-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilteller zum Verschließen einer Ventilöffnung, insbesondere in einer Anlage zur Umwandlung von Kohlendioxid, wobei der Ventilteller zwischen einer maximalen Öffnungsstellung, in der der Ventilteller die Ventilöffnung zumindest teilweise freigibt, und einer Verschlussstellung, in der der Ventilteller die Ventilöffnung verschließt, hin und her bewegbar ist.
-
Ventile dieser Art sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungsformen bekannt. Der Ventilteller wird beim Stand der Technik von unterschiedlichsten Ventilantrieben zwischen der maximalen Öffnungsstellung und der Verschlussstellung hin und her bewegt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil der eingangs genannten Art mit einem kostengünstig realisierbaren Antrieb zur Bewegung des Ventiltellers auszustatten.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Ventil gemäß Patentanspruch 1 vor.
-
Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilteller an zumindest einem Zugelement hängt und das Ventil zumindest einen Zugelementantrieb zum Hochziehen des an dem Zugelement hängenden Ventiltellers aufweist.
-
Eine Grundidee der Erfindung besteht somit darin, den Ventilteller an zumindest einem Zugelement aufzuhängen und mit einem Zugelementantrieb den am Zugelement hängenden Ventilteller hochzuziehen. Das Ventil wird dabei günstigerweise in einer vertikalen Betriebsstellung betrieben. Die auf den Ventilteller einwirkende Schwerkraft wirkt günstigerweise dem Zugelementantrieb entgegen.
-
Bei erfindungsgemäßen Ventilen kann der Zugelementantrieb je nach Ausgestaltungsform des Ventils dazu eingesetzt werden, den Ventilteller auf dem Weg von der maximalen Öffnungsstellung in Richtung hin zu Verschlussstellung und/oder auch in die Gegenrichtung zu bewegen. Der Zugelementantrieb muss den Ventilteller auch nicht zwingend auf der gesamten Bewegungsbahn des Ventiltellers zwischen seiner maximalen Öffnungsstellung und seiner Verschlussstellung bzw. in Gegenrichtung antreiben. Bei erfindungsgemäßen Ventilen kann insbesondere die Schwerkraft auch dazu benutzt werden, den Ventilteller von der maximalen Öffnungsstellung in die Verschlussstellung oder umgekehrt und/oder auf Teilstrecken davon zu bewegen.
-
Die maximale Öffnungsstellung ist die Öffnungsstellung des Ventils, in der der Ventilteller die Ventilöffnung am weitesten freigibt. Er kann in der maximalen Öffnungsstellung die Ventilöffnung vollständig aber auch nur teilweise freigeben. Die Verschlussstellung ist die Stellung, in der der Ventilteller die Ventilöffnung verschließt. Je nachdem, welche Druckdichtigkeit bei diesem Verschluss gefordert wird, können entsprechende Dichtungen am Ventilteller und/oder einem damit korrespondierenden Ventilsitz, an dem der Ventilteller in der Verschlussstellung anliegt, ausgeführt sein. Dies ist an sich bekannt und muss nicht weiter erläutert werden.
-
Bei dem Zugelement handelt es sich um ein Element, das dafür ausgelegt ist, Zugkräfte aufzunehmen. Das Zugelement ist dabei in der Regel nicht dazu ausgelegt, Druckkräfte aufzunehmen. Beim Zugelement kann es sich insbesondere um ein Seil, ein Band und/oder eine Kette handeln, wobei die Begriffe des Seils, des Bandes und der Kette für all ihre Synonyme stehen. So kann das Seil z.B. aus einer Litze oder auch aus mehreren miteinander verflochtenen Litzen bestehen. Es kann sich um ein Drahtseil, eine Schnur, ein Kabel und dergleichen handeln. Der Begriff des Bandes umfasst natürlich auch Synonyme wie einen Riemen, einen Gürtel und dergleichen. Dasselbe gilt für den Begriff der Kette. Diese kann insbesondere auch mit unterschiedlichsten Kettengliedern ausgeführt sein.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Zugelement mittels des Zugelementantriebs auf einer Welle und/oder einer Trommel aufwickelbar ist. Der Zugelementantrieb kann in diesem Zusammenhang insbesondere dazu verwendet werden, die Welle und/oder die Trommel zu drehen, um so das Zugelement aufzuwickeln oder gegebenenfalls auch abzuwickeln.
-
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass das Zugelement mittels des Zugelementantriebs von einer Welle, vorzugsweise mittels eines Zahnrads, umlenkbar und/oder antreibbar ist. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn das Zugelement eine Kette oder ein Zahnriemen ist. In diesen Varianten kann die Welle dann, vorzugsweise mit dem auf ihr angeordneten Zahnrad, in das Zugelement, vorzugsweise die Kette oder den Zahnriemen, eingreifen, sodass der Zugelementantrieb mittels der Welle das Zugelement antreiben, insbesondere einholen oder auch ablassen, aber auch umlenken kann.
-
Beim Zugelementantrieb kann es sich z.B. um einen Elektromotor oder andere an sich bekannte Motoren oder Antriebsformen mit und/oder ohne Getriebe handeln. Geeignete Antriebe sind beim Stand der Technik an sich bekannt.
-
Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass der Zugelementantrieb der einzige Antrieb des Ventils zum Hochziehen des an dem Zugelement hängenden Ventiltellers ist. Beim Hochziehen kann der Ventilteller sich auf dem Weg von der Verschlussstellung in die maximale Öffnungsstellung, aber auch umgekehrt befinden. Bei diesen Varianten der Erfindung ist günstigerweise vorgesehen, dass die am Ventilteller und/oder an einem Tragrahmen des Ventiltellers und/oder an einem Zusatzgewicht angreifende Schwerkraft dazu genutzt wird, den Ventilteller nach unten zu bewegen.
-
Grundsätzlich ist es ausreichend, ein einziges Zugelement vorzusehen, an dem der Ventilteller erfindungsgemäß hängt. Ein Ventilteller kann aber auch an zwei oder mehr, vorzugsweise voneinander distanziert, am Ventilteller angebrachten Zugelementen hängen. Handelt es sich um zwei oder mehr Zugelemente, an denen der Ventilteller hängt, so werden diese günstigerweise gemeinsam vom Zugelementantrieb auf einer Rolle und/oder einer Trommel aufgewickelt.
-
Der Ventilteller erfindungsgemäßer Ventile kann zwischen der maximalen Öffnungsstellung und der Verschlussstellung nur entlang einer einzigen linearen Bewegungsbahn bewegbar sein. Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen aber vor, dass erfindungsgemäße Ventile als sogenannte L-Ventile ausgeführt sind. In diesem Zusammenhang kann also vorgesehen sein, dass der Ventilteller am Zugelement hängend zwischen der maximalen Öffnungsstellung und einer Zwischenstellung entlang einer ersten Bewegungsbahn hin und her bewegbar ist und zwischen der Zwischenstellung und der Verschlussstellung entlang einer zweiten Bewegungsbahn hin und her bewegbar ist, wobei die erste Bewegungsbahn und die zweite Bewegungsbahn abgewinkelt zueinander verlaufen. Der Begriff der zueinander abgewinkelten Bewegungsbahnen ist dabei weit zu verstehen. Er sagt zunächst einmal nur aus, dass die zweite Bewegungsbahn eben nicht in dieselbe Richtung wie die erste Bewegungsbahn verläuft. Die beiden Bewegungsbahnen können in einem Winkel aufeinandertreffen. Der Begriff der zueinander abgewinkelten Bewegungsbahnen umfasst aber auch Varianten, bei denen die Bewegungsbahnen über ein gebogenes Zwischenstück oder dergleichen ineinander übergehen.
-
Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die erste Bewegungsbahn in einer Betriebsstellung des Ventils vertikal verläuft.
-
Bevorzugte Varianten erfindungsgemäßer Ventile sehen vor, dass das Ventil zumindest eine Schrägflächenführung aufweist. Die Schrägflächenführung kann insbesondere dafür eingesetzt werden, den Ventilteller entlang der zweiten Bewegungsbahn, also aus der Zwischenstellung in Richtung hin zur Verschlussstellung und/oder von der Verschlussstellung in Richtung hin zur Zwischenstellung zu bewegen. Besonders bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass der Ventilteller entlang der Schrägflächenführung ausschließlich mittels der auf einen Tragrahmen einwirkenden Schwerkraft bewegt wird. Letzteres kann insbesondere dazu genutzt werden, um den Ventilteller in der Verschlussstellung an einen entsprechenden Ventilsitz des Ventils oder einen anderen Ventilsitz, z.B. einer Prozesskammer oder dergleichen anzudrücken.
-
Bevorzugte Varianten erfindungsgemäßer Ventile sehen vor, dass das Ventil ein Ventilgehäuse aufweist, in dem der Ventilteller, das Zugelement und/oder dass der Zugelementantrieb untergebracht sind. Bei den Ventilöffnungen kann es sich z.B. um entsprechende Öffnungen in einem solchen Ventilgehäuse handeln. Die Ventilöffnung ist günstigerweise von einem Ventilsitz umgeben, an den der Ventilteller in der Verschlussstellung angedrückt wird. Nach außen hin kann die Ventilöffnung oder auch z.B. einander gegenüberliegende Ventilöffnungen außen von an sich bekannten Flanschen des Ventilgehäuses umgeben sein. Diese Flansche können dann z.B. zum Verbinden des Ventilgehäuses mit Leitungen oder Prozesskammern verwendet werden.
-
Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass das Ventil einen Tragrahmen aufweist, wobei der Ventilteller unter Zwischenschaltung des Tragrahmens an dem Zugelement hängt und vom Tragrahmen mittels der Schrägflächenführung entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar ist. Der Begriff der Zwischenschaltung bedeutet dabei, dass der Ventilteller nicht direkt an dem oder den Zugelementen hängt, sondern der Tragrahmen am Zugelement oder den Zugelementen hängt und der Ventilteller wiederum am Tragrahmen hängt. Dies ist somit ein Beispiel dafür, dass bei der Erfindung der Ventilteller nicht nur direkt sondern auch indirekt an den Zugelementen oder dem Zugelement aufgehängt sein kann. Besonders bevorzugt ist bei solchen Ausgestaltungsformen mit Tragrahmen vorgesehen, dass der Ventilteller mittels der Schrägflächenführung am Tragrahmen hängt. Der Tragrahmen kann als Zusatzgewicht genutzt werden, um den Ventilteller mittels des Tragrahmens entlang der Schrägflächenführung entlang der zweiten Bewegungsbahn von der oben genannten Zwischenstellung in die Verschlussstellung zu bringen. Hierzu kann in der bevorzugten Ausgestaltungsform allein die auf den Tragrahmen einwirkende Schwerkraft genutzt werden. Die Gegenbewegung erfolgt dann günstigerweise indem mittels des Zugelementantriebs der Tragrahmen wieder angehoben wird.
-
Der Tragrahmen kann in bevorzugten Ausgestaltungsformen erfindungsgemäßer Ventile an zumindest einer flexiblen Stange, vorzugsweise an zwei zueinander distanziert angeordneten flexiblen Stangen, geführt werden. Die flexiblen Stangen lassen dabei günstigerweise gewisse Deformationen quer zu ihrer Längserstreckung zu.
-
Besonders bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass der Zugelementantrieb insgesamt der einzige Antrieb des Ventils zum Bewegen des Ventiltellers ist. Alle Bewegungen die nicht vom Zugelementantrieb ausgeführt werden, werden bei solchen Ausgestaltungsformen durch die Schwerkraft hervorgerufen. Bei einem Antrieb des Ventils handelt es sich insbesondere um einen motorischen Antrieb oder dergleichen, also eine technische Einrichtung des Ventils.
-
In einer anderen Gruppe von erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ventil zusätzlich zum Zugelementantrieb zumindest einen weiteren Antrieb zum Bewegen des Ventiltellers in die Verschlussstellung aufweist. Der weitere Antrieb kann dann insbesondere zur Bewegung des Ventiltellers entlang der zweiten Bewegungsbahn verwendet werden. Für die Ausgestaltung eines solchen weiteren Antriebs gibt es beim Stand der Technik zahlreiche Möglichkeiten. Dies können z.B. pneumatisch oder hydraulisch betriebene Druckstempel, Kolbenzylinderanordnungen, aber auch elektrische Linearantriebe und dergleichen sein. Solche Ventilantriebe sind an sich beim Stand der Technik bekannt und können für erfindungsgemäße Ventile entsprechend adaptiert werden.
-
Erfindungsgemäße Ventile können grundsätzlich für verschiedenste Aufgaben eingesetzt werden. Besonders bevorzugt handelt es sich beim erfindungsgemäßen Ventil aber um solche, welche in einer Anlage zur Umwandlung von Kohlendioxid zum Einsatz kommt. Mit solchen Ventilen können also Kohlendioxid-führende Leitungen und/oder entsprechende Öffnungen in Prozesskammern verschlossen werden. Insbesondere für diese Anwendung weisen die Ventilteller günstigerweise einen Durchmesser im Bereich von 600 mm bis 1200 mm auf.
-
Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung werden nachfolgend exemplarisch in der Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:
- 1 bis 9 Darstellungen zu einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 10 bis 12 schematisierte Darstellungen zu einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 13 bis 15 schematisierte Darstellungen zu einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 16 bis 18 schematisierte Darstellungen zu einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 19 bis 21 schematisierte Darstellungen zu einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 zeigt eine Frontalansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils 1. Dieses Ventil 1 weist einen Ventilteller 2 zum Verschließen einer Ventilöffnung 3 auf. Der Ventilteller 2 ist zwischen einer maximalen Öffnungsstellung, in der der Ventilteller in diesem Ausführungsbeispiel die Ventilöffnung 3 vollständig freigibt, und einer Verschlussstellung, in der der Ventilteller 2 die Ventilöffnung 3 verschließt, hin und her bewegbar. 1 zeigt die Verschlussstellung, in der der Ventilteller 2 die Ventilöffnung 3 verschließt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Ventilöffnung 3 in einem Ventilgehäuse 11 des Ventils 1. Um die Ventilöffnung 3 herum weist das Ventilgehäuse 11 jeweils einen Flansch 12 auf, der in an sich bekannter Art und Weise dem Anschluss des Ventils 1 bzw. dessen Ventilgehäuses 11 an eine Prozesskammer, eine fluidführende Leitung und dergleichen dient. In 1 sieht man, seitlich am Ventilgehäuse 11 angebracht, auch den Zugelementantrieb 5, auf den weiter hinten noch im Detail eingegangen wird. Außerdem zeigt 1 die Schnittlinien A-A und B-B. Die Schnitte entlang der Schnittlinien A-A und B-B sind in den 5 bis 9 gezeigt, was weiter hinten noch im Detail erläutert wird.
-
2 zeigt das erfindungsgemäße Ventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei das Ventilgehäuse 11 in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist, sodass man in das Innere des Ventils 1 blicken kann. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Ventilgehäuse 11 aus drei Teilen, welche miteinander verbunden werden können. Zwei der Ventilgehäuseteile 11 umschließen einen Innenraum, in dem der Ventilteller 2 zwischen der maximalen Öffnungsstellung und der Verschlussstellung hin und her bewegt werden kann. Das dritte Teil des Ventilgehäuses 11 umschließt die Welle 6 und die Trommeln 7, auf die die Zugelemente 4 aufwickelbar sind. In 2 sieht man bereits, dass der Ventilteller 2 dieses Ausführungsbeispiels erfindungsgemäß an, in diesem Beispiel zwei, Zugelementen 4 hängt und das Ventil 1 einen Zugelementantrieb 5 zum Hochziehen des an den Zugelementen 4 hängenden Ventiltellers 2 aufweist. Bei dem Zugelementantrieb 5 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, welcher die Welle 6 und damit auch die darauf fixierten Trommeln 7 um eine Längsachse der Welle drehen kann, um so die hier als Seile ausgeführten Zugelemente 4 auf jeweils eine der Trommeln 7 aufzuwickeln bzw. von diesen auch abzuwickeln.
-
Das Ventil 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels weist einen Tragrahmen 9 auf. Hier bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist es so, dass der Ventilteller 2 nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung des Tragrahmens 9 an diesen Zugelementen 4 hängt. Konkret ist dies hier so ausgeführt, dass der Tragrahmen 9 an den Zugelementen 4 hängt und der Ventilteller 2 mittels der Schrägflächenführung 8 wiederum am Tragrahmen 9 aufgehängt ist. Mittels der Schrägflächenführungen 8 ist der Ventilteller 2 auch entlang der zweiten Bewegungsbahn bewegbar, was weiter hinten noch genauer erläutert wird.
-
In 2 sieht man auch bereits die flexiblen Stangen 13, welche zur Führung des Ventiltellers 2 innerhalb des Ventilgehäuses 11 angeordnet sind. Auch deren Funktion wird anhand der nachfolgenden Darstellungen weiter hinten noch genauer erläutert.
-
In 2 sieht man auch noch den Ventilsitz 14, welcher die Ventilöffnung 3 umgibt. In der Verschlussstellung liegt der Ventilteller 2 am Ventilsitz 14 an. Der Grad der hierbei erzielten Abdichtung kann durch zumindest eine am Ventilteller 2 und/oder am Ventilsitz 14 angeordnete Dichtung und die im konkreten Ausführungsbeispiel realisierten Anpressdrücke des Ventiltellers 2 am Ventilsitz 14 bestimmt werden. Grundsätzlich kann, je nach Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils 1, aber auch auf Dichtungen zwischen Ventilteller 2 und Ventilsitz 14 ganz verzichtet werden.
-
In den 3 und 4 sieht man für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung den, an den Zugelementen 4 hängenden Tragrahmen 9 mit dem Ventilteller 2 und den flexiblen Stangen 13. 3 zeigt auch, wie die Zugelemente 4 auf die Trommeln 7 auf der Welle 6 geführt sind. Der Zugelementantrieb 5 zum Drehen der Welle 6 ist in den 3 und 4 nicht dargestellt.
-
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Trommeln 7 nicht zwingend vorhanden sein müssen. Entsprechende Zugelemente 4 könnten auch direkt auf die Welle 6 aufwickelbar sein. Alternativ zu den hier als Zugelementen 4 verwendeten Seilen könnten auch Bänder oder Ketten in verschiedensten Ausgestaltungsformen als Zugelemente 4 zum Einsatz kommen.
-
Bei dem hier im ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Ventil 1 handelt es sich um ein sogenanntes L-Ventil. Bei diesem ist vorgesehen, dass der Ventilteller 2 zwischen der maximalen Öffnungsstellung und einer Zwischenstellung entlang einer ersten Bewegungsbahn hin und her bewegbar ist und zwischen der Zwischenstellung und der Verschlussstellung entlang einer zweiten Bewegungsbahn hin und her bewegbar ist, wobei die erste Bewegungsbahn und die zweite Bewegungsbahn abgewinkelt zueinander verlaufen. Bei der hier gezeigten Variante verläuft die erste Bewegungsbahn in der Betriebsstellung des Ventils 1 vertikal. Konkret ist dies hier bei diesem ersten Ausführungsbeispiel so gelöst, dass der Ventilteller 2 in der in 3 und 4 gezeigten Stellung mit seinen geführten Rollen 15 in den Schrägflächenführungen 8 des Tragrahmens 9 hängt und zusammen mit dem Tragrahmen 9 durch Aufwickeln und Abwickeln der Zugelemente 4 in vertikaler Richtung entlang der ersten Bewegungsbahn verfahren wird. Hierzu sind am Tragrahmen 9 äußere Führungsrollen 17 angebracht, mit denen der Tragrahmen 9 im Ventilgehäuse 11 geführt ist. In 4 ist gut zu sehen, dass auf der Rückseite des Ventiltellers 2 in diesem Ausführungsbeispiel Anschlagschienen 19 am Ventilteller 2 fixiert sind. Diese Anschlagschienen 19 tragen innere Führungsrollen 16, mit denen die Anschlagschienen 19 und damit auch der Ventilteller 2 entlang der flexiblen Stangen 13 geführt sind. Am Ende jeder Anschlagschiene 19 befindet sich eine Anschlagrolle 18. Der Ventilteller 2 ist zusammen mit der Anschlagschiene 19 entlang der Schrägflächenführung 8 relativ zum Tragrahmen 9 bewegbar. Die flexiblen Stangen 13 lassen diese Bewegung des Ventiltellers 2 quer zu ihrer Längserstreckung aufgrund ihrer Flexibilität zu. Dies wird in der nachfolgend geschilderten Art und Weise dazu genutzt, den Ventilteller 2 entlang der zweiten Bewegungsbahn zwischen der Zwischenstellung und der Verschlussstellung zu bewegen.
-
Die Funktionsweise des Ventils und insbesondere die Bewegung des Ventiltellers 2 zwischen der maximalen Öffnungsstellung und der Verschlussstellung wird nun anhand der Schnittdarstellungen in den 5 bis 9 erläutert. Die 5, 6 und 8 zeigen dabei Schnitte entlang der Schnittlinie A-A aus 1. 5 zeigt die maximale Öffnungsstellung, 6 die Zwischenstellung und 8 die Verschlussstellung. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B aus 1 in der Zwischenstellung des Ventiltellers 2. 9 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B aus 1 in der Verschlussstellung des Ventiltellers 2.
-
In 5 ist zunächst zu sehen, dass in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass der Ventilteller 2 die Ventilöffnung 3 in der maximalen Öffnungsstellung vollständig freigibt. Um den Ventilteller 2 von der, in 5 dargestellten, maximalen Öffnungsstellung in die, in den 6 und 7 dargestellte, Zwischenstellung entlang der ersten, hier vertikalen Bewegungsbahn zu bringen, werden die Zugelemente 4 durch entsprechendes Drehen der Welle 6 von der Trommel 7 abgewickelt. Diese Bewegung wird in diesem Ausführungsbeispiel von der auf den Ventilteller 2 und den als Zusatzgewicht fungierenden Tragrahmen 9 einwirkende Schwerkraft realisiert. Der hier nicht dargestellte Zugelementantrieb 5 wird bei dieser Bewegung, soweit notwendig, höchstens als Bremse verwendet, soweit nicht ausreichend Reibungskräfte vorhanden sind, um die Bewegung des Ventiltellers 1 samt Tragrahmen 9 mit der gewünschten Geschwindigkeit auszuführen. Bei dieser Bewegung entlang der ersten Bewegungsbahn wird der Tragrahmen 9 mittels der äußeren Führungsrollen 17 im Ventilgehäuse 11 geführt. Zusätzlich führen die flexiblen Stangen 13 über die inneren Führungsrollen 16 die Anschlagschienen 19 und damit auch den Ventilteller 2 in der vertikalen Richtung.
-
Beim Erreichen der Zwischenstellung gemäß 6 treffen die Anschlagrollen 18 der Anschlagschienen 19 am unteren Ende des Ventilgehäuses 11 auf, sodass der an den Anschlagschienen 19 fixierte Ventilteller 2 nicht mehr weiter in vertikaler Richtung, also entlang der ersten Bewegungsbahn, nach unten bewegt werden kann. Werden nun die Zugelemente 4 weiter von den Trommeln 7 abgerollt, so drückt die Schwerkraft den Tragrahmen 9 weiter nach unten, wodurch es aufgrund der Schrägflächenführung 8 zu einer Relativbewegung zwischen Tragrahmen 9 und Ventilteller 2 kommt. Bei dieser Relativbewegung bewegt sich der Ventilteller 2 entlang der zweiten Bewegungsbahn von der Zwischenstellung in die Verschlussstellung, also in Richtung hin zum Ventilsitz 14.
-
Dies erfolgt, indem die an den Anschlagschienen 19 bzw. am Ventilteller 2 in ihrer Lage fixierten, geführten Rollen 15 in den Schrägflächenführungen 8 verschoben werden, was man am Vergleich der 7 und 9 sieht. Die Stangen 13 lassen diese Bewegung aufgrund ihrer Flexibilität zu. Die 8 und 9 zeigen die Verschlussstellung am Ende dieser Bewegung entlang der zweiten Bewegungsbahn. In dieser Verschlussstellung wird der Ventilteller 2 durch die auf den Tragrahmen 9 wirkende Schwerkraft an den Ventilsitz 14 angedrückt. Die hierbei erreichbaren Verschlusskräfte können durch das Gewicht des Tragrahmens 9 und die Geometrie der Schrägflächenführung 8 den Anforderungen entsprechend konfiguriert werden.
-
Zum Öffnen des Ventils 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels ausgehend von der in den 8 und 9 dargestellten Verschlussstellung werden die Zugelemente 4 vom Zugelementantrieb 5 durch entsprechendes Drehen der Welle 6 auf die Trommeln 7 aufgewickelt. Dabei wird zunächst nur der Tragrahmen 9 in vertikaler Richtung nach oben gezogen. Über die Schrägflächenführungen 8 wird dabei der Ventilteller 3 entlang der zweiten Bewegungsbahn in im Wesentlichen horizontaler Richtung zunächst vom Ventilsitz 14 abgehoben. Ist dann die in den 6 und 7 dargestellte Zwischenstellung erreicht, so liegen die am Ventilteller 2 bzw. an der Anschlagschiene 19 fixierten geführten Rollen 15 jeweils am unteren Ende der Schrägflächenführung 8 an, sodass durch weiteres Aufwickeln der Zugelemente 4 mittels des Zugelementantriebs 5 der Ventilteller 2 zusammen mit dem Tragrahmen 9 nun entlang der ersten Bewegungsbahn angehoben und in die maximale Öffnungsstellung gemäß 5 gebracht werden kann.
-
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wie auch bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der Zugelementantrieb 5 der einzige Antrieb des Ventils zum Hochziehen des an dem Zugelement 4 hängenden Ventiltellers 2 ist. Es ist bei diesem ersten Ausführungsbeispiel, wie auch bei den nachfolgend noch geschilderten Ausführungsbeispielen gemäß der 10 bis 15 sogar so, dass der Zugelementantrieb 5 insgesamt der einzige Antrieb des Ventils 1 zum Bewegen des Ventiltellers 2 ist. Für alle nicht vom Zugelementantrieb 5 hervorgerufenen Bewegungen des Ventiltellers 2 und/oder des Tragrahmens 9 wird die Schwerkraft genutzt, wobei der Zugelementantrieb 5 gegebenenfalls bei diesen rein der Schwerkraft folgenden Bewegungen als Bremse eingesetzt werden kann.
-
Die nachfolgend gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur schematisiert dargestellt und dienen im Wesentlichen als Prinzipskizzen, um alternative Ausgestaltungsformen erfindungsgemäßer Ventile 1 zu zeigen. Dargestellt sind jeweils schematisierte Seitenansichten bzw. Vertikalschnitte durch das Ventilgehäuse 11. Der Zugelementantrieb 5 ist in allen diesen Darstellungen nicht zu sehen. Er greift aber, wie beim ersten Ausführungsbeispiel an der Welle 6 an, um diese zusammen mit den Trommeln 7 entsprechend zu drehen und die Zugelemente 4 auf- und abzuwickeln.
-
Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 10 bis 12 zeigt 10 die maximale Öffnungsstellung, 11 die Zwischenstellung und 12 die Verschlussstellung des Ventiltellers 2. In diesem wie auch in den nachfolgend noch geschilderten Ausführungsbeispielen ist kein Tragrahmen 9 vorhanden. Der Ventilteller 2 hängt direkt an den Zugelementen 4. Auf der Rückseite des Ventiltellers 2 kann, wie hier auch dargestellt, ein Zusatzgewicht 20 vorhanden sein, wenn die Masse des Ventiltellers 2 selbst nicht zur Durchführung der Schwerkraft bedingten Bewegungen ausreicht.
-
Am Zusatzgewicht 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel die geführten Rollen 15 angebracht. Diese könnten natürlich aber auch direkt am Ventilteller 2 angeordnet werden.
-
Die Schrägflächenführungen 8, welche hier ebenfalls nur schematisiert dargestellt sind, sind in diesem Ausführungsbeispiel in nicht explizit gezeigter Art und Weise am Ventilgehäuse 11 fixiert. Damit die untere geführte Rolle 15 beim Herablassen des Ventiltellers 2 aus der in 10 gezeigten maximalen Öffnungsstellung in die in 11 gezeigte Zwischenstellung nicht mit der oberen Schrägflächenführung 8 kollidiert, können die Schrägflächenführungen 8 und die geführten Rollen 15 in horizontaler, hier nicht dargestellter, Richtung entsprechend zueinander versetzt angeordnet sein. Dies gilt vom Prinzip her auch für das Ausführungsbeispiel gemäß der 13 bis 15.
-
Um den Ventilteller 2 von der maximalen Öffnungsstellung gemäß 10 in die Zwischenstellung 10 gemäß 11 zu bringen, werden die Zugelemente 4 von der Trommel 7 abgewickelt, sodass der Ventilteller 2 sich mit dem Zusatzgewicht 20 der Schwerkraft folgend in vertikaler Richtung entlang der ersten Bewegungsbahn nach unten bewegt. Die Zwischenstellung gemäß 11 ist dann erreicht, wenn die geführten Rollen 15 auf die entsprechenden Schrägflächenführungen 8 treffen. Ab hier rollen die geführten Rollen 15 auf den Schrägflächenführungen 8 ab, wenn der Ventilteller 2 der Schwerkraft folgend weiter abgesenkt wird. Es kommt nun zu der Bewegung entlang der zweiten Bewegungsbahn zwischen der in 11 dargestellten Zwischenstellung und der in 12 dargestellten Verschlussstellung. Hierbei werden die Zugelemente 4 pendelartig in horizontaler Richtung ausgelenkt.
-
Um das Ventil 1 gemäß der 10 bis 12 zu öffnen, werden die Zugelemente 4 ausgehend von der Verschlussstellung gemäß 12 mittels des Zugelementantriebs 5 auf die Trommeln 7 aufwickelt. Hierdurch bewegt sich der Ventilteller 2 zunächst entlang der Schrägflächenführung 8 und damit entlang der zweiten Bewegungsbahn, bis die Zwischenstellung gemäß 11 erreicht ist. Durch weiteres Aufwickeln der Zugelemente 4 auf die Trommeln 7 wird dann der Ventilteller 2 vom Zugelementantrieb 5 ausgehend von der Zwischenstellung 11 entlang der ersten Bewegungsbahn in vertikaler Richtung in die maximale Öffnungsstellung gemäß 10 gehoben.
-
Während in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 10 bis 12 sich die maximale Öffnungsstellung des Ventiltellers 2 in vertikaler Richtung über der Zwischenstellung und über der Verschlussstellung befindet, ist dies im dritten Ausführungsbeispiel gemäß der 13, 14 und 15 umgekehrt ausgeführt. Hier befindet sich der Ventilteller 2 in der maximalen Öffnungsstellung gemäß 13 unter der Zwischenstellung gemäß 14 und auch unter der Verschlussstellung gemäß 15. Die Schrägflächenführungen 8, welche auch in diesem Ausführungsbeispiel in nicht näher dargestellter Art und Weise am Ventilgehäuse 11 befestigt sind, sind hier so ausgerichtet, dass sie beim Hochziehen des Ventiltellers 2 mittels des Zugelementantriebs 5 von der Zwischenstellung gemäß 14 in die Verschlussstellung gemäß 15 den Ventilteller 2 entlang der zweiten Bewegungsbahn gegen den Ventilsitz 14 drücken. Auch hier ist die erste Bewegungsbahn des Ventiltellers 2 zwischen der in 13 dargestellten maximalen Öffnungsstellung der in 14 dargestellten Zwischenstellung vertikal verlaufend ausgebildet.
-
Während bei den ersten drei Ausführungsvarianten der Erfindung gemäß der 1 bis 15 der Zugelementantrieb 5 insgesamt der einzige Antrieb des Ventils 1 zum Bewegen des Ventiltellers 2 ist, zeigen die 16 bis 21 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen dies nicht der Fall ist. In den beiden Ausführungsbeispielen gemäß der 16 bis 21 weist das Ventil 1 jeweils zusätzlich zum Zugelementantrieb 5 zumindest einen weiteren Antrieb 10 zum Bewegen des Ventiltellers 2 in die Verschlussstellung auf. Diese weiteren Antriebe 10 sind in den 16 bis 21 wie auch das Ventil 1 an sich nur schematisiert dargestellt. Es kann sich um an sich bekannte Druckkissen, Kolbenzylindereinheiten oder andere Linearantriebe handeln, welche dazu geeignet sind, den Ventilteller 2 entlang der zweiten Bewegungsbahn von der jeweiligen Zwischenstellung in die jeweilige Verschlussstellung zu drücken.
-
In dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der 16 bis 18 ist dieser weitere Antrieb 10 doppelt ausgeführt und jeweils am Ventilgehäuse 11 fixiert. 16 zeigt bei diesem vierten Ausführungsbeispiel die maximale Öffnungsstellung, 17 die Zwischenstellung und 18 die Verschlussstellung. Der Ventilteller 2 hängt wiederum direkt am Zugelement 4 und kann der Schwerkraft folgend durch entsprechendes Abwickeln des Zugelements 4 von der in 16 gezeigten maximalen Öffnungsstellung entlang der hier vertikal verlaufenden ersten Bewegungsbahn in die Zwischenstellung gemäß 17 herabgelassen werden, wobei er bei dieser Bewegung der Schwerkraft folgt. Der Zugelementantrieb 5 kann hier wiederum bei Bedarf zum Bremsen dieser Abwärtsbewegung eingesetzt werden. Ist die Zwischenstellung gemäß 17 erreicht, so werden zum Bewegen des Ventiltellers 2 von der Zwischenstellung gemäß 17 in die Verschlussstellung gemäß 18 entlang der zweiten Bewegungsbahn die weiteren Antriebe 10 ausgefahren, sodass sie den Ventilteller 2 in der Verschlussstellung dann gegen den Ventilsitz 14 drücken. Zum Öffnen des Ventils des vierten Ausführungsbeispiels werden zunächst die weiteren Antriebe 10 eingefahren, sodass sich der Ventilteller 2 der Schwerkraft folgend von der Verschlussstellung gemäß 18 in die Zwischenstellung gemäß 17 bewegt. Anschließend kann durch entsprechendes Aufwickeln der Zugelemente 4 auf die Trommeln 7 mittels des Zugelementantriebs 5 der Ventilteller 2 wieder entlang der ersten Bewegungsbahn in vertikaler Richtung nach oben gezogen werden.
-
Das fünfte, in den 19 bis 21 dargestellte, Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich vom vierten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass hier die weiteren Antriebe 10 am Ventilteller 2 und nicht am Ventilgehäuse 11 fixiert sind. Der Aufbau und die Funktionsweise des fünften Ausführungsbeispiels entspricht ansonsten dem des vierten Ausführungsbeispiels, wobei 19 wiederum die maximale Öffnungsstellung und 20 die Zwischenstellung und 21 die Verschlussstellung zeigen.
-
Legende
-
- 1
- Ventil
- 2
- Ventilteller
- 3
- Ventilöffnung
- 4
- Zugelement
- 5
- Zugelementantrieb
- 6
- Welle
- 7
- Trommel
- 8
- Schrägflächenführung
- 9
- Tragrahmen
- 10
- weiterer Antrieb
- 11
- Ventilgehäuse
- 12
- Flansch
- 13
- flexible Stange
- 14
- Ventilsitz
- 15
- geführte Rolle
- 16
- innere Führungsrolle
- 17
- äußere Führungsrolle
- 18
- Anschlagrolle
- 19
- Anschlagschiene
- 20
- Zusatzgewicht
