dargestellter Rohrleitungen bildet. Das Gehäuseteil 2 bildet die Einlaßseite des Coaxialventils, welches ebenfalls einen Verbindungsstutzen zur Verbindung mit nicht dargestellten Rohrleitungen aufweist. In dem Coaxialventil ist das Ventilstellglied V, welches ein Steuerrohr ist, in axialer Richtung verschieblich gelagert und wird mittels der Feder 15 in Richtung des Ventilsitzes 7 und dessen Dichtung 7' druckbeaufschlagt. Mittels der Magnetspule 6 und dem Magnetanker 5 kann das Ventilstellglied V von dem Ventilsitz 7 axial wegbewegt werden, wodurch das Medium von der Einlaßseite E zur Auslaßseite A durch den Strömungskanal Vi des Steuerrohres V strömen kann. Das Ventilstellglied V ist mittels Dichringen 10 und 12 an der Einlaßseite gelagert. An dem zur Auslaßseite A gerichteten Ende des Ventilstellgliedes V ist dieses mittels einer Teflondichtung 13, welche Dichtlippen aufweist, gegenüber dem Positionierteil 9 und der Scheibe 8 abgedichtet und gelagert. Der Magnetanker 5, welcher am Ventilstellglied V angeordnet 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 Umgebungsraum U. Von dort gelangt es an der Innenseite des Positionierteils 9 zur ersten Dichtung 13, welche ein weiteres Vordringen des Mediums in Richtung der Auslaßseite entlang der Außenseite des Ventilstellgliedes V verhindert. Durch Öffnungen zwischen dem Gehäuse und dem Positionierteil 9 kann das Medium ebenfalls in die ringförmige 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 Medium die Dichtung 14 gegen die Außenseite des Positionierteils 9 und gleichfalls gegen die Innenwand des Gehäuseteils 1, sowie gegen die Scheibe 8, wodurch die Durchläs se bzw. Schlitze D 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 Anlagefläche 14''' der Dichtung bzw. des Gummilippenrings 14 und drückt diese 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 vorbeiströmen und gelangt in den Raum U und von dort zur Einlaßseite E, wodurch 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 1a und 1b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, 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 Positionierteils 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 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 Gummilippenring 14 und der Innenwand des Gehäuses 1 entlang in Richtung der Einlaßseite E strömen kann.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Coaxialventils, wobei ein Gummilippenring 14a verwendet wird, der mit seiner Lippe 14a' den bzw. die Durchlässe D der Scheibe 8 verschließt. Über Kanäle 9b des Positionierteils 9a gelangt bei einem höheren Druck in 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 ringförmigen 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 Gummilippenrings 14a muß dieser nicht insgesamt wie bei der Ausführung gemäß 1 verschoben werden, sondern die dünnwandig ausgebildete Lippe 14a' wird lediglich verschwenkt, wodurch das Medium an der Dichtung vorbeiströmen kann.
Die 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Coaxialventils, bei dem innerhalb des Gehäuses ein Ausgleichsventil zum Druckausgleich zwischen der Auslaßseite A und der Einlaßseite E vorhanden ist. Es ist ebenfalls ein Positionierteil 30 vorhanden, welches zusammen mit einem Andruckteil 36 die erste Dichtung 13 in Position hält. Auch hier ist lediglich die Dichtung 13 mit dem Ventilstellglied V in Kontakt. Lediglich diese Dichtung 13 nimmt die Reibkräfte zum Ventilstellglied 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 Innenraum Vi des Ventilstellgliedes V zur Auslaßseite A gelangen. Das Druckausgleichsventil ist bei dieser Ausführungsform dadurch realisiert, dass mindestens ein Kanal 33 im Positionierteil 30 vorhanden ist, der sich zur Auslaßseite A hin verjüngt und in einem kleineren Kanal 35 endet. Die beiden Kanäle 33 und 35 können durch Bohrungen im Positionierteil 30 leicht realisiert werden. Vorteilhafterweise ist der Übergang zwischen dem großen Kanal 33 und dem kleinen Kanal 35 konisch. Der konische Bereich ist in der 3 mit 33' bezeichnet. Das Andruckteil 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 somit 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 Coaxialventils 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

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, und wobei 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, dadurch gekennzeichnet, 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 Gehäuseinnenwand das Ventilstellglied (14, 14a) des Rückschlag- bzw. Überdruckventils angeordnet ist.
Coaxialventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibe (8) zwischen mit dem Ventilstellglied (V) zusammen wirkendem Ventilsitz (7) und dem Positionierteil (9) angeordnet ist, wobei die Scheibe (8) in einem Bereich Durchlässe (D) aufweist, in dem das Ventilstellglied (14) des Rückschlag- bzw. Überdruckventils mit seiner Anlagefläche (14''') an der Scheibe (8) anliegt, T wobei durch die Durchlässe (D) das Medium von der Auslassseite (A) und vorbei an dem Ventilstellglied (14) in den Raum (U) gelangen kann.
Coaxialventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei größerem Druck im Raum (U) als in der Auslassseite (A) das Medium das Ventilstellglied (14) gegen das Positionierteil (9) sowie das Ventilstellglied (14) mit seiner Anlagefläche (14''') gegen die Scheibe (8) druckbeaufschlagt, derart, dass die Durchlässe (D) der Scheibe (8) verschlossen sind.
Coaxialventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (13) von dem Positionierteil (9) und der Scheibe (8) in Position gehalten ist.
Coaxialventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstellglied (14) ein Gummilippenring ist.
Coaxialventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 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.
Coaxialventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierteil (9) Nuten oder Aussparungen (9', 9'', 9''') hat, in denen das Ventilstellglied (14) und die erste Dichtung einliegen.
Coaxialventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierteil (9a) mindestens einen Kanal (9b) hat, über den das Medium von der Auslassseite in Richtung des Raumes (U) gelangen kann.
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 und 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, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (13) zwischen einem Positionierteil (30) und der Außenwand 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 Positionierteil (30) mindestens einen Kanal (33) hat, durch den das Medium von der Auslassseite (A) zum Raum (U) gelangen kann, wobei der Durchmesser des Kanals sich in Richtung der Auslassseite (A) konisch verjüngt und in dem Kanal ein insbesondere kugelförmiges Ventilstellglied (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.
Coaxialventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung aus Teflon, insbesondere ein Teflonring ist.