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Die
Erfindung betrifft ein Ventil für
das Steuern beziehungsweise Regeln von Medienströmen, wobei das Ventil ein Ventilgehäuse aufweist,
in welchem ein Durchflußrohr
für den
Medienstrom vorgesehen ist und ein in einem Winkel zum Durchflußrohr angeordnetes
und mit diesem verbundenes Ventilkörperrohr, wodurch ein Ventilkörper durch
einen Antrieb derart längsbewegbar
ist, um den Ventilkörper
in einer geschlossenen Stellung des Ventils in einem Dichtsitz zu
positionieren, so daß das
Durchflußrohr verschlossen
ist.
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Der
Einsatz von Ventilen für
die Steuerung beziehungsweise Regelung von Medienströmen, seien
diese gasförmig
oder flüssig,
ist seit langem bekannt. Von vorgenannten Ventilen werden eine Vielzahl
von Eigenschaften gefordert. Es sind dies die Nennweite, der höchstzulässige Betriebsdruck,
die Dichtheiten im Sitz und nach außen, sowie der Widerstand,
den das Ventil zum Beispiel im geöffneten Zustand dem abzusperrenden
Medium entgegensetzt.
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Gerade
wenn das Ventil geöffnet
ist, soll das Medium möglichst
verlustfrei, also ohne Widerstand das Ventil passieren, um ansonsten
damit verbundene Verluste zu vermeiden beziehungsweise die notwendigen
Pumpleistungen entsprechend geringer zu dimensionieren zu können.
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Bei
bekannten Ventilen ragt der Dichtsitz in das Durchflußrohr hinein,
derart, daß sich
eine Verjüngung
bildet. Aufgrund der in der Strömungsmechanik
gültigen
Gesetze bewirkt eine Verjüngung eine
entsprechende Beschleunigung des Mediums. An der Störkontur
selber können
sich des Weiteren Bereiche ausbilden, mit erheblich unterschliedlichen Strömungsgeschwindigkeiten
des Mediums, wodurch die eigentlich wünschenswerte laminare Strömung zerstört wird
und eine turbulente Strömung
entsteht. Eine turbulente Strömung
führt aber
zu erheblichen Verlusten, die mit entsprechend höherer Pumpleistung, wenn überhaupt,
zu kompensieren sind.
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Die
vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Durchflußwiderstand
im Ventil zu senken.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Ventil wie eingangs beschrieben, wobei vorgeschlagen wird,
daß bei
geöffneter
Ventilstellung, die lichte Querschnittsfläche des Durchflußrohres
im Dichtsitzbereich mindestens der Querschnittsfläche des Durchflußrohres
im Eingangs- oder Ausgangsbereich des Ventil gehäuses entspricht.
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Bei
den bekannten Ventilen nach dem Stand der Technik wurden im Durchflußrohr entsprechende Anschläge vorgesehen,
um für
den Ventilkörper
einen Dichtsitz zu bilden. Diese Anschläge wirken aber als Störkonturen
im Durchflußrohr
mit den oben geschilderten Problemen. Der erfindungsgemäße Vorschlag
hat zum Ziel, ein möglichst
glattes Rohr auf der Innenseite dem Medium zur Verfügung zu
stellen. Der erfindungsgemäße Vorschlag
verzichtet nunmehr vollständig
auf entsprechende störende
Konturen im Dichtsitzbereich, indem Lösungen für den Dichtsitz eingesetzt
werden, ohne dabei die Querschnittsfläche im Dichtsitzbereich mit
den genannten Problemen zu verringern. Ist aber mit keiner oder
nur mit einer geringen Erhöhung
der Querschnittsfläche im
Dichtsitzbereich in dem Ventil zu rechnen, so ist die Gefahr, daß sich nachteilige
turbulente Strömungen
im Ventil im Dichtsitzbereich ausbilden, sehr stark reduziert und
der Durchflußwiderstand
erheblich gesenkt. Die Erfindung erreicht daher eine erhebliche
Verbesserung der bekannten Ventile.
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In
einer ersten, erfindungsgemäßen Variante ist
vorgesehen, daß der
Dichtsitz in der das Durchflußrohr
begrenzenden Mantelfläche
eingearbeitet ist. Zum Beispiel ist der Dichtsitz als umlaufende
Nut oder Kerbe in der Mantelfläche
eingearbeitet, die Nut oder Kerbe steht gegenüber der Mantelfläche zurück, die
Querschnittsfläche
wird durch die Ausgestaltung des Dichtsitzes nicht verringert sondern
etwas erhöht.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Variante
ist vorgesehen, daß die
das Durchflußrohr
begrenzende Mantelfläche
den Dichtsitz für
den Ventilkörper
bildet. Bei dieser erfindungsgemäßen Variante weist
die Mantelfläche
einen durchgehend parallelen Verlauf zu seiner Längsachse auf. Auf der Mantelfläche sind
keine Absätze
und so weiter vorgesehen. Der Ventilkörper ist entsprechend ausgestaltet,
um exakt dichtend mit der Mantel fläche zusammenzuwirken, wobei
eine zumindest abschnittsweise konusartige Ausgestaltung der Ventilfläche des
Ventilkörpers vorgesehen
ist, um ein Zusammenwirken mit dem Dichtsitz zu erreichen.
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Die
beiden vorgenannten Lösungen
schließen
sich dabei gegenseitig nicht aus. Es ist durchaus möglich, die
Elemente der ersten wie auch der zweiten Variante miteinander zu
verbinden, um zum Beispiel spezielle Dichtungsprobleme optimal zu
lösen.
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Üblicherweise
ist das Durchflußrohr
im Querschnitt (rechtwinklig zur Längsachse des Durchflußrohrs)
rund. Durch die runde Ausgestaltung ist das Anschließen entsprechender
runder Rohrleitungen günstig,
da die Übergangswiderstände sehr
gering sind und auch der Herstellungsprozeß einfach zu beherrschen ist.
Das Ventilkörperrohr,
welches den Ventilkörper
aufnimmt, ist winkelig, zum Beispiel spitzwinklig zum Durchflußrohr orientiert.
Es resultiert ein elliptischer Dichtsitz.
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Auch
eine umgekehrte Anordnung gehört ebenfalls
zu der Erfindung. Bei einem im Querschnitt elliptischen Durchflußrohr, was
zwar herstellungstechnisch einen größeren Aufwand bedeutet, aber grundsätzlich ebenfalls
zur Erfindung gehört,
resultiert, zumindest im allgemeinen Fall, ein elliptischer Dichtsitz,
wobei dieser erste elliptische Dichtsitz mit anderen Hauptachsen
zu beschreiben ist wie das Durchflußrohr, welches im Querschnitt
mit einer zweiten Ellipse zu beschreiben ist. Im speziellen Fall
ist es möglich,
daß an
dem elliptischen Durchflußrohr
ein runder Dichtsitz resultiert.
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In
einer weiteren, erfindungsgemäßen Variante
ist ein ovaler Dichtsitz erfindungsgemäß vorgesehen. Als oval wird
in diesem Zusammenhang folgende Geometrie verstanden.
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Ein
ovaler Körper
besteht aus zwei beabstandeten Halbkreisen, die durch Parallelen
verbunden sind. Je nach Wahl des Querschnittes des Durchflußrohres
resultiert zum Beispiel auch ein ovaler Dichtsitz, der im Sinne
der Erfindung einsetzbar ist.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, daß der Dichtsitz
als Nut oder Kerbe in der Mantelfläche eingearbeitet ist. In dem
als Gußbauteil
ausgeführten Ventilgehäuse ist
der Dichtsitz in Richtung des Ventilkörperrohres zugänglich und
daher auch bearbeitbar. Im Querschnitt bildet sich zum Beispiel
eine V-Nut aus, diese kann aber für Dichtzwecke auch variiert werden.
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Entsprechend
der Ausgestaltung des Dichtsitzes resultiert in der Mantelfläche eine
kreisrunde, ovale oder auch elliptische Mantellinie. Wie bereits bei
einer erfindungsgemäßen Variante
beschrieben, ist der Dichtsitz entweder in der Mantelfläche eingearbeitet
oder die Mantelfläche
selber, also ihre Oberfläche,
bildet den Dichtsitz. In der Ausgestaltung des Ventilkörpers wird
sich dabei eine kreisrunde oder elliptische Mantellinie ergeben,
natürlich
hängt diese auch
von der Querschnittswahl des Durchflußrohres ab. Die vorgenannte
Definition für
einen ovalen Körper
gilt auch bei einer ovalen Mantellinie, die der Dichtsitz in oder
auf der Mantelfläche
beschreibt. Auch eine solche geometrische Form vermag bei entsprechendem
erfindungsgemäßen Einsatz
zu resultieren.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Dichtsitz
eine ringartige Dichtfläche
aufweist und die Dichtfläche
mit dem Ventilkörper
zusammenwirkt. Die Dichtfläche
ist letztendlich für
die Dichtheit des Ventils (im Zusammenwirken mit dem Ventilkörper) verantwortlich.
Auf eine exakte Ausgestaltung der Dichtfläche kommt es dabei an. Günstigerweise
wird der Dichtsitz nicht linienartig ausgeführt, sondern als Dichtfläche, wobei
sich bei der gewählten
Geometrie eine ringartige Dichtfläche ergibt. Die ringartige
Ausgestaltung darf dabei nicht als kreisrunde Anordnung beschränkt verstanden werden,
dies ist ein Sonderfall, der Regelfall ist eine elliptische Ausgestaltung
des Dichtsitzes, wodurch sich eine auch elliptisch ausgestaltete,
ringartige Dichtfläche
ergibt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß ein Kreis
als Spezialform der Ellipse mit jeweils gleichen Halbachsen zu verstehen
ist. Insofern bezieht sich die ringartige Dichtfläche gemäß der Erfindung
auch auf einen elliptischen Dichtsitz.
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Die
Ausgestaltung der Dichtfläche
ist dabei so zu wählen,
daß diese
für die
geforderten Einsatzbereiche hinreichende Dichtheit gewährleistet
und auf der anderen Seite eine Einarbeitung und Bearbeitung problemlos
möglich
ist. In der Regel wird eine verhältnismäßig große Breite
der Dichtfläche
angestrebt, da das Dichtvermögen
unmittelbar von der Breite der Dichtfläche abhängig ist.
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In
einer bevorzugten Variante ist daher vorgesehen, daß die Dichtfläche mit
konstanter Breite ausgebildet ist. Insbesondere bei einem punktsymmetrischen
Aufbau, zum Beispiel einem kreisrunden Dichtsitz, führt dies
zu einer gleichmäßigen Flächenbelastung
und somit zu einem gleichen Dichtverhalten der Dichtfläche längs des
Dichtsitzes.
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In
einer weiteren Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, daß sich die
Breite der Dichtfläche entlang
des Dichtsitzes derart ändert,
so daß das
Flächenmoment
in geschlossener Ventilstellung konstant ist. Der Antrieb bewegt
den Ventilkörper
längs des
Ventilkörperrohres
in den Dichtsitz. Der Antrieb prägt
dabei eine entsprechende Kraft auf den Ventilkörper ein, mit welcher der Ventilkörper in
den Sitz gedrückt
wird. Diese Kraft ist auch maßgebend
für eine
ausreichende Dichtheit. Der Antrieb erfolgt dabei in der Regel zentral,
in der Längsachse
des Ventilkörperrohres.
Da der Antrieb nicht direkt auf die Sitzfläche wirkt, sondern zentral
mittig versetzt, resultiert ein Hebel beziehungsweise ein Moment.
In den Bereichen des Dichtsitzes, die aufgrund der elliptischen
Ausgestaltung näher
bei der Längsachse
(gedachter Mittelpunkt der Ellipse) ist, resultiert ein geringeres
Moment. Für
eine gleichmäßig Flächenbelastung
wird daher die Breite entsprechend zu variieren sein, derart, daß das jeweils
anfalle Flächenmoment
gleich ist. Die Bereiche mit größerer Entfernung zum
Mittelpunkt werden daher etwas breiter ausgestaltet sein wie die
Bereiche, die etwas näher
zum gedachten Mittelpunkt orientiert sind.
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Günstigerweise
entspricht der Querschnitt des Ventilkörpers der Form der Dichtfläche und
ist bevorzugt elliptisch ausgebildet. Da die Platzbedingungen verhältnismäßig eng
sind ist es günstig,
den Ventilkörper
möglichst
der Form der Dichtfläche
anzupassen, wobei bei der bevorzugten Variante der Erfindung wie
auch im Ausführungsbeispiel
nach der Zeichnung ein rundes Durchflußrohr Verwendung findet, welches
mit einem elliptischen Dichtsitz ausgebildet ist. Hieraus resultiert
auch eine bevorzugt elliptische Form des Ventilkörpers.
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Es
ist günstig,
daß vorgesehen
ist, daß in
der geöffneten
Ventilstellung der Ventilkörper
vollständig in
das Ventilkörperrohr
zurückgezogen
ist. Der Antrieb weist einen ausreichenden Hub auf, um den Ventilkörper weit
genug zurückzuziehen,
derart, daß die
untere, dem Durchflußrohr
näherliegende
Kante des Ventilkörpers
in der zurückgezogenen
Stellung sicher nicht in das Durchflußrohr hineinragt. Dadurch wird
sichergestellt, daß bei
geöffnetem
Ventil keine störenden
Konturen die möglichst
laminare Strömung
des Mediums durch das Ventil beeinträchtigen.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkörper aus
reibungsarmen Material, zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE)
oder anderen Kunststoffmaterialien besteht. Der Ventilkörper erfährt in dem
Ventilkörperrohr
eine Führung.
Auf zusätzliche
Führungselemente
wird dabei verzichtet, es ist daher günstig, ein möglichst
reibungsarmes Material für
den Ventilkörper
vorzusehen. Hieraus resultiert ein möglichst leichtgängiger Lauf
der es ermöglicht,
gering zu dimensionierende Antriebe für den Ventilkörper vorzusehen.
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Dabei
eignet sich Polytetrafluorethylen (PTFE – Handelsname Teflon) auch
als Abdichtungsfläche,
also für
das Zusammenwirken mit dem Dichtsitz. Alternativ sind hier aber
auch andere Materialien einsetzbar, die ein höheres Dichtvermögen aufweisen.
Hier können
zum Beispiel Silikon, EPDM oder dergleichen, je nach Einsatzbereich
des Ventiles Verwendung finden.
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In
einer erfindungsgemäßen Variante
ist vorgesehen, daß die
Innenfläche
des Ventilkörperrohres aus
reibungsarmen Material, zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen (PTFE)
oder auch Messing besteht. Der Vorteil dieser Materialien liegt
unter anderem auch darin, daß sie
verhältnismäßig einfach
bearbeitbar sind. Die Ausgestaltung eines Führungsrohres aus Messing ist
des Weiteren hinlänglich
bekannt und gut bewährt.
Die Verwendung von Polytetrafluorethylen, welches eine geringe Anhaftqualität besitzt, ist
ebenfalls reibungsarm und daher bevorzugt eingesetzt.
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Neben
der Verwendung von Kunststoffmaterialien ist es aber auch in anderen
Anwendungsbereichen günstig
und auch empfehlenswert, die Ventilkörper aus Metall, zum Beispiel
Stahl oder Edelstahl zu schaffen, wobei durch die spezielle Ausgestaltung der
Dichtflächen
ebenfalls eine entsprechende Dichtheit erreicht wird.
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Günstigerweise
ist vorgesehen, daß das Ventilkörperrohr
den Ventilkörper
verdrehsicher führt. Auf
eine zusätzliche
Führung
insbesondere als Verdrehsicherung wird nicht verzichtet. Um die
Reibung zwischen Ventilkörper
und Ventilkörperrohr
zu verringern, wird der Ventilkörper
oder auch die Innenfläche des
Ventilkörperrohres
mit einem entsprechend reibungsarmen Material ausgestattet. Hierzu
dient zum Beispiel die elliptische Form von Ventilkörper und Ventilkörperrohr,
aber auch andere Varianten.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß das
Ventilkörperrohr
einen elliptischen, runden oder ovalen Querschnitt, entsprechend
der Querschnittsfläche
des Ventilkörpers
aufweist. Die Erfindung beschränkt
sich nicht nur auf eine elliptische Ausgestaltung des Ventilkörpers, sondern
umfaßt
gleichwohl andere Varianten, die erfindungsgemäß einsetzbar sind. Der Vorteil einer
Ausgestaltung des Ventilkörperrohres
an dem Querschnitt des Ventilkörpers
liegt darin, daß unter Umständen in
einfacher Weise eine Führung,
nämlich
eine verdrehsichere Führung
erreicht wird.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkörper eine
mit der Dichtfläche
des Dichtsitzes zusammenwirkende Ventilfläche aufweist. Ähnlich wie
die Dichtfläche
besitzt auch die Ventilfläche
eine entsprechende Güte
und Oberflächenbeschaffenheit,
damit ein möglichst
optimales Dichtergebnis erreicht wird.
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Geschickterweise
wird vorgeschlagen, daß die
Ventilfläche
rechtwinklig zur Ventilkörperrohrlängsachse
orientiert ist. Eine solche Ausgestaltung erleichtert insbesondere
das Einarbeiten der mit der Ventilfläche zusammenwirkenden Dichtfläche des Dichtsitzes,
da diese mit einem einfachen Stirnfräser, der in dem Ventilkörperrohr
geführt
ist, herausgearbeitet werden kann.
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Hierauf
ist die Erfindung aber nicht beschränkt, alternativ ist auch vorgesehen,
daß die Ventilfläche konusartig
ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere
dann an, wenn die Dichtfläche
durch die Mantelinnenfläche des
Durch flußrohres
bestimmt ist.
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Es
ist gefunden worden, daß es
günstig
ist, daß das
Durchflußrohr
eine Durchflußrohrlängsachse
und das Ventilkörperrohr
eine Ventilkörperrohrlängsachse
aufweist, wobei sich die Durchflußrohrlängsachse und die Ventilkörperrohrlängsachse
in einem Neigungswinkel von 10° bis
80° schneiden.
Die Erfindung ist in einem weiten Bereich des Neigungswinkels einsetzbar.
Bei einem sehr spitzen bis zu einem verhältnismäßig flachen Neigungswinkel
ist die Erfindung entsprechend einsetzbar, wobei sehr gute Ergebnisse
bei einem Neigungswinkel von 45° erreicht
worden sind.
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Des
Weiteren schlägt
die Erfindung vor, daß der
Ventilkörper,
rechtwinklig zur Ventilkörperrohrlängsachse
und oder zur Durchflußrohrlängsachse gesehen,
keilartig oder dreieckig ausgebildet ist. Auch eine solche erfindungsgemäße Variante
dient dazu, die erfindungsgemäße Aufgabe
in einer verbesserten Variante der Erfindung ebenfalls zu lösen. Durch
eine in Ansicht gesehen keilartige oder dreieckige Ausgestaltung
des Ventilkörpers
wird der Raum, der bei geöffneter
Ventilstellung im Ansatzbereich des Ventilkörperrohres zum Durchflußrohr durch
den zurückgezogenen
Ventilkörper
freigegeben wird, geschickterweise ausgefüllt. Es entstehen somit keine
in Strömungsrichtung
verdeckten Bereiche, in denen sich Turbolenzen ausbilden könnten, die
in letzter Konsequenz den Strömungswiderstand hier
erhöhen
würden.
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Für die Ausgestaltung
des Ventilkörpers
gibt es dabei eine Vielzahl von verschiedenen Varianten. Dies hängt natürlich im
Wesentlichen davon ab, wie die Geometrie im Verbindungsbereich von
Durchflußrohr
und Ventilkörperrohr
ausgebildet ist. In der Ansicht resultiert dabei oftmals ein keilartiger
oder dreieckiger Körper,
wobei es sich hierbei allgemein um verhältnismäßig komplexe Körper handeln
kann, da diese Körper
auch den übrigen
Geometrien (insbesondere der Ausgestaltung des Durchflußrohres) zu genügen haben.
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So
wird in einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, daß der Ventilkörper in
der geöffneten
Ventilstellung eine, dem Durchlaßrohr zugewandte Ventilkörperseite
aufweist und die Ventilkörperseite
möglichst
stetig an die anschließenden
Mantelinnenflächen
des Durchflußrohres
anschließt.
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Ziel
der Erfindung ist es, in geöffneter
Stellung des Ventiles dem Medium einen möglichst geringen Widerstand
im Ventilbereich entgegenzusetzen. Nun ist nach der Erfindung schon
die Anordnung des Dichtsitzes sehr günstig ausgeführt. In
einer weiteren, erfindungsgemäßen Variante
wird aber auch dafür
Sorge getragen, daß der
Ventilkörper
eine derartige Ausgestaltung aufweist, daß er möglichst stetig, also ohne störende Kanten,
Nuten, Absätze,
Sprünge
oder Flansch zu bilden, an der Mantelinnenfläche des Durchflußrohres
anschließt.
Werden aber keine entsprechenden Unstetigkeiten angeboten, so wird die
Gefahr für
das Ausbilden einer turbolenten Strömung deutlich reduziert. Es
verbleibt bevorzugt bei der reibungsärmeren und widerstandsloseren
laminaren Strömung.
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Für einen
Antrieb des Ventilkörpers
sind mehrere erfindungsgemäße Varianten
vorgesehen. Es ist zum Beispiel möglich, einen elektromagnetischen
Antrieb einzusetzen, bei welchem zum Beispiel ein Elektromagnet
Verwendung findet, wobei die Ankerstange auf den Ventilkörper wirkt.
Alternativ ist es aber auch möglich,
einen longitudinal wirkenden Antrieb einzusetzen. Hierzu ist zum
Beispiel ein Linearmotor zu nennen, der sowohl verhältnismäßig kleine
Baugrößen wie
auch für
verhältnismäßig große Anwendungen
einsetzbar ist. Der Vorteil eines Linearantriebes liegt insbesondere
in seiner Fähigkeit, auch
eine Teilöffnung
des Ventiles zu bewirken, also jedwege Stellung des Ventilkörpers zwischen
geschlossener und geöffneter
Stellung einzunehmen. Dies kann zum Beispiel für Drosseleffekte, also zum Steuern
beziehungsweise Regeln des Medienstromes günstig sein. Für den Einsatz
der Erfindung reicht aber ein normaler, längsbeweglicher, also longitudinal
wirkender Antrieb vollständig
aus. Klassischerweise wird hierbei insbesondere auch ein Spindelantrieb
eingesetzt, bei dem eine Spindel oder Gewindestange in Rotation
versetzt wird und die Spindel an ihrem vorderen Ende drehbar gelagert
den Ventilkörper
trägt und
eine feststehende Mutter die Spindel nach vorne oder nach hinten
bewegt. Dabei ist die Erfindung nicht darauf festgelegt, nur in
einem automatischen Zusammenhang einsetzbar zu sein, also im Zusammenwirken
mit einem Elektroantrieb, die Anordnung ist in gleicher Weise natürlich auch
realisierbar mit einer händischen
Steuerung, also zum Beispiel einer händisch betriebenen Spindel.
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Die
Erfindung eignet sich sowohl zum Steuern beziehungsweise Regeln
von gasförmigen
wie auch von flüssigen
Medienströmen.
In beiden Anwendungsbereichen wird eine hohe Dichtheit gefordert,
beide Medien kennen die Probleme, wie sie im Stand der Technik beschrieben
worden sind, bei welchem bei entsprechenden in das Durchflußrohr hineinstehenden
Flanschen der Strömungswiderstand durch
diese Flansche erheblich erhöht
wird. Für
beide Anwendungsbereiche bringt die Erfindung erhebliche Verbesserungen
des Strömungswiderstandes mit
den damit einhergehenden, weiteren Vorteilen.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 in
einem vertikalen Schnitt das erfindungsgemäße Ventil in geschlossener
Stellung;
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2 in
einem vertikalen Schnitt das Ventilgehäuse des erfindungsgemäßen Ventils;
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3 eine
Ansicht in Richtung des Pfeiles A nach 2 und
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4 eine
Rückansicht
des Ventilgehäuses nach 2.
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In 1 ist
das erfindungsgemäße Ventil
in seiner geschlossenen Stellung gezeigt. Das Ventil 1 besteht
dabei aus einem Ventilgehäuse 10,
welches in diesem Ausführungsbeispiel
horizontal orientiert ein Durchflußrohr 2 aufweist.
Das Durchflußrohr 2 besitzt
an seinen Enden (in Eingangs- oder Ausgangsrichtung) entsprechende
Anschlüsse,
um diese mit den Medienleitungen in geeigneter Weise zu verbinden.
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Geschickterweise
ist das Durchflußrohr 2 kreisrund
ausgebildet (siehe zum Beispiel 4) und durch
seine Durchflußrohrlängsachse 20 beschrieben.
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Unter
dem Neigungswinkel α schließt an das Durchflußrohr 2 ein
Ventilkörperrohr 3 an
und ist mit diesem verbunden. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Neigungswinkel α 45°.
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In
dem Ventilkörperrohr 3 ist
der Ventilkörper 4 längsbeweglich
gelagert. Hierfür
dient ein Antrieb, der nicht gezeigt ist, die Vor- und Zurückbewegung des
Ventilkörpers 4 ist
mit dem Doppelpfeil 40 angedeutet.
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Rückseitig
an dem Ventilkörper 4 befindet sich
eine Stange 41, die zum Beispiel mit dem Antrieb verbunden
ist.
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Der
Medienfluß ist
in dem hier gezeigten Beispiel von links nach rechts und durch den
Pfeil 11 angedeutet.
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Das
in 1 gezeigte Ventil ist geschlossen, der Ventilkörper 4 ist
im Dichtsitz 5 und dichtet den gesamten Querschnitt des Durchflußrohres 2 ab.
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Wie
gezeigt, schließt
die Achse der Ventilkörperrohrlängsachse 30 mit
der Durchflußrohrlängsachse 20 den
Neigungswinkel α ein.
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Daher
ist auch der Ventilkörper
gegenüber der
Senkrechten des Durchflußrohres 2 um
den Neigungswinkel α geneigt,
der Ventilkörper
dichtet nicht entlang einer Querschnittsfläche (rechtwinklig bezogen auf
die Durchflußrohrlängsachse 20)
das Durchflußrohr 2 ab,
sondern entlang eines Dichtsitzbereiches 50.
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Wesentlich
bei der Erfindung ist, daß bei
geöffneter
Ventilstellung die lichte Querschnittsfläche des Durchflußrohres 2 im
Dichtsitzbereich 50 mindestens der Querschnittsfläche des
Durchflußrohres 2 im
Eingangs- oder Ausgangsbereichs des Ventilgehäuses 10 entspricht.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
wird dies dadurch erreicht, daß der Dichtsitz 5 in
der das Durchflußrohr 2 begrenzenden Mantelfläche 22 eingearbeitet
ist. Hierzu ist eine V-Nut 51 auf einer elliptisch verlaufenden
Mantellinie vorgesehen.
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Diese
Mantelfläche
ist dabei nicht zwingenderweise geschlossen, sie geht zum Beispiel
im oberen Bereich, in welchem das Ventilkörperrohr 3 an dem
Durchflußrohr 2 anschließt, in diesen Übergangsbereich 31 über.
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Im
unteren Bereich des Schnittes nach 1 ist der
Dichtsitz 5 als V-Nut eingearbeitet, im oberen Bereich,
dem Übergangsbereich 31 zwischen
dem horizontal verlaufenden Durchflußrohr 2 und dem abgewinkelt
abbiegenden Ventilkörperrohr 3 ist
der Dichtsitz anschlagartig 53 gebildet, indem dieser Abschnitt
in das Ventilkörperrohr 3 einsteht
(gesehen in Richtung der Ventilkörperlängsachse 30),
ohne dabei aber das Durchflußrohr 2 zu
verjüngen
(bezogen auf eine Blickrichtung entlang der Durchflußrohrlängsachse 20).
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Der
Dichtsitzbereich 50 bestimmt sich des Weiteren auch durch
den Neigungswinkel α.
Da die beiden Rohre sich um den Neigungswinkel α schneiden, weist auch der Dichtsitz 5 eine
geneigte Lage auf, die den Dichtsitzbereich im Durchflußrohr 2 definiert.
Der Dichtsitz 5 ist dabei gegenüber der Senkrechten der Durchflußrohrlängsachse 20 ebenfalls um
den Neigungswinkel α geneigt.
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Insbesondere
in 4 wird der erfindungsgemäße Zweck sehr deutlich. 4 zeigt
die Vorderansicht (von links in Durchlaufrichtung) auf das erfindungsgemäße Ventil 1.
Es ist das Ventilgehäuse 10 zu
erkennen, mit dem nach vorne vorstehenden kreisrunden Durchflußrohr 2,
dessen Wandstärke
mit 21 gekennzeichnet ist. Die hier gewählte Ansicht entspricht der
Ansicht des geöffneten
Ventiles, wobei die Erfindung erreicht, daß keine störenden Konturen des Dichtsitzes
und so weiter in die Querschnittfläche des Durchflußrohres 2 hineinragen.
Bei geöffneter Ventilstellung
ist daher die lichte Querschnittsfläche des Durchflußrohres 2 im
Dichtsitzbereich mindestens die Querschnittsfläche des Durchflußrohres 2. Die
Innenfläche
präsentiert
sich als "glatte" Fläche.
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In
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist
als Durchflußrohr 2 ein
runder Querschnitt gewählt.
Unter dem Neigungswinkel α resultiert
daher ein elliptisch geformter Dichtsitz 5, wie er zum
Beispiel in 3 zu erkennen ist. 3 beschreibt
die Blickrichtung längs
des Pfeiles A in den Ventilkörper 3 hinein.
In der gewählten
Ansicht ergibt sich für
den Dichtsitz 5 eine elliptische Form, die ringartig ausgestaltet
ist, mit einer gewissen Breite, die konstant ist. Die Bearbeitung
wird in geeigneter Weise in Richtung des Ventilkörperrohres 3 durchgeführt, wobei
sich der Anschlag 53 im Übergangsbereich 31 als
gebogene Ausfräsung
ergibt, wohingegen auf der gegenüberliegenden
Seite, im unteren Bereich des Durchflußrohres 2 die Bearbeitung
zu seiner V-förmigen Nut 51 in
der Mantelfläche 22 des
Durchflußrohres 2 führt. Der
sich nach dem Übergangsbereich 31 in Längsrichtung
der Ventilkörperrohrlängsachse 30 nach
schräg
oben erstreckende Bereich 32 ist ebenfalls noch elliptisch
im Querschnitt. Er dient als Führung
für den
ebenfalls elliptisch ausgebildeten Ventilkörper 4. Die Anordnung
ist dabei so bemessen, daß in
jedem Fall der Ventilkörper 4 soweit
sicher zurückgeführt werden
kann, daß der
Ventilkörper 4 vollständig aus
der lichten Weite des Durchflußrohres 2 freikommt.
Der Hub des Antriebs ist entsprechend bemessen.
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Im
oberen Bereich des Ventilkörperrohres 3, außerhalb
des Bereiches 32, ist dann das Ventilkörperrohr 3 im Querschnitt
auch rund, da es hier auf eine elliptische Führung nicht mehr ankommt.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.