DE2344911A1

DE2344911A1 - In eine rohrleitung einbaubares regelventil

Info

Publication number: DE2344911A1
Application number: DE19732344911
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Bader
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-04-17
Also published as: NL7411426A; FR2243380A1; FR2243380B1; DE2344911C3; US4121607A; GB1442475A; CH575563A5; DE2344911B2

Description

J. C. Eckardt AG Stuttgart, den 5. Sept.

7000 Stuttgart 50 A-ITr. 387

Pragstraße 80-82

3etr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

In eine Rohrleitung einbaubares Regelventil

Die Erfindung betrifft ein in eine Rohrleitung zwischen zwei Rohrleitungsflansche einbaubares Regelventil mit einem im Innern eines Gehäuses befindlichen Ventilkanal, dessen Mündung als konvex gegen die Strömungsrichtung gewölbter Ventilsitz ausgebildet ist, für den ein Ventilkörper mit einer in gleicher Richtung und mit gleichem Radius gewölbten Dichtfläche vorgesehen ist, der um eine außerhalb und parallel zur Achse der Zylinderfläche des Ventilsitzes liegende Schwenkachse derart verschwenkbar gelagert ist, daß in der Schließstellung die Achsen der Zylinderflächen des Ventilsitzes und des Ventilkörpers zusammenfallen.

Bei einem bekannten Rückschlagventil (PR-PS 1 232 779), das ein bei einem in Strömungsrichtung positiven Druckgefälle öffnendes und bei negativem Druckgefälle schließendes Ventil bildet, ist der mit einer konvex gegen die Strömungsrichtung gewölbten Zylinderfläche versehene Drosselkörper mit einer Schwenkachse in dem Gehäuse gelagert, die unterhalb der Achse des Ventilkanals und unterhalb der Achse der Zylinderfläche des Ventilsitzes liegt. Die Bauart mit kon-

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vex der Strömung entgegengewölbten Zylinderfläche erlaubt kleinere Abmessungen als die ebenfalls bekannte Bauart, bei welcher die Zylinderflächen konkav zur Strömungsrichtung gewölbt sind, da bei dieser Bauart dann der Ventilkörper vollständig aus dem Bereich des Ventilkanals verschwenkt werden muß, so daß das Gehäuse in diesem Teil eine große Ausdehnung besitzen muß. Bei der bekannten Bauart werden aber auch mit der Ausführung mit konvexen Zylinderflächen keine günstigen Abmessungen erhalten, da das Ventilgehäuse eine erhebliche Ausbuchtung auf der Schwenksexte des Ven— tilkörpers besitzen muß, obwohl dieser noch nicht einmal so weit geöffnet werden kann, daß er in der vollständig geöffneten Stellung nicht mehr in den von dem Ventilkanal begrenzten Strömungsquerschnitt eintaucht. Der Herstellungsaufwand für ein derartiges Ventil ist relativ hoch, insbesondere da enge Toleranzen eingehalten werden müssen, wenn eine ausreichende Dichtheit erhalten werden soll. Außerdem erfordert es einen erheblichen Aufwand an Kosten, wenn ein derartiges Ventil z. B. nach einem Undichtwerden gegen ein anderes ausgetauscht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsaufwand für ein Ventil der eingangs genannten Art zu vermindern, außerdem die Kosten für einen Ersatz eines derartigen Ventils zu senken und so zu gestalten, daß es als geräuscharmes Regelventil einsetzbar ist, das über einen großen Bereich seiner Druchflußcharakteristik eine genügende Stellgenauigkeit aufweist, die durch die zugelassenen Toleranzen für lineare oder gleichprozentige Kennlinien bestimmt ist. Die Erfindung besteht darin, daß der Ventilkörper und der Ventilkanal eine in dem Gehäuse austauschbar angebrachte Baueinheit bilden, wozu der Ventilkörper mit seiner Schwenkachse in einer über den Ventilsitz hinausgeführten Verlängerung des Ventilkanals gelagert ist. Der

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Herstellungsaufwand wird vermindert, da das Gehäuse für die Funktion des Ventils nur eine untergeordnete Bedeutung besitzt, so daß zu seiner Herstellung keine engen Toleranzen eingehalten werden brauchen. Darüberhinaus wird der Vorteil erhalten, daß bei einer Reparatur o.dgl. nur die aus Ventilkörper und Ventilkanal gebildete Baueinheit ausgetauscht werden braucht, ohne daß ein neues in den meisten Fällen aus sehr teurem Material bestehendes Gehäuse vorgesehen werden muß. Die Baueinheiten, die auch eine günstige Lagerhaltung ermöglichen, lassen sich ohne weiteres alleine in dem Herstellerwerk auf ihre Dichtheit prüfen. Durch diese Ausbildung ist es auch möglich, das Ventil durch Austausch der Baueinheit mit einer anderen Charakteristik zu versehen, ohne daß hierfür der Aufwand allzu hoch wird.

Um die Baueinheit und damit auch die Gehäuseabmessungen möglichst klein halten zu können, wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Schwenkachse des Ventilkörpers, die vorzugsweise die Achse des Ventilkanals schneidet, unterhalb der Achse der Zylinderfläche des Ventilsitzes - in Richtung der Schwenkbewegung gesehen - liegt. Dadurch ist es möglich, eine volle Öffnung zu erzielen, wobei die Schwenkachse in axialer Richtung relativ dicht an dem Ventilsitz liegen kann und der Ventilkörper in voll geöffneter Stellung nicht allzu sehr über den von ihm freigegebenen Querschnitt des Ventilkanals übersteht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird, um die Geräuschabgabe an die Umgebung niedrig zu halten, vorgesehen, daß die Innenfläche des Ventilkörpers eine Wölbung aufweist, deren Scheitellinie bei vollständig geöffneter Ventilstellung in Verlängerung des Ventilkanals verläuft. Dadurch wird eine stromungsgünstige Ausbildung der Innenfläche des Ventilkanals geschaffen, die in geöffneter Stellung ebenfalls von

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dem Medium umströmt \tfird. Es wird damit erreicht, daß der Strömungsquerschnitt nicht eingeschränkt wird und daß die Geräuschbildung gering gehalten werden kann. Dabei bildet die Innenfläche des Ventilkörpers in geöffneter Stellung eine Begrenzungswand für die Strömung, durch die Toträume des Gehäuses abgedeckt werden. Für diesen Zweck ist es vielter vorteilhaft, wenn der Ventilkörper im Querschnitt in Strömungsrichtung die Gestalt eines Tragflügelprofils besitzt.

Um die Strömungsführung weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn als Verlängerung des Ventilkanals eine Hülse dient, die sich vorzugsweise bis zum Ende des Gehäuses erstreckt und die hinter dem Ventilsitz im Schwenkbereich des Ventilkörpers mit einem der Breite des Ventilkörpers angepaßten Längsschlitz versehen ist. Damit wird die Strömung auch in dem Bereich hinter dem Ventilsitz gut geführt. Um eine einfache Verbindung zwischen der Baueinheit und dem Gehäuse zu ermöglichen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Ventilkanal mit einem Außengewinde in eine Gewindebohrung einer Stirnwand des Gehäuses eingeschraubt ist. In weiterer Ausgestaltung wird zusätzlich vorgesehen, daß auf das Außengewinde des Ventilkanals ein in einen Rohrflansch ragender Zentrierring aufgeschraubt ist, der sich mit seinem überstehenden Bereich von dem Rohrdurchmesser bis zu dem Durchmesser des Ventilkanals verjüngt. Dabei ist es in weiterer Ausgestaltung besonders günstig, wenn das Gehäuse mit stirnseitigen Flanschen versehen ist, mit denen es innerhalb eines von Spannbolzen begrenzten Raumes zwischen die Rohrflansche eingespannt ist. Durch diese Ausgestaltung kann auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden, da das gesamte Ventil von dem Zentrierring des Ventilkanals ausgerichtet wird.

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Bei einer baulich vorteilhaften Ausführungsform besteht das Gehäuse aus einem vorzugsweise konzentrisch su der Achse des Ventilkanals liegenden Rohrstück, das vorne und gegebenenfalls auch hinten mit einer Stirnwand versehen ist. Die Stirnwände bilden dann die sich an die Rohrflansche anlegenden Flansche und eine Aufnahme für die aus Ventilkanal und Ventilkörper gebildete Baueinheit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch ein zwischen zwei Rohrflansche eingespanntes erfindungsgemäßes Regelventil,

Fig. 2 eine Ansicht in axialer Richtung gegen die Durchströmrichtung eines Teils des vollständig geöffneten Regelventils,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Regelstellungen und

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung oder Bemessung eines erfindungsgemäßen Regelventils.

In Fig. 1 sind zwei Rohrflansche 1 und 2 strichpunktieriröargestellt, die durch ebenfalls strichpunktiert dargestellte Spannbolzen 3 gegeneinander verspannt werden. Innerhalb des von den Spannbolzen 3 begrenzten Ringraumes befindet sich ein Gehäuse 4 eines Ventils, das mit Hilfe der Spannbolzen unter Zwischenfügen von Dichtungsscheiben 5 zwischen die Rohrflansche 1 und 2 eingespannt wird. Das Gehäuse 4 besitzt eine zylindrische Gestalt und ist konzentrisch zu der Achse 6 der Rohrflansche 1 und 2 und damit der nicht dargestellten Rohrleitungen angeordnet.

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Das Gehäuse 4 nimmt das als austauschbare Baueinheit ausgebildete Ventil auf. Dieses Ventil besteht aus einem koaxial zu der Achse 6 verlaufenden Ventilkanal 7» dessen Hündung als gegen die Strömungsrichtung 8 konvex gewölbte Zylinderfläche 9 ausgebildet ist, deren Achse 10 quer zu dem Ventilkanal 7 verläuft. Der als Ventilsitz dienenden Zylinderfläche 9 ist ein Ventilkörper 11 zugeordnet, der eine in entsprechender Weise gewölbte zylindrische Außenfläche 12 besitzt. Der Ventilkörper 11 ist mit Armen 13 in einer Schwenkachse 14 schwenkbar gelagert, die exzentrisch zu der Achse 10 jedoch dazu parallel durch die Achse des Ventilkanals 7 verläuft. Der Ventilkörper 11 ist so ausgebildet, daß die Achse seiner Zylinderfläche 12 in der dargestellten Schließstellung mit der Achse 10 der Zylinderfläche 9 des Ventilsitzes bzw. der Mündung des Ventilkanals 7 zusammenfällt. Die Schwenkachse 14 wird von an den Armen 13 angebrachten Lagerzapfen 15 gebildet, die in vorzugsweise aus Sintermetall hergestellten Lagern gehalten sind. Die Lager der Bolzen 15 sind in einer hülsenförmigen Verlängerung 16 des Ventilkanals 7 untergebracht, die sich über die als Ventilsitz dienende Zylinderfläche 9 hinaus in Strömungsrichtung 8 bis zu dem Ende des Gehäuses 4 erstreckt. Die Verlängerung 16, deren Ende nach außen angespitzt ist, ist in dem Bereich, in welchen der Ventilkörper 11 verschwenkt, mit einem Längsschlitz versehen. Die Verlängerung 16 ist auf ein Außengewinde 17 des Ventilkanals 7 aufgeschraubt und mit Gewindestiften 18 in einer vorgegebenen Stellung gegen Verdrehen fixiert.

Der Ventilkanal 7 dient als Tragekonstruktion für die gesamte Baueinheit. Sr ist mit seinem Außengewinde 17 in ein Innengewinde einer an das Gehäuse 4 angeschweißten Stirnwand 19 eingeschraubt. Die Stirnwand 19 ist zum Innern des Gehäuses in ihrem Gewindebereich zurückgesetzt, so daß noch ein Hingraum verbleibt, in welchem ein ebenfalls

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auf das Außengewinde 17 des "Ventilkanals 7 aufgeschraubter Zentrierring 20 angebracht wird, der sich bis in den Rohrflansch 2 erstreckt. Das schneidenartig angespitzte äußere Ende des Zentrierringes 20 verjüngt sich in Strömungsrichtung von dem Innendurchmesser des Rohrflansches 2 bis zu 'dem Innendurchmesser des Ventilkanals 7· Durch Austausch des Zentrierringes 20 gegen einen anderen mit einem in dem über den Ventilkanal überstehenden Bereich größeren bzw. kleineren Außendurchmesser ist es möglich, das gleiche Ventil verschiedenen Rohrdurchmessern anzupassen.

Wie schon erwähnt wurde, verläuft die Schwenkachse 14 derart, daß sie die Achse des Ventilkanals 7 bzw. der als Verlängerung 16 dienenden Hülse schneidet, was aus Fertigungsgründen günstig ist. Um dabei zu erreichen, daß die Schwenkachse relativ dicht an die als Ventilsitz dienende Zylinderfläche 9 herangelegt werden kann, so daß der Ventilkörper 11 nicht allzu weit nach oben ausschwenkt, ist die Achse 10 der Zylinderfläche 9 in Richtung der Schwenkbewegung oberhalb der Schwenkachse 14 angeordnet. Außerdem ist sie etwas in Strömungsrichtung bezüglich der Schwenkachse 14 versetzt.

Um die Strömung nicht mit dem geöffneten Ventilkörper 11 zu behindern und um auch auf der Innenseite des Ventilkörpers eine einwandfreie Strömungsführung zu ermöglichen, ist die Innenfläche 21 des Ventilkörpers 11 mit den Innenflächen der Arme 13 tunnelartig ausgebildet, so daß sie etwa der Kontur des Ventilkanals 7 in der geöffneten Stellung entspricht. Diese Ausbildung geht deutlich aus Fig. 2 hervor. Damit wird der Totraum in dem oberen Bereich des Gehäuses 4 bei vollständig geöffnetem Ventil weitgehend abgedeckt. Der Ventilkörper 11 wird von außerhalb des Gehäuses 4 mit einem nicht dargestellten Stellantrieb verstellt, der über

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eine Bohrung 22 in das Gehäuse hereingeführt wird, die in Fig. 1 um 90° versetzt dargestellt ist· Der Stellantrieb kann beispielsweise über eine Steckkupplung mit einem der beiden Bolzen 15 verbunden werden.

Das erfindungsgemäße Ventil erlaubt eine relativ einfache Herstellung, da an das Gehäuse 4- bezüglich Fertigungstoleranzen keine allzu großen Anforderungen gestellt werden brauchen. Außerdem wird eine sehr kleine Bauweise ermöglicht, durch die eine Materialersparnis sowohl bezüglich der Ventilteile als auch bezüglich des Gehäuses 4 erhalten wird, die zu einer weiteren Verbilligung führt. Außerdem ist es möglich, die aus Ventilkörper und Ventilkanal gebildete Baueinheit in einfacher Weise auszutauschen und durch eine andere zu ersetzen. Es ist auch möglich, den Ventilkanal 7 einteilig mit einem der Verlängerung 16 entsprechenden Teil auszubilden oder nur mit sich in Strömungsrichtung erstreckenden Armen zu versehen, in denen die Lagerbolzen 15 gelagert werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Um besonders günstige Strömungsverhältnisse, insbesondere im Teillastbereich zu erhalten, ist hier der Ventilkörper 11 im Querschnitt gesehen als Tragflügelprofil gestaltet, so daß eine stoßfreie Umströmung gewährleistet ist. Der Ventilkörper 11 ist in vier verschiedenen Regelstellungen dargestellt, wobei gut zu erkennen ist, daß er in der vollständig offenen Stellung den Querschnitt des Ventilkanals 7 völlig freigibt, ohne mit seinem hinteren Ende wieder in den Querschnitt einzutauchen. Der Einfachheit halber ist in den Zwischenstellungen nur die gewölbte Fläche 12 und der zugehörige Radius dargestellt.

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Vie schon erwähnt wurde, ist es für die Fertigung zweckmäßig, wenn die Schwenkachse 14 in der Kanalmitte liegt, so daß sich hieraus ein fester Ausgangswert ergibt. Aus räumlichen Gründen sollte dieser Ausgangswert als Kaiciirialwert gelten, der nur unterschritten v/erden sollte. Um zu erreichen, daß der Ventilkörper 11 den Querschnitt des Ventilkanals 7 vollständig freigibt, an seinem hinteren Ende nicht wieder in den Querschnitt eintaucht und dennoch nur wenig über den Außendurchmesser des Ventilkanals 7 übersteht, damit das Gehäuse 4 klein gehalten werden kann, soll der Abstand a zu dem Schnittpunkt A zwischen dem Radius R des Ventilsitzes 9 und dem Innendurchmesser D des Ventilkanals 7 in Strömungsrichtung zwischen 1/3 D und 2/3 D liegen, der Radius r zwischen Schwenkachse 14 und der Achse 10 der Zylinderfläche 9 zwischen 1/10 D und 1/4 D betragen, während der V/inkel Q^-), der zwischen der Kanalachse und einer von der Schwenkachse 14 au der Achse 10 geführten Geraden einen Wert zwischen 50° und 150° einnehmen soll.

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Claims

Patent- und Schutzansprüche

ί 1. 'In eine Rohrleitung zwischen zwei Rohrleitungsflansche einbaubares Regelventil mit einem im Innern eines Gehäuses befindlichen Ventilkanal, dessen Mündung als konvex Strömungsrichtung gewölbter Ventilsitz ausgebildet ist, für den ein Ventilkörper mit einer in gleicher Richtung und mit gleichem Radius gewölbten Dichtfläche vorgesehen ist, der um eine außerhalb und parallel zur Achse der Zylinderfläche des Ventilsitzes liegende Schwenkachse derart verschwenkbar gelagert ist, daß in der Schließstellung die Achsen der Zylinderflächen des Ventilsitzes und des Ventilkörpers zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (H) und der Ventilkanal (7) eine in dem Gehäuse (4-) austauschbar angebrachte Baueinheit bilden, wozu der Ventilkörper mit seiner Schwenkachse (1A-) in einer über den Ventilsitz (9) hinausgeführten Verlängerung (16) des Ventilkanals gelagert ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (1A-) des Ventilkörpers (11), die vorzugsweise die -Achse des Ventilkanals (7) schneidet, unterhalb der Achse (10) der ZyIInderfläche (9) des Ventilsitzes in Richtung der Schwenkbewegung gesehen - liegt.

3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (21) des Ventilkörpers (11) eine Wölbung aufweist, deren Scheitellinie bei vollständig geöffneter Ventilstellung in Verlängerung des Ventilkanals (7) verläuft.

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A-. Regelventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Verlängerung (16) des Ventilkanals (7) eine Hülse dient, die sich vorzugsweise bis zum Ende des Gehäuses (A-) erstreckt und die hinter dem Ventilsitz (9) im Schwenkbereich des Ventilkörpers (11) mit einem der Breite des Ventilkörpers angepaßten Längsschlitz versehen ist.

5- Regelventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis A-, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkanal (7) mit einem Außengewinde (17) in eine Gewindebohrung einer Stirnwand (19) des Gehäuses (4) eingeschraubt ist.

6. Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Außengewinde (17) des Ventilkanals (7) ein in einen Rohrflansch (2) ragender Zentrierring (20) aufgeschraubt ist, der sich mit seinem vorstehenden Bereich von dem Rohrdurchmesser bis zu dem Durchmesser des Ventilkanals verjüngt.

7. Regelventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (A-) mit stirnseitigen Planschen versehen ist, mit denen es innerhalb eines von Spannbolzen (3) begrenzten Raumes zwischen die Rohrflansche (1, 2) eingespannt ist.

8. Regelventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus einem vorzugsweise konzentrisch zu der Achse des Ventilkanals (7) liegenden Rohrstück besteht, das vorne und gegebenenfalls hinten mit einer Stirnwand (19) versehen ist.

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.Regelventil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand(a) des Schnittpunktes (A) des Radius (H) des Ventilsitzes (9) mit dem Innendurchmesser (D) des Ventilkanals (7) ic Strömungsrichtung 1/3 bis 2/3 der Größe des Innendurchmessers (D) des Ventilkanals beträgt, der Radius (r) zwischen der Schwenkachse (14) und der Achse (10) des Ventilsitzes zwischen 1/10 und 1/4 der Größe des Innendurchmessers des Ventilkanals liegt und daß der Winkel ( \i? ) zwischen der Längsachse des Ventilkanals und einer von der Schwenkachse durch die Achse des Ventilsitzes gelegten Geraden einen Wert von 50° bis 150° einnimmt.

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