DE2364836C2 - Hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Hubventil mit einem mit einer Betätigungsstange versehenen und in Schließrichtung federbelasteten Verschlußstück und einer Zweifachbetätigungsvorrichtung in Form eines eine Bewegung auf die Betätigungsstange übertragenden, gehäusefest gelagerten Hebels und eines zwischen Ventilgehäuse und Hebel konzentrisch zur Betätigungsstange angeordneten Handrades, wie es aus der DE-AS 91 302 bekannt ist.

Hierbei ist ein Ventil mit einem Verschlußstück vorgesehen, das unter der Wirkung einer Feder steht, ferner eine Druckstange, die einesteils mit einem Halter zusammenwirkt, der seinerseits unter der Wirkung einer Feder steht, welche wesentlich stärker ist als die Feder für das Verschlußstück, und die andererseits mit dem Kopf des Verschlußstücks quer durch eine Membran hindurch zusammenwirkt, welche den Ventilinnenraum nach außen abdichtet Außerdem ist ein Betätigungsrad vorhanden, mit dem sowohl das Schließen des Ventils als auch die Einstellung eines bestimmten Öffnungshubes möglich ist.

Bekannt ist ferner eine Ventilbetätigungsvorrichtung, bei der ein Betätigungshebel und ein BetäSigungshandrad in Reihe hintereinander geschaltet sind, wobei das Handrad mit einem Gewindeabschnitt einer Ventilspindel zusammenarbeitet (US-PS 17 40 602).

Schließlich ist ein Ventil der in Frage stehenden Art bekannt, bei dem ein Verschlußstück in Strömungsrichtung schließt und einer Ventilstange ein Betätigungsrad sowie ein Betätigungshebel zugeordnet ist der schwenkbar am Ventilgehäuse gelagert wird (GB-PS 12 81311).

ίο Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung desjenigen Standes der Technik, wie er im wesentlichen durch ein Hubventil der gattungsbildenden Art definiert ist (DE-AS 12 91302), welches zwar in der Lage ist entweder in üblicher Weise oder aber mit Oberwachungswirkung zu arbeiten, bei dem jedoch eine erhebliche Anzahl von maschinell bearbeiteten Einzelteilen notwendig ist, so daß sich nicht nur ein erheblicher Arbeitsaufwand mit entsprechenden Kosten ergibt sondern auch eine hohe Störungsanfälligkeit

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt diese Nachteile zu beheben, indem ein einfaches und sicher wirkendes Hubventil geschaffen wird, welches unter Verwendung einer nur geringen Anzahl von Einzelteilen Gewähr gibt daß die Fehlermöglichkeiten der bekannten Ventile nicht mehr eintreten können.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich im einzelnen aus dem KennzeichViUngsteil des Hauptanspruchs der Anmeldung, wobei vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet sind.

Aus dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag ergeben sich die Vorteile einer Vereinfachung des Aufbaus, einer verbesserten Funktionssicherheit sowie bei vereinfachter Herstellungsmöglichkeit eine erhöhte Robustheit der Konstruktion. Gemäß der Erfindung sind mit Ausnahme des Zustandes »geschlossenblokkiert«, wenn die Betätigung ausschließlich durch das Handrad erfolgen soll, das Handrad und die Betätigungsstange so angeordnet und ausgebildet, daß sie sich stets aufeinander abstützen und ί if diese Weise in Verbindung bleiben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind wesentlich weniger Funktionsteile erforderlich als bisher, so daß sich hierdurch naturgemäß eine Erhöhung der Funktionssicherheit ergeben muß. Nach der Fertigmontage des Hubventils brauchen keinerlei Einstellungen mehr durchgeführt zu werden, wodurch sich nachträgliche Fehleinstellungen vermeiden lassen. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Hubventils nach der Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il in F i g. 1,
F i g. 2A einen Schnitt längs der Linie Ua in F i g. 1 und Fig.3 bis 8 Darstellungen analog Fig. 1 entsprechend verschiedenen Betriebsphasen.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform umfaßt das Hubventil ein Ventilgehäuse 10 mit einem ersten Anschlußansatz 11 zur FluidzufUhrung (A) und einem zweiten Anschlußansatz 12 für den Fluidaustritt (DJ

Der Ansatz 11 trägt bei 15 ein Innengewinde und der Ansatz 12, der sich letzterem diametral gegenüber befindet ein Außengewinde 16. Das Gewinde 15 ist in den Ventilkörper hinein vermittels eines Kanals verlängert der die Verbindung zu einer Kammer 17 bildet die in dem Ventilkörper vorgesehen ist Dieser Kanal mündet seitlich in der genannten Kammer derart, daß die von A her ankommende Flüssigkeit im Sinne des

Ventilschließens einen Druck auf die Stirnfläche 18 einer Ventilstange ausübt, die allgemein mit 19 bezeichnet ist und im einzelnen nachstehend noch beschrieben werden wird.

Im Inneren des Ansatzes 12 befindet sich eine s abgestufte, allgemein mit 20 bezeichnete Bohrung hinter der Mündung D, so daß diese Ausnehmung oder Bohrung 20 dann in einem Ringkanal 21 mündet, der innerhalb des Ventilkörpers eine Betätigungsstange 22 der Ventilstange 19 umfaßt

Die Ventilstange 19 umfaßt ein kegelstumpfförmiges Verschiußstück 25 mit wenigstens einem Durchtrittsdurchlaß, welcher durch wenigstens eine Abflachung 27 gebildet ist, die im wesentlichen radial verläuft und mit ihren Enden beiderseits einer verformbaren Torusdichtung 28 mündet — wenn man von letzterer den Querschnitt in Betracht zieht —, wobei diese Torusdichtung 28 in einem Sitz 30 gehalten ist, der als Umfangsnut im Ventilgehäuse 10 vorgesehen ist

Hinter der die Stützfläche verlängernden Stirnfläche 18 weist die Ventilstange 19 einen Axialvorsprung 32 auf, der von einer Feder 33 umfaßt wird, voi: welcher sich das eine Ende gegen die genannte Stirnfläche 18 abstützt, während das andere Ende dieser Feder 32 sich in Berührung mit der Innenfläche eines Stopfens 34 in Berührung befindet, der mit dem Ventilgehäuse 10 über einen Seegerring 35 verbunden und gehalten wird.

Eine Dichtung 36, die in eine Ringnut 37 des Stopfens 34 eingesetzt ist, wirkt mit der Wandung des Gehäuses 10 zusammen und sorgt für die Abdichtung gegen die Umgebung.

Die Betätigungsstange 22 weist hinter dem kegelstumpfförmigen Verschlußstück 25 einen zylindrischen Abschnitt 40 auf, der zu einer Nut 41 führt, in welche eine Dichtung 42 eingelegt ist; hinter dieser Nut umfaßt diese Stange 22 einen Gewindeteil 45 und einen freien Endteil 46.

Der zylindrische Abschnitt 40 kann Axialverschiebungen in einer im Gehäuse ausgesparten Bohrung 50 ausführen, wäiirend der Gewindeteil 45 mit einer Mutter 51 zusammenwirkt, die fest mit einem Betätigungshandrad 52 verbunden ist, das eine Oberfläche 52.A aufweist, die mit dem Rand 10/4 eines Anschlages 100 des Gehäuses 10 zusammenwirken soll.

Die Ventilstange 19 wird bei ihren axialen Verstellbewegungen im Inneren des Ventilgehäuses 10 einerseits durch eine Dichtung 42 geführt, die mit der Bohrung 50 zusammenwirkt, und andererseits innerhalb der Kammer 17 vermittels der genannten Stirnfläche 18, die eine hexagonale Form mit abgefasten Kanten bildet (F ig. 2A).

Der Endabschnitt 46 (Fig. 2) durchgreift einen länglichen Durchbruch 53, der an der Basis eines U-förmigen Anschlagteils 54 vorgesehen ist, der drehfest zwischen Anschlagbacken 55 gehalten ist, welche in einem Betätigungshebel 57 vorgesehen sind. Der Teil 54 nimmt innen eine Feder 56 von einer Kraft auf, die geringer ist als die der Feder 33; die Feder 56 stützt sich mit einem Ende gegen den Boden des Teils 54 ab und mit dem anderen Ende gegen eine Innenfläche §q des Hebels 57, dessen rückwärts gekrümmter Endabschnitt 58 schwenkbar mit dem Ansatz 59 auf einer Achse 60 gelagert ist, die in einem Ansatz 61 des Gehäuses II) angeordnet ist

Das freie Ende des gekrümmten Endabschnittes 58 weist eine Verdickung 62 auf und bildet für den Hebel 57 einen Anschlag.

Die Arbeitsweise des Hubventils ist folgende:

Nach F i g. 1 befindet sich das Ventil in geschlossener blockierter Stellung, d. h, nach einem Schraubvorgang (Pfeil F) am Handrad 52 ist die Ventilstange 19 in Richtung des Pfeils Fl erheblich rückgestellt Somit übt das Ventilstück 25 der Stange 19 eine starke Kompression auf die Dichtung 28 aus, weil der Fluiddurchlaß zwischen der Fluidzuführung A und dem Fluidaustritt ^unterbunden ist

Bei dieser Stellung ergibt sich eine völlige Sicherheit insbesondere deshalb, weil ein ungewolltes Betätigen des Drückers keinerlei Betätigung des Ventils und somit des Fluiddurchlasses erlaubt; dies ist besonders wichtig für den Fall, wenn ein solches Fluid ein für Schweißungen verwendetes Gas ist

In Fig.3 befindet sich das Hubventil in natürlich geschlossener Stellung; das Handrad 52 ist um einen gewissen Betrag (Pfeil F2) derart losgeschraubt daß das vorherige Spiel J auf zwei Stellen Jt, JI verteilt wird, die zwischen der Unterseite des Hebels 37 und des Teils 54 und zwischen dem HanH"ad 52 und dem Gehäuse 10 vorgesehen sind.

Somit stützt sich das Ventilstück 25 gegen die Dichtung 28 ab, einerseits aufgrund des durch die Feder 33 ausgeübten Druckes und andererseits zusätzlich durch den von A kommenden Fluiddruck, der auf die Vorderseite 18 der Ventilstange wirkt

In dieser Stellung der Ventilstange 19 stützt sich das Verschlußstück 25 noch gegen die Torusdichtung 28 derart ab, daß letztere die Verbindung zwischen der Fluidzuführung A und dem Fluidaustritt D verhindert.

Löst man (Pfeil F3) das Handrad 52 durch Drehung (F i g. 4), so führt dieses Handrad 52 den oberen Rand des zwischengeschalteten Anschlagteils 54 in Anlage gegen die Unterseite des Hebels 57; die Feder 56 wird derart im abgewinkelten Endteil des Hebels 57 gegen den Ansatz 61 des Gehäuses 10 zusammengedrückt.

Das in F i g. 1 sichtbare Spiel / wird vergrößert auf den Betrag /3 zwischen der Basis des Handrads 52 und dem Gehäuse 10.

Bei der Abwärtsbewegung (Pfeil F4) der Ventilstange -9 bleibt das Verschlußstück 25 stets in Kontakt mit der Dichtung 28 außer an den Stellen, wo diese durch die Abflachungen gebildete Austrittsdurchlässe autweist.

Man erhält also in der Position nach Fig.4 ein teilweises und kontrolliertes Inverbindungsetztn zwischen Einlaß A und Verteilung D.

Wenn sich das Hubventil in der Wartestellung (Fig.4) befindet, ergeben sich zwei Arbeitsmöglichkeiten, nämlich:

a) geregelter Durchlaß des Fluids zwischen A und D durch die Betätigung des Hebels 57;

b) p^rsgelter Fluiddurchlaß zwischen A und B durch Betätigung des Handrades 52.

Wenn man einen Druck auf den Hebe! 57 ausübt, wie in F i g. 5 in der durch den Pfeil F5 angedeuteten Richtung ersichtlich ist, wird die Ventilstange 19 axial entsprechend dem Pfeil F6 um einen mittleren Wert verschoben und man erhält so einen mittleren Steuerdurchsatz.

Man sieht, daß der Anschlag 62 des Hebels 97 jetzt nicht mehr gegen das Gehäuse 10 anliegt, während ein vermindertes Spiel /4 zwischen Handrad und Gehäuse vorliegt

Ist der auf den Hebel 57 ausgeübte Druck größer als vorher (Pfeil F7\ wie dies in F i g. 6 der Fall ist, so wird die Ventilstange 19 weiter in Öffnungsrichtung betätigt

(Pfeil FS) und man erhält einen großen Durchlaßquerschnitt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventil und somit einen großen Durchfluß.

Aus dieser Fig.6 ist ersichtlich, daß ein Spiel /5 zwischen dem Handrad 52 und dem Gehäuse 10 vorliegt, während die Ventilstange 19 durch seine Verlängerung 32 in Anschlag gegen die Innenseite des Stopfens 34 kommt.

Wenn in der in Fig.6 dargestellten Lage der Teile kein Druck mehr auf den Hebel 57 ausgeübt wird, kehrt die Ventilstange 19 von selbst in die Wächterstellung (F i g. 4) unter der kombinierten Wirkung der Feder 33 und des Fluids zurück.

Nach einer weiteren Möglichkeit kann es für Spezialarbeiten notwendig werden, bevorzugt einen Fluiddurchsatz mittels des Handrades 52 einzustellen, ohne den Hebel 57 während der gesamten Zeit, während der die Arbeit vor sich geht, zu betätigen.

In solcher Stellung der Teile kann das Hubventil als blockiert offen bezeichnet werden.

Um eine Änderung des Durchflusses des Fluids oder das Schließen des Ventils zu erreichen oder um das Ventil in eine günstigere Stellung zu bringen, ist es unerläßlich, daß man zunächst auf das Handrad 52 einwirkt, um die Betätigung der verschiedenen Teile zu ermöglichen.

Man steht also, daß diese Anordnung der Teile eine ίο Konstruktion darstellt, die bei einer extrem geringen Anzahl von Teilen nicht nur normale Arbeitsbedingungen für den Hebel 37 mit der Möglichkeit der Regelung der Wächterflamme zwischen zwei Arbeiten erreichen läßt, sondern die auch die Durchführung wesentlich langwierigerer Arbeiten mittels einer mit dem Handrad 52 eingestellten gewünschten Durchflußmenge ermöglicht.

Ein solches Hubventil ist insbesondere dazu bestimmt,

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benötigt, beispielsweise eine mittlere Menge, so bestimmt man den Durchlaß zwischen Ventil und Sitz, indem man das Handrad 52 (Pfeil F9 in Fig. 7) weiter löst.

Hierbei geht die Ventilstange 19 im Sinne des Pfeils FlO nach unten aufgrund der Anschlagstellung des Hebels 57 gegen das Gehäuse 10 durch Druckwirkung des Handrades 52 gegen den Anschlagteil 54, wobei die Feder 33 zusammengedrückt ist, ein mehr oder weniger großer Durchlaß entsprechend der Stellung des Handrades 52 wird so zwischen Sitz und Ventil erhalten.

Man bestimmt derart die Fluidmenge, die von A und D geführt werden kann.

In einer solchen Stellung stabilen Durchflusses, der kontinuierlich für eine gegebene Stellung des Handrades 52 ist. kann man zeitweilig den Durchlaß erhöhen, indem man den Hebel 57 betätigt.

Nach Freigabe des Hebels 57 führt die Ventilstange 19. welche unter der Wirkung der Feder 33 rückgestellt ist. die Teile in die Ausgangsstellung für einen kontrollierten kontinuierlichen Durchfluß zurück.

Ebenso sicher is' es möglich, einen maximalen kontinuierlichen Durchfluß zu erhalten, wie insbesondere aus F i g. 8 ersichtlich ist.

Einen solchen maximalen Durchsatz erhält man einfach dadurch, daß man die Drehung des Handrades 52 entsprechend dem Pfeil FIl fortsetzt, was dazu führt, daß die Ventilstange 19 entsprechend dem Pfeil F12 mitgenommen wird, bis letztere in Anschlag mittels ihrer Verlängerung 32 gegen die Innenseite des Stopfens 34 kommt.

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gungen totaler Sicherheit zu speisen, und zwar entweder in einer Wächterstellung, die zu einem voreingestellten Durchfluß führt, der es ermöglicht, die Vorrichtung in Teilaktivität zwischen zwei Schweißoperationen zu halten, oder in einer bestimmten Arbeitsstellung zu speisen. Wenn die gesamte Aktivität wieder aufgenommen werden soll, so ist es lediglich notwendig, auf den Hebel 57 mit mehr oder weniger Kraft entsprechend der gewünschten Intensität einzuwirken.

Wünscht man einen maximalen Durchfluß des Fluids.

so wird dieser durch eine Durchsatzdrossel bestimmt, die in Strömungsrichtung hinter dem Ventil angeordnet ist und die einen Nominaldurclaatz der Vorrichtung umfaßt, wobei dann, wenn man den Drücker ganz durchdrückt, man einen Querschnitt freigibt, der geringfügig größer als der ist, der dem Nominaldurchsatz entspricht.

Hinsichtlich der Sicherheit sieht man, daß in jedem Fall, selbst wenn man vergißt, das Handrad 52 /.u blockieren, die Ventilstange 19 durch die Feder 32 und den Druck des Fluids geschlossen gehalten wird, was eine Garantie in Schließrichtung bietet.

Die Ausbildung des Anlenkpunktes bei 60 garantiert eine Unverletzlichkeit des Schweißbrenners, da ein Entfernen des Handrades 52 verhindert wird, welches zwischen den beiden Anschlägen eingefangen ist; dies ermöglicht es, Dnickverluste zu vermeiden oder die Bedienungsperson andererseits daran zu hindern, in gefährlicher Weise die konstruktive Einstellung des Ventils zu modifizieren.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Hubventil mit einem mit einer Betätigungsstange versehenen und in Schließrichtung federbelasteten VerschluBstück und einer Zweifachbetätigungsvorrichtung in Form eines eine Bewegung auf die Betätigungsstange übertragenden, gehäusefest gelagerten Hebels und eines zwischen Ventilgehäuse und Hebel konzentrisch zur Betätigungsstange angeordneten Handrades, dadurch gekennzeichnet, daß das Handrad (52) als ein im Gewindeeingriff mit der Betätigungsstange (22) stehendes Schraubrad ausgebildet ist, dessen verschlußstückseitige Stirnfläche bei der Betätigung mit einem Anschlag (\0B) am Ventilgehäuse (10) zusammenwirkt und dessen dem Verschlußstück (25) abgewandter Stirnfläche ein in Hubrichtung am Hebel (57) abgestütztes, drehfest mit der Betätigungsstange verbundenes Anschlagteil (54) zugeordnet ist, derart, daß in der Ruhestellung des Hebels der Abstand zwischen diesem Hebe! und dem Anschlag am Ventilgehäuse um den vollen durch diesen Hebel möglichen Hub größer ist als die Summe des Abstandes zwischen den als Anschlagflächen dienenden Stirnflächen des Handrades und der Höhe des Anschlagteils.

2. Hubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Hebel (57) an seinem über den Anienkpunkt (60) hinaus vorstehenden Teil einen Anschlag (62) trägt, der in der Ruhelage dieses Hebels am Ventilgehäuse (10) anliegt.

3. Hubventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmig ausgebildete Anschlagteil (54) in seinem Boden einen länglichen Durchbruch (53) aufweist, in den d«.$ gleichprofilierte äußere Ende der Ventilstange (19) zur Drehsicherung der Ventilstange formschlüssig eingreift.

4. Hubventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagteil (54) zwischen zwei am Hebel (57) vorgesehenen Backen (55) drehfest gehalten ist.