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Ventilanordnung
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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, insbesondere eine Ventilanordnung
zur Steuerung von fließfähigem festen oder teilweise festem Material in großen Mengen.
Ein solches Material oder Schüttgut, beispielsweise ein Pulver, ein Granulat oder
ein breiiger Stoff soll oftmals von einer Stelle zu einer anderen befördert werden,
beispielsweise durch eine Rohrleitung zu einer Verarbeitungsanlage. Hierbei ist
es oft wichtig, den Materialfluß an einer bestimmten Stelle zu unterbrechen, beispielsweise
dort, wo das Material in ein Druckgefäß eintritt, von wo aus es anschließend pneumatisch
weiterbefördert werden soll oder wo es innerhalb des Druckgefässes zu behandeln
ist.
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Um den Materialfluß zu unterbrechen und/oder um ein Druckgefäß oder
eine andere Einrichtung gegenüber der Rohrleitung oder einer anderen Zuführung für
das Material abzudichten, ist in den FlleOweg des Materials eine Ventilanordnung
einzuschalten, beispielsweise zwischen einem Druckgefäß und einer Rohrleitung oder
einem Einfüllbehälter. Enthält das zu bewegende Material jedoch große, harte und
schleifende Partikel,
so war es bisher nicht möglich, eine Öffnung
zu schließen und gleichzeitig abzudichten, da die großen Partikel des zu fördernden
Materials die Bewegung des Ventilkörpers beeinträchtigen oder einen festen Sitz
des Ventilkörpers auf dem Ventilsitzring bei geschlossener Ventilstellung verhindern.
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Aus diesem Grund war es bisher erforderlich, zwei voneinander getrennte
Ventile vorzusehen, von denen das erste Ventil den Materialzufluß unterbindet, während
das zweite in Fließrichtung dem ersten nachgeschaltete Ventil eine luftdichte Abdichtung
einer Öffnung bewirkt, an der sich kein Material befindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Ventil derartig aus zu bilden
und anzuordnen, daß es trotz einfacher und kleinbauender Konstruktion sowohl die
Unterbrechung des Materialflusses als auch die wirksame Abdichtung gegenüber dem
Fördermedium übernehmen kann.
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Bei einer Ventilanordnung zum Absperren und Abdichten einer mit Schüttgut
angefüllten Öffnung ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in
einem eine Öffnung umschließenden Gehäuse ein schalenförmiges, allseits sphärisch
gekrümmtes Schließteil gelagert und um eine das Schließteil mittig durchsetzende
Achse von einer die Öffnung freigebenden ersten Stellung in eine die Öffnung schließende
zweite Stellung drehbar ist, und daß ein Dichtring im Gehäuse vorgesehen ist, der
sich zwecks gasdichter Abdichtung des Schließteiles in der Schließstellung des Ventiles
an einander gegenüberliegenden Seiten gegen die konvexe Außenfläche des Schließteiles
legt.
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Da das Schließteil als Sektor einer Kugel ausgebildet ist, der um
den Kugelmittelpunkt drehbar ist, kann das Schließteil sehr kompakt ausgebildet
werden und vermag sich durch eine Materialsäule hindurchzubewegen, die aus großen
scharfkantigen Partikeln besteht. Hit Hilfe des im Gehäuse der Ventilanordnung angeordneten
Dichtringes wird außerdem eine gasdichte Abdichtung erzielt, sobald sich das Schließteil
über die Ventilöffnung bewegt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Gehäuse eine Zuführung
vorgesehen, um den Dichtring in Richtung auf das Schließteil mit Druckgas zu beaufschlagen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform führt die Zuführung zu dem von der Schließöffnung
entfernten Teil des Dichtringes, um diesen in engen Kontakt mit dem Schließteil
des Ventiles zu bringen.
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Das Gehäuse weist ferner an seinem dem Schließteil zugewandten Ende
eine Kante auf, die mit der Vorlaufkante des Schließteiles zum Abscheren von sich
festsetzenden, die freie Bewegung des Schließteiles hindernden Materialteilchen
zusammenwirkt.
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Das Schließteil ist schließlich zwischen seinen beiden Wirkstellungen
um 90° verdrehbar. Auf diese Weise kann das Schließteil in seiner geöffneten Stellung
in eine Stellung gebracht werden, in der das Material oder Schüttgut völlig ungehindert
die Ventilöffnung durchströmen kann.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Es zeigen Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise als senkrechter Schnitt,
durch die erfindungsgemäße Ventilanordnung; Figur 2 eine gegenüber der Ventilanordnung
nach Figur 1 um 900 gedrehte Ansicht, ebenfalls teilweise als senkrechter Schnitt,
und Figur 3 einen Teil gemäß Figur 1, jedoch mit einer anderen Ausführung des dichtenden
Teiles.
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Zwischen einem Druckgefäß 3 und einem Einfüllbehälter 5 ist, wie aus
den Figuren 1 und 2 hervorgeht, eine Ventilanordnung 1 vorgesehen. Von dem Druckgefäß
ist in der Zeichnung nur der obere Teil dargestellt, jedoch enthält das Druckgefäß
auch eine Materialauslaßöffnung und Zuführungen für Druckluft in das Gefäßinnere.
Das Material oder Schüttgut kann von dem Einfüllbehälter 5 in das Druckgefäß 3 strömen
und wird von dort mit Hilfe von Druckluft ausgestoßen.
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Die Ventilanordnung 1 weist ein Ventilgehäuse 7 auf, das eine nicht
näher bezeichnete Öffnung umschließt, durch die bei geöffnetem Ventil Material vom
Einfüllbehälter 5 zum Druckgefäß 3 strömt. Das Ventilgehäuse 7 besteht aus einer
im wesentlichen kreiszylinderförmigen Wandung 9, die mit einem auf der Oberseite
des Druckgefäßes 3 befindlichen Ring 11 verschraubt ist. Mit der Oberseite der Wandung
9 ist eine mit einer zentralen kreisförmigen Öffnung 13 versehene Abdeckplatte 12
verschraubt, die ihrerseits mit einem am Boden des Einfüllbehälters 5 vorgesehenen
Flansch 15 verbunden ist.
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Wie aus Figur 1 deutlich hervorgeht, sind in der Wandung 9 der Ventilanordnung
an einander gegenüberliegenden Seiten Lager 17 und 19 für eine Antriebswelle 21
und für eine Drehwelle 23 vorgesehen. Die Lager 17 und 19 weisen jeweils ein paar
gasdichte Dichtungen 25 bzw. 27 auf. Die Dichtungen sind so ausgebildet, daß die
Antriebswelle 21 und die Drehwelle 23 gegen den Innendruck und gegen das im Ventil
befindliche Material geschützt sind. Jedes Dichtungspaar 25 und 27 weist zu diesem
Zweck je zwei identische Dichtringe a und b auf, von denen die Dichtlippen jeweils
auf die Mitte der Ventilanordnung zu gerichtet sind. Zwischen den Dichtringen a
und b ist jeweils ein Abstandring 28 vorgesehen, so daß zwischen den Dichtringen
je ein Hohlraum 3o entsteht. Beim Zusammenbau des Ventils erhält dieser Hohlraum
eine Fettpackung.
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Während des Betriebes des Ventils kann infolge der Drehung der Wellen
21 und 23 ein schleifendes feinkörniges Material unter die Dichtlippe der ersten
Dichtung gelanmn.Dieses Material vermischt sich mit dem Fett. Da hierbei jedoch
ein verhältnismäßig nasses Gemenge entsteht, gelangt dieses nicht unter die Lippe
der zweiten Dichtung b. Um zu verhindern, daß das Gemisch aus Material und Fett
eventuell eintrocknet, wird in bestimmten Zeitabständen Fett über Schmierstellen
32 und 34 in nicht näher gekennzeichnete Schlitze in den Lagern gepumpt und wird
über den in den Schmierdüsen entstehenden Druck unter die Dichtlippen der äußeren
Dichtungen b in den Hohlraum zwischen den Dichtungen gepreßt, wobei das verunreinigte
Pett unter die Lippe der inneren Dichtung a und in das Innere der Ventilanordnung
gelangt.
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O-Ringe 36 und 38 in Ausnehmungen in den Außenflächen der Lager bewirken,
daß das Fett gegen die Ventilmitte gedrückt wird. Die Antriebswelle 21 ist über
das Lager 17 hinaus bis zu einem außen angeordneten Antriebsmotor 29 geführt. Sowohl
die Antriebswelle 21 als auch die Drehwelle 23 sind in einem gewissen Abstand von
der Innenmantelfläche der Wandung 9 angeordnet. Die nach innen weisenden Enden der
Antriebswelle 21 und der Drehwelle 23 sind jeweils mit einem nach unten weisenden
Verlängerungsteil 31 bzw. 33 eines Ventil stückes 35 verbunden.
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Einstückig mit diesen Verlängerung steilen verbunden ist ein Schließteil
37 das kalottenformig ausgebildet ist. Die Antriebswelle 21 und die Drelle 23 sind
so angeordnet, daß ihre gemeinsame Achse durch das Zentrum dieses kalottenförmigen
Teils (Kugelkörper) geführt ist, von dem das Schließteil 37 ein Teil ist. Bei Drehung
der Antriebswelle 21 über den Motor 29 bewegt sich das Schließteil 37 aus seiner
geschlossenen Stellung (in Figur 2 strichpunktiert gezeichnet).
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Das Schließteil bewegt sich also zwischen seiner geschlossenen und
seiner geöffneten Stellung um 900. Die spezielle Anordnung der Antriebswelle und
der Drehachse ion bezug auf das Ventilstück
sowie der Grad der
Bewegung des Ventilstückes bewirken, daß das Schließteil in seiner geöffneten Stellung
den Weg für die Bewegung des Materials vom Einfüllbehälter 5 zum Druckgefäß 3 freigibt,
wobei sich auch die Antriebsmittel in einer den Weg freigebenden Lage befinden.
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Wird das Druckgefäß mit Material gefüllt, befindet sich das Ventilteil
35 in seiner geöffneten Stellung. Soll die Öffnung 13 geschlossen werden, ist diese
im allgemeinen mit Grobmaterial angefüllt. Bei der Schließbewegung schneidet sich
jedoch die Vorlaufkante 39 des Schließteiles durch die vor ihm befindliche Materialsäule.
Gegen Ende seiner Bewegung wird die Vorlaufkante 39 an einer starren Kante 41 an
der Abdeckplatte 12 vorbeigeführt. Alle größeren Materialteilchen, die sich im Weg
des Schließteiles 37 befinden, werden durch die Vorlaufkante 39 beseitigt oder zwischen
der Schneidkante 41 der Abdeckplatte und der Vorlaufkante 39 des Schließteiles festgehalten
oder zerteilt.
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Die Abdeckplatte 12 der Ventilanordnung weist eine Ringfläche 43 auf,
deren Kontur der Krümmung des Schließteils 37 entspricht; sobald sich das Schließteil
in seiner geschlossenen Stellung befindet, liegt die gekrümmte Fläche 43 dicht an
der konvexen Außenfläche des Schließteiles 37 an. Die Ringfläche weist außerdem
eine Ringnut 45 auf, die einen Ring 47 aufnimmt.
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Mit Ausnahme eines Teilstückes im mittleren Bereich ist der Ring 47
mit den Wandungen der Nut 45 verklebt. Der Ring 47 besteht aus einem biegsamen und
elastischen, widerstandsfähigem Material.
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Die Abdeckplatte 12 weist ferner eine Bohrung 49 auf, deren eines
Ende sich in den mittleren Bereich der Ringnut 45 öffnet und deren anderes Ende
zu einem Anschlußteil 51 an der Außenseite der Platte 12 geführt ist. Mit dem Anschlußteil
51
ist eine Rohrleitung 53 für die Zufuhr von Druckluft verbunden.
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Sobald sich das Schließteil in seiner geschlossenen Stellung befindet,
wird über die Bohrung 49 Druckluft auf der vom Schließteil abgewandten Seite in
den Ring 47 geleitet. Durch die Druckluft wird nunmehr der Ring LC7 zur Abd:inht
mf gegen das Schließteil 37 gedrückt. Die Anordnung ist so gewählt, daß die Druckluft
einen kleinen, hinter dem Ring 47 vorgesehenen Ringspalt vollständig ausfüllt, so
daß der Ring 47 über seinen gesamten Umfang gegen das Schließteil gepreßt wird.
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Die auf dem Schließteil 37 aufliegende Fläche des Ringes 47 ist derart
bemessen, daß alle zwischen dem Ring 47 und dem Schließteil 37 eingefangenen kleinen
Partikel vollständig eingeschlossen sind und die Dichtwirkung zwischen dem Ring
und dem Schließteil nicht beeinträchtigen.
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enn der Luftdruck in dem Ringraum 55 größer ist als die Druckdifferenz
am Schließteil 7, dann entsteht eine gasdichte Abdichtung im gesamten Bereich der
Öffnung.
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Wach der in Figur 3 dargestellten weiteren Ausführungsform ist ein
Dichtring 71 vorgesehen, der ohrenförmige Ansätze 73 aufweist. Anders als beim Dichtring
des Ausführungsbeispieles nach Figur 1 ist der Dichtring 71 nicht mit dem Ventilkörper
verklebt, aber die ohrförmigen Ansätze 73 liegen formschlüssig in Ausnehmungen einer
aus Ringen 75, 77 und 79 gebildeten Ringanordnung, die zusammen einen der Abdeckplatte
12 des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 1 und 2 entsprechenden Dichtkopf bilden.
Gegenüber der Verklebung hat diese Lose-Abdichtung den Vorteil, daß die 11 rkstoffauswahl,
also die Auswahl der Elastomere oder des Gummimaterials für den Dichtring
größer
ist und damit eine bessere Anpassung an das zur Verwendung gelangende Material und
die auftretenden Betriebstemperaturen möglich ist.
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Patentansprüche:
L e e r s e i t e