DE2401459C2

DE2401459C2 - Ventil mit kugelförmigem Schließteil

Info

Publication number: DE2401459C2
Application number: DE2401459A
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(Grad.) 4040 Neuss Weinhold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-12
Filing date: 1974-01-12
Publication date: 1981-04-02
Also published as: ZA7589B; DE2401459B1; SU839450A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, mit einem Gehäuse, in das in zueinander gleichachsiger Anordnung ein Eingangsstutzen und ein Ausgangsstutzen münden, mit einem drehbeweglichen, kugelförmigen Schließteil, der zwischen einer an der Mündung des Ausgangsstutzens befindlichen Lagermanschette und einer eingangsseitigen Dichtmanschette mit jeweils kugelsegmentförmigen Lager- bzw. Dichtflächen angeordnet ist und einen Durchgang in Form einer zur Seite hin offenen Aussparung aufweist, die in Öffnungsstellung des Schließteils den Eingangsstutzen mit dem Ausgangsstutzen verbindet, und mit einer Zusatzmanschette, deren Mittelöffnung in Schließstellung des Schließteils von diesem freigegeben ist und mit einem Entlüftungsauslaß in Verbindung steht, während der Schließteil in Öffnungsstellung des Ventils die Mittelöffnung der Zusatzmanschette abdichtet

Derartige Ventile werden zum Beispiel benötigt, um eine Druckluftleitung im abgeschalteten Zustand zu entlasten. Dies ist vielfach dann erforderlich, wenn an der entlasteten Leitungsseite irgendein Anschlußstutzen gelöst oder angeschlossen werden soll, der die Verbindung zu einem Werkzeug oder einem anderen Druckluftverbraucher herstellt

Es wird für derartige Ventile angestrebt, den Schließteil so auszubilden, daß in Öffnungsstellung ein möglichst großer lichter Strömungsquerschnitt vorhanden ist. Aus diesen Gründen erhält der Durchgang des Schließteils vielfach die Form einer zur Seite hin offenen Aussparung. Der Schließteil muß jedoch in jedem Fall so ausgebildet sein, daß der Entlüftungsauslaß in der Schließstellung des Ventils voll freigegeben und in Öffnungsstellung des Ventils zuverlässig abgedichtet ist. Bei allen bekannten Ventilen befinden sich Zusatzrnanschette und Entlüftungsauslaß in einer Ebene, die parallel zu den am Eingangsstutzen und am Ausgangsstutzen angeordneten Lager- bzw. Dichtmanschetten und gleichzeitig durch die Mitte des kugelförmigen Schließteils verläuft.

Um die genannten Funktionen erfüllen zu können, muß sich der Schließteil in der Drehrichtung über einen entsprechend großen Umfangswinkel erstrecken. Dieser ist also für die notwendige Mindestgröße des Schließteils mit bestimmend. Ein anderer, für die Auslegung des Ventils bestimmender Faktor ist jedoch der mindestnotwendige lichte Strömungsquerschnitt.

Dieser sollte möglichst nicht kleiner sein als der Öffnungsquerschnitt der Lager- und Dichtmanschette bzw. der angeschlossenen Leitungen.

Die notwendige Berücksichtigung beider Faktoren führt also zu einer entsprechend großen Bemessung des Schließteils und damit des ganzen Ventils.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffes ausgebildetes Ventil so zu verbessern, daß der Schließteil, bezogen auf einen notwendigen Mindestquerschnitt des Strömungsweges, und damit das ganze Ventil kleiner bemessen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zusatzmanschette und der Entlüftungsauslaß von einer zu der Lagermanschette und der Dichtmanschette parallelen, durch die Mitte des kugelförmigen Schließteils verlaufenden Ebene aus ein Stück in Richtung auf die Dichtmanschette versetzt sind.

Hierdurch wird erreicht, daß sich der Schließteil in

seiner Drehrichtung jetzt über einen kleineren Umfangswinkel erstrecken kann. Es ergibt sich also eine entsprechende Verkleinerung des Schließteils und damit auch des ganzen Ventils.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird

vorgeschlagen, daß die Aussparung an derjenigen Seite des sich über die Drehachse hinauserstreckenden Aussparungsteils, die bei geöffnetem Ventil dem Ventilausgang zugewandt ist, in einem oberen und einem unteren Bereich jeweils tiefer in da«, Innere des Schließteils hineinreicht als in einem -zwischen diesen Bereichen liegenden mittleren Bereich, in dem der Schließteil einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ansatz bildet Hierdurch ergeben sich bei ein sr möglichen Vergrößerung des Durchströmquerschnittes im Schließtci! günstige räumliche Verhältnisse für die Schließstellung und die Öffnungsstellung. Der Schließteil überdeckt in seiner Schließstellung dann die Mittelöffnung der Zusatzmanschette und damit den Entlüftungsauslaß im wesentlichen nur noch mit diesem Ansatz.

Günstig ist es ferner, wenn die Zusatzmanschette und die Aussparung etwa im Bereich einer zur Drehachse radialen Durchmesserebene des kugelförmigen Schließteils liegen.

Weitere Ausges tal Jungen der Erfindung dienen dem Zweck, dem Schließteil eine solche Form zu geben, daß er in seiner Öffnungsstellung möglichst wenig in den durchströmten Querschnittsbereich hineinragt und dabei auch möglichst wenig Vorsprünge, Kanten oder dergleichen bildet, die Verwirbelungen oder ähnliche Strömungsverluste verursachen können. Deshalb ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die Aussparung so bemessen ist, daß die bei geöffnetem Ventil dem Ventileingang zugewandte Schließkante etwa mit dem inneren Rand der zum Ventileingang hin angeordneten Dichtmanschette fluchtet

Dem gleichen Zweck dient auch die Maßnahme, daß der Schließteil in einer zur Drehachse radialen Durchmesserebene einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist, dessen eine Begrenzung eine Sehne ist, die bei Öffnungsstellung des Schließteils gegenüber einer durch die Mitte der Manschette verlaufenden Achse in einem sich zum Ventileingang hin öffnenden Winkel geneigt ist. ·*ο

Nachfolgend wird eine besondere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig.! einen Längsschnitt durch ein Ventil in einer zur Drehachse des Schließteils parallelen Ebene,

F i g. 2 einen anderen Längsschnitt durch das Ventil in einer zur Drehachse des Schließteils radialen Ebene in Öffnungsstellung des Schließteils,

F i g. 3 einen dem Schnitt nach F i g. 2 entsprechenden Schnitt, jedoch in Schließstellung des Schließteils,

Fig.4 einen durch die Mitte des Schließteils verlaufenden Querschnitt,

Fig.5 einen Längsschnitt in einer durch die Drehachse des Schließteils parallel verlaufenden Ebene bei einer anderen Ausführungsform des Ventils,

F i g. 6 einen anderen Längsschnitt des in F i g. 5 dargestellten Ventils in einer zu der Drehachse des Schließteils radialen Schnittebene.

Bei der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist ein Gehäuse 10 des Ventils durch ein Rohrstück gebildet, in dessen eines Enc¹ -: ε,ι. Eingangsstutzen 11 und in dessen anderes Ende ein Ausgangsstutzen 11a jeweils in Form eines Schraubstutzens eingeschraubt sind. Während der Eingangsstutzen 11 eine Dichtmanschette 12 gegen den Schließteil 13 drückt, wird durch eine Lagermanschette 12a, die durch den Ausgangsstutzen 11a gehalten wird, die erforderliche Gegenlagerung gebildet Der Schließteil 13 ist kugelförmig und kann um eine Drehachse A gedreht werden, und zwar mittels einer Hebelwelle 14, die in einer in das Gehäuse 10 eingeschraubten Buchse 15 geführt und an ihrem oberen Ende mit einem Handhebel 16 versehen ist Am gegenüberliegenden Ende desselben befindet sich ein flacher Ansatz 14a, der in einen entsprechend bemessenen Schlitz des Schließteils 13 eingreift

In der Höhe einer durch den Schließteil 13 gelegten, zur Drehachse radialen Durchmesserebene befindet sich im Gehäuse 10 ein Entlüftungsauslaß 17, dessen Bohrung sich mit der Mittelöffnung einer nach innen anschließenden Zusatzmanschette 18 deckt Der Entlüftungsauslaß 17 und die Zusatzmenschette 18 sind gegenüber einer durch die Mitte des Schlitzteils 13 führenden und parallel zu den Manschetten 12 und 12a verteufenden Ebene um einen Winkel bestimmter Größe versetzt so daß sie in der Nähe der Dichtmanschette 12 gerückt sind.

Der Schließteil 13 hat eine Aussparung 19, die an ihrem in der Öffnungsstellung des Schließteils 13 gemäß Fig.2 eingangsseitigen Ende einen etwa U-förmigen Querschnitt hat, während sie an ihrem dem Ventilausgang zugewandten Ende in einem oberen und einem unteren Bereich gegenüber der Drehachse A etwas tiefer in das Innere des Schließteils 13 hineinreicht Hierdurch wird in dem zwischen diesen beiden tieferen Bereichen liegenden Teil ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ansatz 13a gebildet, dessen Form insbesondere in F i g. 4 erkennbar ist Dieser Ansatz 13a deckt in der Schließstellung des Ventils die Zusatzmanschette 18 teilweise ab, auch wenn der Aussparung 19 mit Hilfe der tieferen Einschnitte eine solche Form gegeben wird, daß in Öffnungsstellung des Ventils keine oder nur eine kleine Anströmkante im Bereich der Mittelöffnung der Dichtmanschette 12 gebildet wird.

Während die Lagermanschette 12a aus Metall oder Kunststoff bestehen kann, wird für die Dichtmanschette

12 und die Zusatzmenschette 18 zweckmäßig ein zu Dichtungszwecken besonders geeignetes Material verwendet. Es liegen nämlich in Schließstellung des Ventils die kugelförmigen äußeren Dichtflächen des Schließteils

13 nur an der Dichtmanschette 12 an, während sich die Ränder der Aussparung 19 an der Zusatzmanschette 18 abstützen. Die Lagermanschette 12a dagegen dient nur als Gegenlager für den Schließteil 13, ohne daß sie an der Erzielung der Dichtwirkung beteiligt ist.

Fig.2 läßt erkennen, daß in Öffnungsstellung des Ventils der Schließteil 13 die Zusatzmanschette 18 und damit den Entlüftungsauslaß 17 vollständig abdichtet während das jeweilige Druckmedium weitgehend ungehindert durch die Aussparung 19 hindurchströmen kann. In der Schließstellung nach Fig.3 gibt der Schließteil 13 die Mittelöffnung der Zusatzmanschette 18 und damit den Entlüftungsauslaß 17 frei, so daß über diesen der in einer angeschlossenen Abgangsleitung herrschende Druck abgebaut wird.

Bei der in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform bestehen folgende Unterschiede zu der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 4:

Es ist ein etwas anders ausgebildeter Schließteil 20 vorgesehen, der mit einer zur Befestigung des Handhebels 21 dienenden Hebelwelle 20a einstückig hergestellt ist. Letztere ist mit einem Innenvierkant versehen, in den ein entsprechend geformter Vierkant des Handhebels 21 eingreift Es ist aber auch ein einfaches Befestigen des Handhebels 21 mit Hilfe einer entsprechenden Verschraubung denkbar. Im vorliegenden Fall wird das Abheben des Handhebels 21 mittels

einer Schraube 22 verhindert.

Ferner ist die Aussparung 23 des Schließteils 20 etwas anders geformt. In Höhe einer zur Drehachse radialen Durchmesserebene des Schließteils 20 ergibt sich ein kreissegmentförmiger Querschnitt desselben mit einer Sehne 23a, die in Öffnungsstellung des Ventils mit einer durch die Mitte der beiden Manschetten 12 und 12a verlaufenden Achse einen sich zur Eingangsseite hin öffnenden Winke! bildet.

Fig.6 läßt erkennen, daß der Schließteil 20 im Bereich der Dichtmanschette 12 dem einströmenden Medium keine Anströmkante entgegensetzt.

Bei der in den F i g. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind die Eingangsstutzen 11, der Ausgangsstutzen 11a, die Dichtmanschette 12 und die Lagermanscheite 12a in ein winkliges Gehäuse 24 eingesetzt, das ebenfalls einen im wesentlichen kreisförmigen Innenquerschnitt hat. Die Mittelachsen der Manschetten 12 und 12a bilden in diesem Falle einen Winkel von etwa 120°. Auf der Halbierenden dieses Winkels in demselben Winkelabstand zu den genannten Achsen liegt die Achse der Zusatzmanschette 18 und des Entlüftungsauslasses 17, die in der Wandung des Gehäuses 24 ebenfalls in Höhe eines zur Drehachse radialen Durchmessers des Schließteils 25 eingesetzt ist.

Der Schließteil 25 hat in diesem Fall eine Aussparung 26, die in der Höhe der zur Drehachse A radialen Durchmesserebene einen kreissegmentähnlichen Querschnitt hat, wobei auch die die Aussparung 26 begrenzende Wandung die Form eines Kreisbogenstükkes hat, dessen Radius größer ist als der eigentliche Kugelradius des Schließteils 25. Wie F i g. 7 erkennen läßt, wird hierdurch in Öffnungsstellung des Ventils eine nahezu kontinuierliche Umlenkung des hindurchströmenden Mediums erreicht, ohne daß der Strömung irgendwelche Anströmkanten entgegenstehen. Es sind aber auch an der Ausgangsseite des Schließteils 25 keine Abrißkanten mehr vorhanden.

Auch hier gibt der Schließteil 25 in der Schließstellung

des Ventils die Mittelöffnung der Zusatzmanschette 18 und den Entlüftungsauslaß 17 frei, während sich der Rand der Aussparung 26 noch auf der Zusatzmanschette 18 abstützt. Es kann also eine Druckentlastung der

Abgangsleitung erfolgen In Öffnungsstellung des Ventils ist die Mittelö'fnung der Zusatzmanschette 18 abgedichtet.

Würde man z. B. den Entlüftungsauslaß 17 und die

ίο Zusatzmanschette 18 bei der Ausführungsform nach den F i g. 7 und 8 ein Stück zur Dichtmanschette 12 hin versetzen, so ist erkennbar, daß in der dargestellten Lage des Schließteiis 25 die Zusatzmanschette 18 noch abgedichtet sein könnte. Es ist ferner zu erkennen, daß der Schließteil 25 sich noch ein weiteres Stück im Uhrzeigersinn bis in eine zweite Schließstellung weiter drehen läßt. Es kann dann wahlweise in einer ersten Schließstellung die Mittelöffnung der Zusatzmanschette 18 abgedichtet bleiben und die Druckentlastung erst durch Drehung des Schließteils 25 in die zweite Schließstellung bewirkt werden.

Bei der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform ist gegenüber der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 insoweit eine Änderung erfolgt, als hier in das Gehäuse 10 ein Eingangsstutzen 27 eingeschraubt ist, der an seiner dem Schließteil 20 zugewandten Seite mit einem eine Ringdichtung 28 übergreifenden und haltenden Ringrand 27a versehen ist. Dieser bildet zusammen mit der Ringdichtung 28 die Dichtmanschette, wobei die Dichtung 28 in Anpassung an die Form des Schließteils 20 mit entsprechenden kugelförmigen Auflageflächen versehen ist und aus dem bereits erwähnten besonderen Dichtungsmaterial besteht.

Demgegenüber ist an der Ausgangsseite eine Lagermanschette 29 vorgesehen, die aus Kunststoff besteht und sich auf einer Ringplatte 30 abstützt, die durch den Ausgangsstutzen 11a in Richtung auf den Schließteil 20 gedrückt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventil, mit einem Gehäuse, in das in zueinander gleichachsiger Anordnung ein Ausgangsstutzen und ein Eingangsstutzen münden, mit einem drehbeweglichen, kugelförmigen Schließteil, der zwischen einer an der Mündung des Ausgangsstutzens befindlichen Lagermanschette und einer eingangsseitigen Dichtmanschette mit jeweils kugelsegmentförmigen Lager- bzw. Dichtflächen angeordnet ist und einen Durchgang in Form einer zur Seite hin offenen Aussparung aufweist, die in Öffnungsstellung des Schließteils den Eingangsstutzen mit dem Ausgangsstutzen verbindet, und mit einer Zusatzmanschette, deren Mittelöffnung in Schließstellung des Schließteils von diesem freigegeben ist und mit einem Entlüftungsauslaß in Verbindung steht, während der Schließteil in Öffnungsstellung des Ventils die Mittelöffnung der Zusatzmanschette abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmanschette (18) und der Entlüftungsauslaß (17) von einer zu der Lagermanschette (12a) und der Dichtmanschette (12) parallelen, durch die Mitte des kugelförmigen Schließteils (13) verlaufenden Ebene aus ein Stück in Richtung auf die Dichtmanschette (12) versetzt sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (19) an derjenigen Seite des sich über die Drehachse (A) hinaus erstreckenden Aussparungsteils, die bei geöffnetem Ventil dem Ventilausgang zugewandt ist, in einem oberen und einem unteren Bereich jeweils tiefer in das Innere des Schließteils (13) hineinreicht als in einem zwischen diesen Bereichen liegenden mittleren Bereich, in dem der Schließteil (13) einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ansatz (13a) bildet.

3. Ventil nach einem "der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d^:.e Zusatzmanschette (18) und die Aussparung (19) etwa im Bereich einer zur Drehachse (A) radialen Durchmesserebene des kugelförmigen Schließteils (13) liegen.

4. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (19, 23) so bemessen ist, daß die bei geöffnetem Ventil dem Ventileingang zugewandte Schließteilkante etwa mit dem inneren Rand der zum Ventileingang hin angeordneten Dichtmanschette (12) fluchtet.

5. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließteil (20) in einer zur Drehachse ^radialen Durchmesserebene einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist, dessen eine Begrenzung eine Sehne (23a) ist, die bei Öffnungsstellung des Schließteils (20) gegenüber einer durch die Mitte der Manschetten (12, 12a) verlaufenden Achse in einem sich zum Ventilausgang hin öffnenden Winkel geneigt ist.

6. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schließstellungen vorgesehen sind und daß der Schließteil (13) die Mittelöffnung der Zusatzmanschette (18) und den Entlüftungsauslaß (17) erst in der zweiten Schließstellung freigibt.