DE2522084C3

DE2522084C3 - Absperr- und Regelventil

Info

Publication number: DE2522084C3
Application number: DE2522084A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 7514 Eggenstein Happe
Original assignee: Johann Baptist Rombach & Co Kg 7500 Karlsruhe GmbH
Current assignee: Johann Baptist Rombach & Co Kg 7500 Karlsruhe GmbH
Priority date: 1975-05-17
Filing date: 1975-05-17
Publication date: 1978-09-21
Also published as: NL7604985A; DE2522084A1; IT1065854B; US4084617A; GB1495128A; DE2522084B2; FR2311972A1; FR2311972B1

Description

Es handelt sich im folgenden um ein Absperr- und Regelventil, insbesondere iür hohe Drücke, mit einem einerseits am Gehäuse und andererseits an einer Wikkelwalze befestigten, biegsamen Verschlußband, welches auf einer mit Durchflußöffnungen versehenen Ventilsitzwand mit Hilfe der von einer längsverschiebbaren Betätigungsstange hin- und hergeführten Wickelwalze ab- und aufrollbar ist.

Das vorgeschlagene Absperr- und Regelventil findet Anwendung bei Rohrleitungen für flüssige und gasförmige Medien, und es ist insbesondere zum Absperren, zum Einstellen und zum Regulieren der Durchflußmenge von zu Gasbrennern geführtem Heizgas vorgesehen.

Absperreinrichtungen mit einer in einem Gehäuse zwischen Zu- und Abfluß angeordneten, mit Durchbrechungen versehenen Ventilsitzwand sowie einem vom Durchflußmedium auf die Ventilsitzwand angedrückten und von ihr abrollbaren Verschlußband aus einem elastischen Werkstoff sind vom Prinzip her bekannt. Dabei ist das Verschlußband an seiner einen Stirnseite am Gehäuse bzw. an der Ventilsitzwand eingespannt, während seine andere Stirnseite an einer im Gehäuse in einem Abstand vor der Ventilsitzwand drehbar gelagerten Betätigungswelle angebracht ist. Da die Betätigungswelle gegenüber der Einspannstelle des Verschlußbandes angeordnet ist, bildet das Verschlußband in Geschlossenstellung eine U-förmige Schleife, deren Höhe sich mit zunehmendem Abrollen des Verschlußbandes von der Ventilsitzwand und damit erfolgendem öffnen der Absperreinrichtung verringert; das Abrollen bzw. öffnen geschieht durch

Drehen der Betätigungswelle mit Hilfe eines außen vorgesehenen Handrades (Deutsche Patentschrift 897639). Von Nachteil ist jedoch hierbei, daß die lange Schleife des Verschlußbandes unter der Einwirkung des an ihr vorbeiströmenden Durchflußmediums ins Flattern gerät, was zunächst Einrisse an den Längskanten des Verschlußbandes zur Folge hat, die nach einiger Zeit zu seiner Zerstörung führen.

Mit der französischen Patentschrift 981519 ist eine Absperreinrichtung mit einem einerseits am Gehäuse, andererseits an einer Wickelwalze befestigten, biegsamen Verschlußband bekanntgeworden, bei welcher das Verschlußband auf einer durchlöcherten Ventilsitzwand mittels einer — wohl von einer längsverschiebbaren Betätigungseinrichtung - hin- und hergeführten Wickelwalze ab- und aufrollbar ist. Bei dieser Abspeireinrichtung geschieht das Abrollen des Verschlußbandes zwangsläufig, weil das Verschlußband dabei unter Zug steht, jedoch muß das Aufrollen des Verschlußbandes lediglich auf Grund der zwischen Wickelwalze, dazwischenliegendem Verschlußband und der Ventilsitzwand wirksam werdenden, ein Undefiniertes, geringes Drehmoment auf die Wickelwalze ausübenden Reibungskraft geschehen. Da somit der Aufrollvorgang des Verschlußbandes nicht gesetz- und regelmäßig erfolgt, sondern den unterschiedlichen Einflüssen des Durchflußmediums, der veränderlichen Reibung sowie anderen Zufällen überlassen bleibt, gelingt es nicht, daß das Verschlußband faltenlos von der Ventilsitzwand abgenommen und auf der Wickelwalze aufgewickelt wird, so daß es bei dem anschließenden Abrollvorgang auch nicht mehr glatt auf die Ventilsitzwand aufgelegt werden kann. Ein Verschlußband aber, welches locker auf der Wickelwalze sitztund nicht einwandfrei glatt auf der Ventilsitzwand aufliegt, ist unter der Einwirkung des Durchflußmediums Kräften ausgesetzt, die in kurzer Zeit zu seiner Zerstörung führen.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1741854 ist ein Hochvakuumventil bekanntgeworden, bei welchem zur Abdichtung einer Durchtrittsöffnung eine Dichtungsfolie mit Hilfe von Rollen über einen im Durchtrittsquerschnitt liegenden Rost gezogen wird. Hierzu wird die Dichtungsfolie von einer seitlich neben dem Durchschnittsquerschnitt fest angeordneten, unter der Einwirkung einer vorgespannten Spiralfeder stehenden Rolle abgewickelt und von einer auf der anderen Seite des Durchschnittsquerschnittes sitzenden, zweiten Rolle aufgewickelt; bis auf die zweite Rolle entspricht die Anordnung einem herabziehbaren Rollvorhang. Dieses Abdichtungsprinzip ist aber zur Anwendung bei strömenden Medien unter Druck absolut ungeeignet, weil die Reibung der durch das Medium auf den Rost gedrückten Dichtungsfolie deren Bewegung verhindern würde.

Obwohl an sich Absperreinrichtungen mit einem biegsamen Verschlußband den gebräuchlichen Ventilen, Hähnen und Schiebern insbesondere wegen ihrer geringen, benötigten Betätigungskräfte und fast beliebig vorgebbaren Öffnungscharakteristiken überlegen wären, konnten sie sich bisher in der Praxis nicht durchsetzen. Der Grund hierfür dürfte in den erwähnten Schwierigkeiten zu suchen sein.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, an einem Absperr- und Regelventil der eingangs erwähnten Art eine Maßnahme zu treffen, welche eine Relativbewegung zwischen Wickelwalze und Verschlußband wirksam ver-

hindert, damit unter allen Umständen sichergestellt ist, daß das Verschlußband faltenlos aufgenommen, beim Aufrollen fest an der Wickelwalze anliegt, und glatt auf die Ventilsitzwand aufgelegt wird.

Die gestellte Aufgabe findet ihre Lösung darin, daß Mittel zur Einleitung eines im Sinne des Aufrollens wirkenden Drehmomentes auf die Wickelwalze vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme wird das an der Wickelwalze beim Aufrollen angreifende Drehmoment definiert, und dieses im Sinne des Aufrollens wirksame Drehmoment gewährleistet, daß das Verschlußband während seines Ab- und Aufrollens in gespanntem Zustand gehalten wird. Beschädigungen und Zerstörungen des Verschlußbandes werden auf diese Weise vermieden.

Zur Einleitung des Drehmomentes auf die Wickelwalze können sowohl formschlüssige wie kraftschlüssige Mittel vorteilhaft eingesetzt werden.

Zu den formschlüssigen Mitteln zählt ebenso ein an der Wickelwalze vorgesehener Zahnkranz, welcher in eine längs der Ventilsitzwand geführte Zahnstange eingreift, wie ein an der Wickelwalze befestigtes und am Gehäuse eingespanntes, biegsames und gegensinp.ig zum Verschlußband auf der Wickelwalze sich auf- und abwickelndes Führungsband. Die Verwendung eines solchen Führungsbandes macht sogar das vorgeschlagene Absperr- und Regelventil völlig unabhängig von der Einbaulage.

Als kraftschlüssige Mittel zur Einleitung des Drehmomentes kommt eine an der Wickelwalze angreifende, vorgespannte Torsionsfeder in Betracht oder aber das Verschlußband ist selbst als Torsionsfeder ausgebildet. Die Torsionsfeder übt auf das Verschlußband beim Ab- bzw. Aufrollen eine Zugspannung aus, was gewährleistet, daß sich auch sehr dünne und in Längsrichtung wenig steife Verschlußbänder ohne weiteres immer glatt über die Ventilsitzwand legen. Eine ebensolche Zugspannung wird erzielt, wenn das aus elastischem Federstahl bestehende Verschlußband als in sich vorgespannter Wickel auf die Wickelwalze aufgebracht ist.

Die Zeichnungen, in welchen das vorgeschlagene Absperr-und Regelventil sowie mehrere Einzelheiten wiedergegeben sind, werden im folgenden näher erläutert; hierbei zeigt

Fig. 1 ein Absperr- und Regelventil in einer bevorzugten Ausführungsform, in einem axialen Querschnitt,

Fig. 2 das Absperr- und Regelventil nach Fig. 1, in einer Draufsicht bei abgenommenem Zuflußteil,

Fig. 3 eine mittels Zahnkranz und Zahnstange gedrehte Wickelwalze, in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Wickelwalze mit einer Torsionsfeder, in einem Querschnitt, '

Fig. 5 zwei einstückig mit einem Verschlußband hergestellte Führungsbänder, in einer Draufsicht.

Fig. 6 eine Wickelwalze in Verbindung mit einem an der Gabel befestigten Schaber, in einem Querschnitt,

Fig. 7 eine mittels Führungsschienen in einem Abstand über der Ventilsitzwand geführte und durch Führungsbänder gedrehte Wickelwalze, in einem Querschnitt.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Absperr- und Regelventil weist drei wesentliche Teile auf: eine Ventil- ι sitzwand 1, ein Verschlußband 2 und eine Wickelwalze 3.

Die Ventilsitzwand 1 befindet sich in einem dreitei

ligen Gehäuse, welches aus einem Zuflußteil 4, einem Gehäuseringteil 5 und einem Abflußteil 6 zusammengesetzt ist.

Der Zuflußteil 4 besteht aus einem Anschlußflansch 7, einem kurzen Rohrabschnitt 8 und einem Deckflansch 9, der auf dem Gehäuseringteil 5 aufliegt. An den Gehäuseringtei! 5 schließt die Ventilsitzwand 1 an, und den Abschluß des Gehäuses bildet der mit einem Flansch 10 ausgestattete, abgebrochen

i» dargestellte Abflußteil 6. Zuflußteil 4, Gehäuseringteil 5, Ventilsitzwand 1 und Abflußteil 6 sind mit einem Kranz von fluchtenden Bohrungen 11 versehen, die zur Aufnahme von (nicht dargestellten) Schraubenbolzen dienen, mit deren Hilfe das Gehäuse zu-

i> sammengehalten und verschraubt ist.

Die als kreisförmige, ebene Platte ausgebildete VentiSsitzwand 1 weist eine Anzahl von Durchflußöffnungen 12 auf, die in drei verschieden langen Reihen nebeneinander (vergleiche Fig. 2) angeordnet

-° sind. In einer niederen, kreiszylindrischen Ausnehmung 13 befindet sich eine im Grundriß rechteckige, aus einem gummielastischen Material bestehende Dichtung 14 mit einer rechteckigen Ausnehmung, die die Durchflußöffnungen 12 freiläßt.

•2» An der Innenwand des Gehäsueringteiles 5 steht eine breite Brücke 15 hervor, an welcher mittels einer Druckplatte 16 unter Verwendung von Sechskantschrauben das Verschlußband 2 einseitig eingespannt ist. An der gegenüberliegenden Seite der Innenwand

in des Gehäuseringteiles 5 sind zwei schmale Nasen 16 angeordnet, an denen zwei Führungsbänder 18, 19 unter Verwendung von Platten 20 und Sechskantschrauben befestigt sind.

Die zylindrische Wickelwalze 3 ist zweiteilig ausge-

)> bildet und besteht aus zwei Halbzylindern 21, 22, die mittels Kopfschrauben 23 zusammengehalten werden. Zwischen den beiden Halbzylindern 21, 22 sind die Enden des Verschlußbandes 2 sowie diejenigen der beiden Führungsbänder 18, 19 eingespannt.

-ιο Die Wickelwalze 3 trägt an ihren Kopfseiten zwei Achsstummel 24, mit welchen sie mit seitlichem Spiel in einer Gabel 25 drehbar gelagert ist. Die Gabel 25 besitzt eine Kugelpfanne 26, welche einen Kugelkopf

27 umfaßt, der das Ende einer längsverschiebbaren 4") Betätigungsstange 28 bildet. Die Betätigungsstange

28 ist in einem von außen in den Gehäuseringteil 5 eingeschraubten Führungszylinder 29 geführt, wobei zur Abdichtung ein Dichtungsring 30 vorgesehen ist. Am Führungszylinder 29 greifen (nicht dargestellte)

>o pneumatische oder elektromotorische Betätigungsorgane an, mit deren Hilfe die Betätigungsstange 28 verschiebbar ist.

Die Betätigungsstange 28 dient zum Hin- und Herführen der Wickelwalze 3 über der Ventilsitzwand 1, wobei das über der Ventilsitzwand 1 bewegte Verschlußband 2 von der Wickelwalze 3 auf- bzw. abgewickelt wird. Da die beiden Führungsbänder 18, 19 gegensinnig zum Verschlußband 2 auf der Wickelwalze 3 aufgerollt sind, wird erfindungsgemäß ein

bo aufrollendes Drehmoment auf die Wickelwalze 3 ausgeübt, und ihre Drehung erfolgt beim Hin- und Herführen zwangsläufig.

Eine andere Art der Bewerkstelligung der Einleitung eines Drehmomentes auf die Wickelwalze 3

d5 während deren Hin- und Herführens über der Ventilsitzwand 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist die Wikkelwalze 3 mit einem Zahnkranz 31 versehen, welcher mit einer Zahnstanee 32 in Eineriff ist. die auf der

Ventilsitzwand 1 besitzt ist.

Das Verschlußband 2 wird (Fig. 1) von dem in Richtung des Pfeiles α durch den Zuflußteil 4 in das Absperr- und Regelventil einströmenden Durchflußmedium gegen die Ventilsitzwand 1 gepreßt. Das Verschlußband 2 legt sich beim Hin- und Herführen der unter der Einwirkung des eingeleiteten Drehmomentes stehenden Wickelwalze 3 glatt und damit einwandfrei dichtend auf die Ventilsitzwand 1 auf und es wickelt sich auch beim jeweiligen Aufrollen fest auf der Wickelwalze 3 auf. An Stelle der in den Fig. 1 und 2 bzw. 3 dargestellten formschlüssigen Maßnahmen zur Einleitung des Drehmomentes (die gegensinnig aufgewickelten Führungsbänder 18, 19 bzw. der Zahnkranz 3i und die Zahnstange 32) kann auch der Einbau einer vorgespannten Torsionsfeder 33 (Fig. 4) in die Wickelwalze 3 treten, mit deren Hilfe eine dauernde Zugspannung auf das Verschlußband 2 ausgeübt wird. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn das Verschlußband 2 aus Federstahl besteht und zu einem Torsionsband gewickelt ist; diese beiden Maßnahmen sind kraftschlüssig.

Die Fig. 5 zeigt im Grundriß einen rechteckigen Zuschnitt für ein Verschlußband 2 und zwei Führungsbänder 18,19, wobei das Verschlußband 2 und die beiden Führungsbänder 18,19 über die eine Stirnseite 34 zusammenhängen. Die Stirnseite 34 wird bis zu der Strichlinie 35 in einer zweiteilig ausgebildeten Wickelwalze 3 befestigt, und das Verschlußband 2 sowie die Führungsbänder 18,19 werden sodann in dieser Strichlinie 35 jeweils rechtwinkelig gejensinnig abgekantet. An Stelle dieses Zuschnittes kann ebensogut ein solcher treten, welcher zwei Verschlußbänder 2 mit einem zwischen diesen angeordneten Führungsband aufweist.

In Fig. 6 ist eine Gabel 25 einer Wickelwalze 3 dargestellt, an der ein Schaber 36 befestigt ist, der mit einer Klinge 37 vor dem von der Wickelwalze 3 abgerollten Verschlußband 2 über der Dichtung streift.

Fig. 7 zeigt eine in einem Abstand über der Ventilsitzwand 1 hin- und herführbar angeordnete Wickelwalze 3, die unter Verwendung von Führungsbändern 18,19 zwangsläufig gedreht ist. In Abrollrichtung des Verschlußbandes 2 bzw. der Verschieberichtung der ■ Betätigungsstange 28 sind beiderseits der Gabel 25 Tragschienen 38 vorgesehen, die eine Längsnut 39 aufweisen, in welche an der Gabel 25 seitlich hervorstehende Nocken 30 eingreifen. Die Tragsd können beispielsweise aber auch so angeorc daß die Achsstummel 24 in die Längsnute; greifen.

Zusammenstellung der verwendeten Bezugsziffern

1 Ventilsitzwand

2 Verschlußband

3 Wickelwalze

4 Zuflußteil

5 Gehäuseringteil

6 Abflußteil

7 Anschlußflansch

8 Rohrabschnitt

9 Deckflansch

10 Flansch

11 Bohrung

12 Durchflußöffnung

13 Ausnehmung

14 Dichtung

15 Brücke

16 Druckplatte

17 Nase

18 Führungsband

19 Führungsband

20 Platte

21 Halbzylinder

22 Halbzylinder

23 Kopfschraube

24 Achsstummel

25 Gabel

26 Kugelpfanne

27 Kugelkopf

28 Betätigungsstange

29 Führungszylinder

30 Dichtungsring

31 Zahnkranz

32 Zahnstange α Pfeil

33 Torsionsfeder

34 Stirnseite

35 Strichlinie

36 Schaber

37 Klinge

38 Tragschiene

39 Längsnut

40 Nocken

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Absperr- und Regelventil, insbesondere für hohe Drücke, mit einem einerseits am Gehäuse und andererseits an einer Wickelwalze befestigten, biegsamen Verschlußband, welches auf einer mit Durchflußöffnungen versehenen Ventilsitzwand mit Hilfe der von einer längsverschiebbaren Betätigungsstange hin- und hergeführten Wickelwalze ab- und aufrollbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einleitung eines im Sinne des Aufrollens wirkenden Drehmomentes auf die Wickelwalze (3) vorgesehen sind.

2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelwalze (3) einen Zahnkranz (31) trägt, welcher in eine längs der Ventilsitzwand (1) geführte Zahnstange (32) eingreift.

3. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein an der Wickelwalze (3) befestigtes und am Gehäuse (4, 5, 6) eingespanntes, biegsames, gegensinnig zum Verschlußband (2) auf der Wickelwalze (3) sich auf- und abwickelndes Führungsband (18, 19).

4. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wickelwalze (3) eine vorgespannte Torsionsfeder (33) angreift.

5. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußband (2) als Torsionsfeder ausgebildet ist.