DE202008013969U1

DE202008013969U1 - Ventil mit variablem Durchfluss

Info

Publication number: DE202008013969U1
Application number: DE200820013969
Authority: DE
Original assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Buerkert Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: EP2340381B1; JP5737810B2; EP2340381A1; US20110192471A1; WO2010046090A1; JP2012506010A; US8783645B2

Abstract

Ventil mit variablem Durchfluss, das in einem Ventilgehäuse einen Dichtsitz an einem Ende eines Leitungsabschnitts und ein Ventilelement aufweist, das axial zu dem Leitungsabschnitt relativ zu dem Dichtsitz bewegt wird, um den wirksamen Durchflußquerschnitt einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement ein allgemein zylinderförmiger Ventilkörper ist, der in dem Leitungsabschnitt axial verschiebbar geführt ist und wenigstens eine von seiner Mantelfläche ausgehende, einwärts gerichtete Aussparung aufweist, in die eine Bohrung mündet, die von einer der Stirnflächen des Ventilkörpers ausgeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit variablem Durchfluss für vorzugsweise flüssige Medien.
Bekannte Ventile mit variablem Durchfluss haben als Ventilelement einen Regelkegel. Der Regelkegel ist in einer Gehäusebohrung des Ventilkörpers so bewegbar angeordnet, dass in geöffnetem Zustand Ein- und Ausgang miteinander in fluidischer Verbindung stehen und in geschlossenem Zustand diese voneinander abgetrennt sind.
Vor allem bei kleinem Stellhub zur Realisierung von niedrigen Mediumsdurchflüssen können große Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, wenn das Medium auf dem gesamten Umfang des Regelkegels vorbei strömt. Dadurch entsteht ein Sog, der entgegen der Stellrichtung wirksam ist, was ein feinfühliges Regeln erschwert oder sogar unmöglich macht.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Ventil mit einem Ventilelement zur Verfügung zu stellen, das gewünschte Durchflüsse auch bei kleinem Stellhub zuverlässig und exakt regelt bzw. einstellbar macht.
Das erfindungsgemäße Ventil hat in einem Ventilgehäuse einen Dichtsitz an einem Ende eines Leitungsabschnitts. Das Ventilelement wird mit der Membran axial zu dem Leitungsabschnitt relativ zu dem Dichtsitz bewegt, um den wirksamen Durchflußquerschnitt einzustellen. Das Ventilelement ist ein allgemein zylinderförmiger Ventilkörper, der in dem Leitungsabschnitt axial verschiebbar geführt ist und wenigstens eine von seiner Mantelfläche ausgehende, einwärts gerichtete Aussparung aufweist, in die eine Bohrung mündet, die von derjenigen Stirnfläche des Ventilkörpers ausgeht, die der Antriebsseite abgewandt ist. Vorzugsweise ist die Aussparung oder Ausnehmung allgemein keilförmig und verläuft von der Mantelfläche des Ventilelements ausgehend quer zur Achse des Ventilelements. Das Ventilelement wird an Stelle des herkömmlichen Regelkegels eingesetzt, es sind keine Veränderungen am Ventilgehäuse erforderlich.
Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung der Schwingungsneigung, die in ähnlichen Systemen häufig unerwünscht zu beobachten ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des Ventils ist das Ventilelement an der antriebsseitigen Stirnfläche mit einer Membran verbunden, welche den Dichtsitz bei geschlossener Ventilstellung abdichtet. An derselben Stirnfläche ist das Ventilelement auch fest mit einer Spindel und so mit einer Betätigungseinrichtung zum öffnen und Schließen des Ventils verbunden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Ventils ist das Ventilelement an der antriebsseitigen Stirnfläche mit einem Schließkörper verbunden, der den Dichtsitz bei geschlossener Ventilstellung abdichtet. An derselben Stirnfläche ist das Ventilelement auch fest mit einer Spindel und so mit einer Betätigungseinrichtung zum Öffnen und Schließen des Ventils verbunden.
In die gegenüberliegende Stirnfläche ist in Richtung zur anderen Stirnfläche eine Bohrung so eingebracht, dass mindestens über einen kleinen Bereich der volle Umfang des Zylinders erhalten bleibt und die Führung des Ventilelements in der Gehäusebohrung in jeder Schaltstellung gewährleistet ist.
Der Durchmesser dieser Bohrung entspricht vorteilhafter Weise der Nennweite des Ventils.
Diese Geometrie des Ventilelements ermöglicht, dass der volle Mediumstrom auch bei kleinen Durchflüssen nach unten und seitlich abfließen kann.
Außerdem wird bei gleicher Steigung der angeströmten Fläche des Ventilelements und bei kleinem Stellhub dem Medium eine wesentlich geringere Öffnung freigegeben als in herkömmlichen Ventilen.
Die Regelcharakteristik ist einstellbar durch die Anzahl und geometrische Ausgestaltung der keilförmigen Einschnitte, wobei die Winkel hierfür eine bestimmende Rolle einnehmen, die die Flächen des mindestens einen Keils zueinander und zu den Stirnflächen des Ventilelements bilden.
Zeichnungen
1 Dreidimensionale Darstellung eines Ventilelements für das erfindungsgemäße Ventil;
2 schematische Schnittzeichnung eines Ausschnitts durch ein Membranventil mit herkömmlichem Regelkegel;
3 schematische Schnittzeichnung einer ersten Ausführung des Ventilelements mit Dichtsitz und Gehäusebohrung;
4 schematische Schnittzeichnung einer zweiten Ausführung des Ventilelements mit Dichtsitz und Gehäusebohrung; und
5 schematische Schnittzeichnung eines Ausschnitts durch ein Prozeßventil mit Ventilelement.
Beschreibung
1 zeigt ein zylinderförmiges Ventilelement 1, welches in dem erfindungsgemäßen Stellventil den sonst üblicherweise verwendeten herkömmlichen Regelkegel ersetzt.
Die Bohrung 2 in einer der beiden gegenüberliegenden und parallelen Stirnflächen dient der Befestigung einer Spindel, die mit einer Ventilbetätigungseinrichtung (nicht dargestellt) fest verbunden ist. In die gegenüberliegende Stirnfläche ist eine Bohrung 4 eingebracht mit einem wesentlich größeren Durchmesser, der der Nennweite des Medium durchströmten Systems entspricht.
Die zylinderförmige Geometrie des Ventilelements ist an diesem Ende zumindest in einem Teilbereich 3 über den vollen Umfang zu Führungszwecken erhalten. So ist ein Kippen oder Verkanten des Ventilelements 1 während des Bewegungsablaufs im Betätigungsfall ausgeschlossen.
Das Ventilelement 1 weist mindestens eine keilförmige Aussparung auf, die quer zur Mittelachse des Ventilelements 1 verläuft und durch Seitenflächen 5 begrenzt ist.
Die Seitenfläche 5, die der Stirnfläche benachbart ist, in der sich die Bohrung 4 befindet, ist mindestens teilweise auch Teil der Bohrung 4, wodurch eine offene Verbindung zwischen dieser Stirnfläche und der dieser benachbarten Seitenfläche entsteht.
Diese Verbindung wird bei geöffnetem Ventil von Medium durchströmt und bestimmt den Weg zwischen Ein- und Ausgang.
Das Ventilelement 1 kann entweder aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein oder aus einem geeigneten Kunststoff.
In 2 ist ein typisches Ventil mit einem konventionellen Regelkegel 8 dargestellt.
In einem Gehäuse 11 eines Stellventils sind Eingang 6 und Ausgang 7 angeordnet. In geschlossenem Zustand werden Eingang 6 und Ausgang 7 von der Membran 9 abdichtend verschlossen.
Im Gehäuse wird die Membran 9 mittels Befestigungsmittel 10 gehalten.
Die Membran 9 ist ebenfalls fest verbunden mit einer antriebsseitigen Stirnfläche des Regelkegels 8, die durch die Bohrung 2 mit einer Spindel und so der Ventilbetätigungseinrichtung verbunden ist.
Der Regelkegel 8 ist in einer Gehäusebohrung so bewegbar angeordnet, dass Eingang 6 und Ausgang 7 voneinander abgetrennt sind oder in fluidischer Verbindung miteinander stehen.
Der Regelkegel 8 ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil ersetzt durch das beschriebene Ventilelement 1. Ansonsten ist das Ventil identisch mit der in 2 schematisch dargestellten Ausführungsform.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform hat das Ventilelement nur eine keilförmige Aussparung.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform hat das Ventilelement zwei gleiche einander radial gegenüberliegende keilförmige Aussparungen.
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das Ventilelement in gleicher Weise ausgebildet wie in 3, ist jedoch mit seiner antriebsseitigen Stirnfläche an einen Schließkörper 12 angeschlossen, der über eine Spindel mit einem (nicht gezeigten) pneumatischen Antrieb gekoppelt ist. Der Schließkörper 12 trägt auf seiner dem Dichtsitz gegenüberliegenden Fläche eine Dichtung 13, die bei geschlossenem Ventil auf den Dichtsitz gedrückt wird. Derartige Ventile werden als „Prozeßventile" bezeichnet.

1: Ventilelement
2: Bohrung für Spindel
3: Führung
4: Bohrung
5: Flächen
6: Eingang
7: Ausgang
8: Regelkegel
9: Membran
10: Membranbefestigung
11: Gehäuse
12: Schließkörper
13: Dichtung

Claims

Ventil mit variablem Durchfluss, das in einem Ventilgehäuse einen Dichtsitz an einem Ende eines Leitungsabschnitts und ein Ventilelement aufweist, das axial zu dem Leitungsabschnitt relativ zu dem Dichtsitz bewegt wird, um den wirksamen Durchflußquerschnitt einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement ein allgemein zylinderförmiger Ventilkörper ist, der in dem Leitungsabschnitt axial verschiebbar geführt ist und wenigstens eine von seiner Mantelfläche ausgehende, einwärts gerichtete Aussparung aufweist, in die eine Bohrung mündet, die von einer der Stirnflächen des Ventilkörpers ausgeht.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung allgemein keilförmig ist und von der Mantelfläche des Ventilelements ausgehend quer zur Achse des Ventilelements verläuft.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen der Aussparung zusammengesetzt sind aus Flächenabschnitten verschiedener Neigungswinkel zur Achse des Ventilelements.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite der Bohrung des Ventilelements der Nennweite des Ventils entspricht.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelcharakteristik eingestellt ist durch die Anzahl und geometrische Ausgestaltung der keilförmigen Ausnehmungen.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement mit der antriebsseitigen Stirnfläche an eine mit dem Dichtsitz zusammenwirkende Membran angeschlossen ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement mit der antriebsseitigen Stirnfläche an einen mit dem Dichtsitz zusammenwirkenden Schließkörper angeschlossen ist.