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B e s c h r e i b u n g "Absperrventil" Die Erfindung bezieht sich
auf ein Absoerrventil mit einer zurückziehbaren Verschluß anordnung, mittels der
die Abdichtung von Ranälen bewirkt werden soll, in denen ein Fluid zirkuliert.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Strömungssteuerung
von gefährlichen Fluiden, wie beispielsweise Uranhexafluorid bei der Aufbereitung
von Uranerzen, wobei man auf eine sehr hohe Abdichtsicherheit wert legt, vergleichbar
der Abdichtsicherheit bei Vakuumanlagen.
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Man kennt Absperrventile mit Doppelausbildung der Verschlußglieder,
wobei man ein Teilsystem verwendet, um die Verschlußglieder von einander abzuspreizen
und sie kraftschlüssig auf die zugeordneten Ventilsitze zu pressen. Bei solchen
Absperrventilen sind die Verschlußglieder mit Spiel auf Achsen montiert, mittels
denen sie an das Teilsystem angekoppelt sind,und die Gesamtheit der beweglichen
Baugruppe, die man wegbewegt, um den Fluiddurchtritt freizumachen, ist nicht geführt,
so daß bei dem öffnen die Verschluß glieder auf den Ventilsitzen reiben; darüber
hinaus wird in dem Augenblick des Entsperrens oder öffnens des Ventils beim Zurückziehen
der Verschließkeile das Verschlußglied, das den stromaufwärts liegenden Ranal absperrt,
von seinem Sitz
durch den Fluiddruck abgehoben, der sich dann in
dem Ventilgehäuse ausbreitet, und deshalb das Verschlußglied, das den stromab liegenden
anal absperrt, auf seinen Sitz anpreßt derart, daß beim Zurückziehen der gesamten
beweglichen Baugruppe zum Freimachen des Durchtritts des Fluids das stromab liegende
Verschlußglied nicht immer von seinem Sitz abgehoben hat und die Reibung entsprechend
vergrößert wird, umso mehr, je höner der Druck des Fluides ist. Bei solchen Ventilen
ist die Reibung der Verschlußglieder nicht präjudizierend für die Abdichtung insoweit,
als diese nicht in der Größenoranung von Vakuumanlagen liegt und insoweit als metallische
Abdichtelemente die gewünschte Selbsteinschliffwirkung auf den Ventilsitzen dank
der Tatsache der freien Drehung der Verschlußglieder auf ihren Achsen sicherstellen.
Es gibt auch andere Typen von Ventilen, wo die Sitzflächen einen offenen Winkel
zwischeneinander bilden und wo das Schließen sichergesellt wird durch Einfügen einer
beweglichen Baugruppe, welche Verschlußglieder aufweist, mit dem gleichen Winkel,
der zwischen ihnen eingeschlossen wird. Will man mit einem solchen System eine gute
Abdichtung erzielen, darf der Winkel, der von den Ventilsitzen definiert wird, nicht
zu offen sein, und die einzufügende bewegliche Baugruppe muß stark angepreßt werden,
was das Risiko des Verklemmens mit sich bringt, sowie Schwxrigkeiten beim Öffnen.
Darüber hinaus erfordert eine solche Konstruktion hohe Genauigkeit bei der Fertigung,
um im wesentlichen den gleichen Winkel zwischen den Ventilsitzen und den in sicn-e
sie einfügbaren Verschlußgliedern zu realisieren; schließlich tolerieren solche
Ventile auch nicht die geringste Deformatione des Ventilgehäuses, weil dies zu einem
schlechten Einfügen und infolgedessen zu Lecks führen würde.
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Wenn man demgemäß eine sehr hohe Abdichtung haben will, in der Größenordnung
der bei Vakuumanlagen üblichen, genügt keine der vorbeschriebenen Ventilausführungen
wegen der Tatsache, daß ein Kontakt Metall auf Metall nur im Ausnahmefall diese
Abdichtung zu ermöglichen gestattet, so daß es notwendig wird, Abdichtelemente aus
speziellen elastischen Materialien vorzusehen, diese jedoch vertragen eine seitliche
Reibung beim öffnen und Schließen nicht.
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In der FR-PS 1 582 206 ist eine Konstruktion für Ventile mit Doppelausbildung
der Verschlußglieder beschrieben, bei der für das Spreizen der Verschlußglieder
Systeme von Lenkern verwendet werden, die auf Muttern mit zueinander inversem Gewinde
montiert sind, welche ihrerseits auf ein zentrales Element, das als Support dient,
aufgeschraubt sind. Dieses zentrale Element wird nur dann in Umdrehung versetzt,
wenn die Verschlußglieder sich in der Achse der Kanäle befinden, dank einem Steuersystem,
das eine Klauenkupplung, eine Rückstellfeder und ein Anschlagglied umfaßt: Das Betätigungsrad
verdreht das Zentralemlement allmählich über die Klauenkupplung und verschiebt es
über ein weiteres System, bestehend aus Schraube und Mutter, translatorisch.
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Eine solche Konstruktion ist im Hinblick auf die Kinematik brauchbar,
sie ist jedoch kompliziert, und das Vorhandensein von Systemen mit Schraube und
Mutter gestattet nicht die Verwendung in korrosiver Atmosphäre, wenn man nicht eine
Schutzabdichtung für den gesamten Mechanismus vorsieht, was die Konstruktion natürlich
noch weiter kompliziert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Absperrventil zu schaffen
mit einer hohen Absperrabdichtung in der Größenordnung der von Vakuumanlagen, bei
dem jedoch keine besondere Fertigungsgenauigkeit notwendig ist, bei dem das
Ventilgehäuse
eine gewisse Deformation erleiden kann, wo das Risiko der Beschädigung durch Reibung
der elastischen, die a Abdichtung sicherstellenden Teile eliminiert ist, und dessen
Mechanismus einfach ist und insbesondere keine Schraube mutter-Systeme umfaßt, die
von in den Kanälen zirkulierenden Fluiden angegriffen werden könnten.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, während
die Unteransprüche bevorzugte Weiterbildungen definieren.
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Es ist demgemäß eine Kombination einer translatorischen und/ oder
rotatorischen Führung der Gesamtheit der beweglichen Teile in dem Ventilgehäuse
vorgesehen und eine Gelenkanordnung und eine besondere Wechselwirkung der Teile
erlaubt im Augenblick des öffnens die Ablösebewegung des Verschlußglieaes oder der
Verschlußglieder von der Bewegung der Gesamtverschlußanordnung zu trennen, mit welch
letzterer der Durchtritt des Fluids zwischen den Kanälen freigemacht wird. Dank
dieser Trennung der Bewegungen, welche nacheinander und nicht gleichzeitig ablaufen,
sowie dank der Führung wird sichergesetellt, daß jedes Verschlußglied reibungsfrei
auf seinen Sitz gelangt bzw. sich von diesem wieder löst und damit die Abdichtung
perfekt bleibt, selbst im Falle eines Fehlers in der Parallelität der Ventilsitzflächen
infolge nachlässiger Bearbeitung oder infolge einer Deformation des Ventilgehäuses.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Ventil mit rückziehbarer
Verschlußanordnung gemäß der Erfindung mindestens zwei Kanäle, von denen einer stromaufwärts
und einer stromabwärts des Ventiles liegen. Die Kanäle werden von einem Fluid durchströmt,
welche Strömung durch das Ventil abzusperren ist. Das Ventil weist mindestens ein
Verschlußglied auf, das sich auf einen VentilsitzX setzt, der dem einen Kanal zugeordnet
ist,
während im Falle von zwei Verschlußgliedern jedem Kanal eines zugeordnet ist. Der
Ventilsitz ist einer Betätigungsspindel zugekehrt, die translatorisch rings ihrer
Achse bewegbar ist durch irgendeine an sich bekannte an einem Ende angeordnete Vorrichtung.
Das Ventil umfaßt ferner am anderen Ende der Spindel ein Anschlagglied, das in Richtung
der Achse der Betatigungsspindel geführt ist, und diesem Anschlagglied ist zur Festlegung
des Endes der Schließbewegung des Anschlaggliedes ein Gegenanschlag zugeordnet.
Es sind Mittel vorgesehen, um das Anschlagglied am Anschlag in Kontakt zu halten,
bis zu dem AugenSblick, in dem bei der öffnung jedes Verschlußglied keinerlei Kontakt
m+ehr mit dem zugeordneten Ventilsitz hat. Gelenkige und deformierbare Verbindungsmittel
sind vorgesehen, bei denen ein Zwischenstück zurückziehbar ist bei der Deformation
und das angelenkt ist an ein Verschlußglied, wobei die beiden Enden jeweils mit
einem Ende der Spindel bzw.
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dem Anschlagglied derart verbunden sind, daß beim Öffnen die Betätigungsspindel
zunächst eine Relativverschiebung relativ zum Anschlagglied durchläuft, das festgelegt
ist an seinem Gegenanschlag, so daß dabei die Verbindungsmittel deformiert werden,
um jedes Verschlußglied von seinem Sitz abzuheben, bevor schließlich die gesamte
gelenkig bewegliche Baugruppe aus dem Fluiddströmungspfad herausbewegt wird.
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Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert;
es handelt sich um Absperrventile mit Doppelverschluß.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung
in Richtung der Fluidkanalachse, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Ventilgehäuse
der gleichen Ausführungsform, Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt in einer Ebene in
der Achse der Kanäle des gleichen Ventils,
Fig. 4 ist eine schematische
Darstellung der von dem Gelenk eines Verschluß gliedes beim Öffnen durch laufenen
Bahn bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3, Fig. 5 stellt einen Transversalschnitt
durch ein Ventilgehäuse bei einer zweiten Ausführungsform dar, und Fig. 6 ist ein
Längsschnitt durch das Ventilgehäuse nach Linie VI-VI der Fig. 5.
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Das Ventil nach Fig. 1 umfaßt ein Ventilgehäuse 1 aus Gußeisen, Gußstahl,
Schmiedestahl oder als Schweißkonstruktion, durchsetzt von zwei Kanälen 23 in Ausfluchtung
mit der Fluidströmung und aDgeschlossen durch einen Deckel 2, der aus dem gleichen
Material wie das Gehäuse besteht. Der Deckel wird von einer Betätigungsspindel 5
durchsetzt, die translatorisch von außen in Richtung ihrer Achse gesteuert wird,
beispielsweise durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder durch ein Schneckengetriebe,
das von Hand oder durch einen Motor (nicht dargestellt) angetrieben ist. Am Ende
der Spindel 5 im Innern des Ventilgehäuses ist ein Steuerglied 6 aufgeschraubt,
das einen Dichtring 7 gegen eine Schulter der Spindel 5 preßt; die Abdichtung zwischen
dem Innern des Ventilgehäuses und dem Außenraum wird sichergestellt durch eine Manschette
8, die die Spindel 5 unschließt und an dem Dichtring 7 einerseits, dem Deckel 2
andererseits befestigt ist.
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Das auf diese Weise mit der Spindel 5 verbundene Steuerglied 6 ist
in Richtung der Achse der Spindel 5 um eine Führungsstange 9 verlängert, auf der
gleitbeweglich ein Distanzstück 10 angeordnet ist mit Nuten 18, die beidseits der
Verschiebungsachse sich erstrecken und den Kanälen 23 zugekehrt sind, in dener.
d«s Fluid zirkuliert. Dieses Anschlagstück 10 hat im T.zes~ c-en die gleiche Ausdehnung
wie das Steuerstück 6 in Richtung der Sneabe Kanäle 23. Auf die
Führungsstange
9 sind zwischen dem Steuerstück 6 und dem Anschlagstück 10 mehrere Federscheiben
11 aufgefädelt, die das Anschlagstück 10 von dem Steuerstück 6 im Abstand halten.
Zwei Ventilverschlußglieder 4 mit elastischen Dichtungen 22, beispielsweise aus
metall-plastischem Material, gelangen in Anlage an VFntilsitzen 3, um die Kanäle
23 stromaufwärts und stromabwärts, die miteinander ausgefluchtet sind, zu verschließen.
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Die Ventilsitze 3 können einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet
sein oder auf diesem befestigt sein. Die Ventilverschlußglieder 4, die beidseits
der Baugruppe aus durch die Spindel 5 beweglichen Teilen angeordnet sind, sind in
ihrer Mitte mit Flanschen 24 versehen, welche eine Gelenkachse 15 aufnehmen, über
die sie gelenkig mit dem Steuerglied 6 und dem Anschlagglied 10 verbunden sind.
Dieese Verbindung erhält man für jedes Ventilverschlußglied mit Hilfe von zwei kurzen
Sbeerlenkern 13, die an einem Ende an der Gelenkachse 15 undam anderen Ende an einer
Achse 14 angelenkt sind, die an dem Steuerglied 6 sitzt, sowie mittels eines langen
Schwenklenkers 16, der ebenfalls an einem Ende an der Gelenkachse 15 angelenkt ist,
während sein anderes Ende schwenkbeweglich ist um eine Achse 17, die ihrerseits
von dem Anschlagglied 10 getragen wird. Diese langen Schwenklenker sitzen in den
Nuten 18 des Anschlaggliedes.
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Am Boden des Ventilgliedes 1 ist außerdem ein Anschlag 12 für die
Begrenzung der Bewegung des Anschlaggliedes 10 vorgesehen , und die bewegliche Baugruppe,
bestehend aus der Spindel 5, den Teilen 6, 7, 8, 9 und 10, den Federscheiben 11,
den Lenkern 13 und 16 sowie ihren Gelenkachsen 14, 15 und 17 und schließlich den
Ventilverschlußgliedern 4 wird seitlich geführt durch Gleitstückel9 (Fig. 2 und
3), die am Ventilgehäuse 1 beidseits dessen Mittelebene, die durch die Achse der
Kanäle 23 verläuft, befestigt sind. Diese Gleitstücke 19 weisen jeweils
eine
Nut 20 auf, in der ein entsprechend ausgebildetes Führungsstück 21 aufgenommen ist,
das an dem Steuerglied 6 befestigt ist. Die beiden Führungsstücke, die einander
gegenüberliegen, sichern die Führung bei der Translation der beweglichen Baugruppe
sowohl parallel zu den Flächen der Ventilsitze 3, wie auch parallel zu einer Ebene
senkrecht zu diesen Flächen, die durch die Achse der Kanäle 23 verläuft. In dem
beschriebenen Beispiel sind die Teile symmetrisch relativ zur Achse der Spindel
5 angeordnet und miteinander spiegelsymmetrisch identisch, doch versteht es sich,
daß eine Unsymmetrie vorliegen kann relativ zu dieser Achse, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen. In gleicher Weise ist in dem beschriebenen Beispiel jedes Ventilverschlußglied
4 über zwei kurze Lenker 13 mit dem Glied 6 und über einen einzigen langen Lenker
16 mit dem Anschlagglied 10 verbunden, doch könnte deren Anzahl abweichen, ohne
den Rahmen der Erfndung zu verlassen.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt. In der Schließposition
übt die Spindel 5 in Richtung ihrer Achse eine Kraft aus, die auf den Anschlag 12
zu gerichtet ist, und die Tendenz hat, die Lenker 13 und 16 von der Achse der Spindel
5 abzuspreizen, und die Verschlußglieder 4 auf ihre Ventilsitze 3 zu pressen, so
daß auf diese Weise das Sperren der Kanäle 23 bewirkt wird; in dieser Position sind
die Federscheiben stark komprimiert und pressen das Anschlagglied 10 gegen seinen
Bewegungsendanschlag 12. Im Augenblick des Öffnens nimmt man die Andruckkraft ,ausgeübt
durch die Spindel, 5,zurück und versetzt diese längs ihrer Achse in Richtung weg
vom Anschlag 12, wobei sie das S querglied 6 mitnimmt, während unter der Wirkung
der Federscheiben 11 das Anschlagglied 10 im Anschlag an dem Anschlag 12 verbleibt.
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Man kann davon ausgehen, daß unter Berücksichtigung des Spiels, das
in den Gelenken in Höhle der Achsen 14und 15 vorliegt, das Ventilverschlußglied,
das den stromauf liegenden kanal verschließt, als erstes von dem Fluiddruck innerhalb
dieses Kanals abgehoben wird. Dieser Druck breitet sich augenblicklich in dem Ventilsehäuse
aus und hält das Verschlußglied, das den stromab liegenden Kanal schließt, auf seinem
Sitz. Das Steuerglied 6, mitgenommen von der Windel 5, setzt seinen Weg fort, auf
dem es von dem Anschlag 12 sich entfernt; das Spiel der Gelenke 14 und 15 wird verringert
und die Lenker 13 beginnen sich auf den Achsen 15 zu bewegen. Es ist demgemäß wichtig,
daß einerseits das Anschlagglied 10 unbeweglich in Anlage am Anschlag 12 bleibt,
was man erzielt durch den Druck der Federscheiben, der größer bemessen werden muß
als die Kraft, die auf die Spindel auszuüben ist, um das stromabwärts liegende Ventilverschlußgleid
von seinem Sitz abzuheben, und daß andererseits die bewegliche Baugruppe in einer
Position parallel zur Ebene der Sitze gehalten wird, um die Abhebekraft ausüben
zu können, die aufgefangen wird durch die Gleitführungen 19, welche zugleich jegliche
Querversetzung unterbinden. Das Anschlagglied 10 und die Achsen 17 bleiben unbeweglich,
während die langen Lenker 16 um die Achsen 17 schwenken, und damit die Achsen 15
und ihre zugeordneten Ventilverschlußglieder zur Achse der Spindel 5 zurückziehen.
Wenn man darauf achtet, jede der Achsen 15 und 17 derart anzuordnen, daß in der
Schließstellung sie sich in einer Ebene parallel zur Fläche der Sitze befinden,
durchläuft jedes Gelenk 15 eine kreisbogenförmige Bahn, deren Zentrum in der zugeordneten
Achse 17 liegt, und diese Bahn steht senkrecht auf der Ebene der Fläche des Ventilsitzes.
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Die Ventilverschlußglieder heben sich demgemäß von ihren Sitzen ab
und nähern sich der Achse der Speindel, bis sie einerseits an dem Steuerglied 6
und andererseits an dem Anschlagglied
10 anschlagen, die im wesentlichen
die gleiche Abmessung in der Ebene senkrecht zur Fläche der Sitze aufweisen, welche
durch die Achse der Spindel verläuft. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die Abmessungen
der Teile 6 und 10 so gewählt, daß die Verschlußglieder nur eine geringe Bahn zu
durchlaufen haben, bis sie an diesen Teilen anschlagen, und die Schwenklenker 16
sind ihrerseits relativ lang bemessen im Verhältnis zu dem Öffnungsweg der Verschlußglieder,
was nur eine geringe Schwenkbewegung der Lenker 16 um ihre Achsen 17 ermöglicht
und infolgedessen eine Bahn des Gelenkes 15 im wesentlichen senkrecht zur Ebene
der Ventilsitze in jedem von dessen Punkten.
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Da das Gelenk 15 vorzugsweise auf dem Niveau der Längsachse des Kanals
liegt, und von dem Verschlußglied im wesentlichen in dessen Mitte getragen wird,
kann man davon ausgehen, daß das Verschlußglied sich gleichzeitig auf der gesamten
Peripherie des Ventilsitzes abhebt und senkrecht zu diesem und um die Achse 17 schwenkt,
getragen von dem Anschlagstück 10; wenn allenfalls das Verschlußglied auf dem Ventilsitz
an einem Punkt seiner Peripherie haften bleibt, schwenkt es um diesen Punkt, doch
erfolgt das Lösen von dem Ventilsitz immer noch senkrecht zu dem Sitz, so daß jegliches
Gleiten oder jegliche Reibung auf dem Ventilsitz auer zu dessen Ebene unterbinden
ist. Da am Ende des kreisbogenförmigen Weges die Verschlußglieder sich an den Teilen
6 und 10 anlegen, wird die Baugruppe, die gelenkig ist, mittels der Lenker 13 und
16 starr und das Anschlagstück 10, das dauernd in Anlage an seinem Anschlag 12 verbleiben
war, folgt dem Steurergliea 6 bei seiner Translationsbewegung parallel zur den Flächen
der Sitze unter Entfernung vom Anschlag 12, wobei die Federscheiben inmer noch komprimiert
sind. Die Baugruppe wird auf diese Weise aus dem Durchflußpfad des Fluids zwischen
den Kanälen 23 stromaufwärts und stromabwärts des Ventils freigemacht. während des
Schließens läuft die Funktion in umgekehrtem Sinne ab, d.h. dass zunächst die eine
starre Einheit
bildende Baugruppe bis zum Nieveau der Kanäle parallel
zu den Sitzen bewegt wird, und zwar ohne jeden Kontakt mit diesen, daß das Anschlagstück
10 gegen seinen Anschlag 12 gedrückt wird, und das Steuerglied seine Bewegung in
Annäherung an den Anschlag 12 fortsetzt. Die Federscheiben werden stärker komprimiert,
und die Lenker spreizen sich von der Achse der Spindel 5 ab, bis die Verschlußglieder
um die Achsen 17 schwenken und sich senkrecht auf die Ventilsitze setzen, womit
die Kanäle abgedichtet verschlossen werden.
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Fig. 4 zeigt im Diagramm die Bewegungen der Verschwenkung und der
Translation einer Gelenkachse 15,während des Öffnens und Schließens des Ventils.
Man erkennt, daß die von dieser Gelenkachse durchlaufene Bahn kreisbogenförmig gemäß
AB verläuft, und dann geradlinig längs BC, wobei diese beiden Bewegt gungen deutlich
voneinander unterschiedliche Teile der Bahn darstellen. Diese Aufteilung der Bewegungen
infolge der verzögernden Wirkung der Federscheiben, kombiniert mit der besonderen
Anlenkung der Teile und der Führung der beweglichen Baueinheit erlaubt es, jedes
Risiko der Reibung auf den Ventilsitzen zu vermeiden und eine verbesserte und dauerhaftere
Abdichtung zu erzielen; es ist auch diese einfache Kombination von Mitteln, die
es erlaubt, diese Abdichtung aufrechtzuerhalten, trotz eines Fehlers in der Parallelausfluchtung
der Sitzflächen, herrührend von einer unpräzisen Fertigung oder infolge einer Deformation
des Ventilgehäuses.
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Es ist offensichtlich, daß die besondere Ausführungsform, die oben
beschrieben wurde, nur als nicht ausschließliches Beispiel gegeben wurde und im
einzelnen Abweichungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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So sind zwar im beschriebenen Ausführungsbeispiel die Gelenkachsen
15 mit den Verschlußgliedern mit Hilfe von seitlichen Flanschen 24 verbunden, die
mit den Verschlußgliedern einstückig ausgebildet sind, was nur eine geringe Schwenkbewegung
der Verschlußglieder parallel zur Achse der Betätigungsspindel gestattet, und zwar
ein Verschwenken, das nur daurch das Montagespiel dieser Teile ermöglicht wird,
und wenn man infolgedessen die Bewegungsfreiheit der Verschlußglieder in allen Richtungen
vergrößern will, genügt es, die Flansche 24 an den Verschlußgliedern mit Hilfe eines
rxugelgenlenks oder z.B. eines Kreuzkopfes zu befestigen.
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Man kann auch, um die Teile 10 und 6 voneinander abgespreizt zu halten,
andeere elastische Mittel einsetzen, die auf Kompression oder Zug ansprechen, wie
eine Schraubenfeder, einen Block aus deformierbarem Kunststoff und dergleichen.
Man kann auch beispielsweise ins Auge fassen, da*s Anschlagstück 10 mit Hilfe eines
starren Mittels, wie etwa einer Lenkeranordnung, unabhangig von der Spindel 5, zurückzuschieben
und gesteuert von außen oder auch mit Hilfe einer Schraube umgekehrter Steigung
relativ zu der der Betätigungsspindel, eingeschraubt in deren dann hohles Innere,
wobei die beiden sich dann koaxial zueinander bewegen; die Steuerung erfolgt dann
von außen und wirkt so, daß das Teil 10 vom Teil 6 abgespreizt wird. Ferner kann
die Abdichtung zwischen dem Inneren des Ventilgehäuses und dem Außenraum in anderer
Weise als beschrieben bewirkt werden.
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Schließlich ist auch - wie bereits erwähnt - die Symmetrie der Teile
bezüglich der Achse der Betätigungsspindel für die Funktion dann nicht unabdingbar
in dem Maße, wie die beiden Verschlußglieder gehalten werden, um ihr strippen während
der Translation der beweglichen Baugruppe zu vermeiden. Schließlich ist zwar das
Ausführungsbeispiel,bezogen auf ein Ventil mit
zweiçaheem Verschlußcrlied,
doch ist die Erfindung auch anwendbar, unabhängig von der Anzahl der Verschlußglieder
des Ventils uns selbst bei Ventilen, die nur ein einziges Verschlußglied aufweisen,
um das Schließen der kanäle stromauf und stromab sicherzustellen, wobei die auf
das Verschlußglied durch den Druck des Fluids ausgeübte Kraft auf das vührungs-System
übertragen wird.
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Schließlich kann die Führung der beweglichen Baugruppe in abweichender
Weise erfolqen, beispielsweise indem man die 3etätigungsspindel selbst führt mit
Hilfe eines Führungslagers in Form einer Manschette, anstelle der Führung in Höhe
des SSeuergliedes oder auch indem man gleichzeitig das Steuerglied führt und das
Anschlagglied mit hilfe c7er gleichen Gleitstücke, während das Steuerglied nicht
mehr um eine Führungsstange verlängert ist.
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In dem Ventil, das oben beschrieben wurde, ist das Verschlußglied
translatorisch in einer Ebene senkrecht zur Achse der Kanäle beweglich, um vollständig
den Durchgangtr das Fluid freizumachen, wenn das Ventil geöffnet ist, wobei die
lineare Bewegung der Verschlußglieder gesteuert wird durch einen Mechanismus, der
gleichezeitig auch das Gestänge itätigt, mit dem das Öffnen oder Schließen der Verschlußglieder
des Ventils bewierkt wird.
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In bestimmten Fällen kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn man
die Verschlußglieder einer Bahn folgen läßt, die nicht geradlinig ist, sondern gekrümmt,
insbesondere aus Gründen der Außenabmessung des Ventilgehäuses.
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Die Ausführungsvariante, die nachstehend erläutert wird, bezieht
sich demgemäß auf ein Ventil mit einem zurückziehbaren Verschlußglied, das bei der
Bewegung aus dem Fluiddurchlaß heraus einer gekrümmten Bahn folgt.
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Das Ventil umfaßt hier ein Ventilgehäuse mit Einlaß-und Aus laß flanschen
für das das Ventilgehäuse durchströmende Fluid, ein Verschlußglied, das versetzbar
ist, um es vollständig aus dem Fluiddurchlaß im Öffnungszustand zu entfernen, sowie
eine Betätigungsanordnung für das Verschließen.
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Die Schließanordnung umfaßt mindestens ein Verschlußglied, das an
ein Kniestück angelenkt ist, mit dem zwei gegenseitig variable abspreizbare Stücke
verbunden sind. Die Verschlußanordnung ist darüber hinaus schwenkbeweglich in dem
Ventilgehäuse angeordnet und umfaßt Mittel, mit dem ihre Schwenkbewegung in einer
Ebene senkrecht zur Achse der Fluiddurchlaßflansche ermöglicht wird.
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Das Ventil gemäß Fig. 5 und 5 umfaßt ein Ventilgehäuse 101 mit zwei
Einlaß- bzw. Auslaßflanschen 102 in Ausfluchtung für den Durchtritt des Fluids,
sowie eine Verschlußanordnung 103 mit deren Hilfe die Flansche durch Verschlußglieder
104 versperrt werden können, die einander gegenüberliegen und sich an parallele
Ventilsitze der Flansche anlegen.
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Die Verschlußanordnung 103 besteht im wesentlichen aus einem Schwenkarm
105, einer Betätigungsspindel 1o9 und aus zwei einander gegenüberliegenden Verschlußgliedern
104, wobei das Absperren der Flansche durch die letzteren gesteuert wird durch einen
Kolben 110 einer am Ventilgehäuse befestigten Betätigungsanordnung 111; bei dieser
Betätigungsanordnung kann es sich z.B. um einen Hydraulikzylinder oder äquivalente
Elemente handeln. Der Schwenkarn 105 umfaßt ein Basisteil 106 und
zwei
seitliche parallele Fortsätze 107, die an ein Ende des Basisteils angeschweißt sind.
Das Basisteil ist schwenkbeweglich um eine Schwenkachse 108, getragen von (nicht
dargestellten) Lagern im Ventilgehäuse. Das andere Ende des Basisteils 1o6 ist mit
einem Auge 112 versehen, das durchsetzt ist von einer Achse 113, um welche schwenkbeweglich
ein Ende eines Lenkers 114 ist, dessen anderes Ende mittels einer Achse 115 an einem
Auge 116 einer Manschette 117 angelenkt ist, die auf einer STeuerstange 118 sitzt
und mit der ieFt letzteren durch eine Madenschraube 119 starr verbunden ist. Die
Steuerstange 118 ist an das Ende einer Schwenksteuerstange 120 angeschraubt in deren
Verlängerung und wird geführt durch Lager 121 und 122, die einstückig mit dem Gehäuse
ausgebildet sind, und in denen sie sich bewegen kann bei Betätigung der Steuerstange
120, die ihrerseits in Richtung ihrer Achse verschieblich ist, durch ein entsprechendes
außen angeordnetes Steuergerät, beispielsweise einen Hydraulikzylinder.
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Eine Balgdichtung 123 ist einerseits an einem mit der Stuerstange
120 fest verbundenen und andererseits an einem mit dem Ventilgehäuse lol fest verbundenen
Png befestigt und sichert damit die Abdichtung nach außen.
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Die Betätingsspindel 1o9 umfaßt an ihrem unteren Teil einen Sockel
125, verlängert um einen Führungszapfen 126, sowie an ihrem oberen Teil zwei einander
gegenüberliegende seitliche Führungslappen 127, die an die Spindel 1o9 beideseits
deren Achse angeschweißt sind.
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Der Führungszapfen 126 ist gleitbeweglich in einer Bohrung 128 aufgenommen,
die in dem Basisteil 106 in der Achse des Schwenkarmes 105 vorgeshehen ist und in
ein Fenster 129 mündet, das das Basisteil beidseits durchsetzt senkrehcht zu seiner
Achse.
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Die Bohrung 128 enthält Ringe aus reibungsminderndem Metall 130, die
nahe den Bohrungsenden angeordnet sind für die Führung des Zapfens 126 zwecks Erleichterung
von dessen Schiebebewegung.
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Auf den Führungszapfen 126 sind elastische Spreizmittel aufgefädelt,
wie eine Druckfeder oder eine Schicht von Federscheiben, die an dem Sockel 125 anliegen.
Diese Mittel können sich nach der Montage in einer Ausnehmung 132 befinden, die
an der Mündung der Bohrung 128 in dem Basisteil 106 eingearbeitet ist, so daß sie
die Tendenz haben, das letztere von dem Sockel 125 wegzudrücken. Die Führung des
Zapfens 126 an seinem oberen Teil wird erzielt durch die einander gegenüberliegenden
Führungslappen 127, die aufgenommen sind in parallelen Nuten 133, welche in die
seitlichen Vorsprünge 107 eingearbeitet sind.
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Diese Nuten sind einander zugekehrt und erstrecken sich parallel zur
Achse des Schwenkarms 105, womit sie die Führung wie auch das Verschieben der Lappen
127 und der Spindel lo9 längs dieser Achse ermöglichen.
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Jeder seitliche Vorsprung 107 des Schwenkarms 105 trägt an seinem
freien Ende zwei Führungsrollen 134, drehbeweglich um Zapfen 135, welche auf die
Schwenkachse 108 des Schwenkarms 105 zu gerichtet sind und sich senkrehct zur dieser
erstecken.
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Die Führungsrollen jedes Fortsatzes sind symmetrisch zu der Schwenkebene
der Achse des Armes 105 (Ebene der Fi. 6) angeordnet. Jedes Paar von Führungsrollen
134, das auf derselben Seite relativ zur Schwenkebene sitzt, rollt auf einer zugeordneten
Rollbahn 136 ab, die einstückig mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist. Diese Rollbahn
hat kreisförmigen Verlauf mit dem Zentrum in der Schwenkachse des Schwenkarmes und
die beiden einander gegenüberliegenden Laufbahnen, die einander zugekehrt sind,
führen die Verschlußanordnung auf der kreisförmigen Bahn bei der öffnung.
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Das Verschlußsystem ist äquivalent dem in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen. Vier kurze Lenker 137 sind paarweise symmetrisch schwenkbeweglich
an den Sockel 125 der
Betätigungsspindel 1o9 angelenkt, und zwar
um Schwenkachsen 138, getragen von dem Sockel. Diese kurzen Lenker sind schwenkbeweglich
um Achsen 139 an 3asisstücken 140 angelenkt, die jeweils auf der Rückseite eines
Verschlußgliedes 104 angeordnet sind. Jedes Basisteil 140 eines Verschlußgliedes
ist außerdem verbunden mit einem Auge 141 des Basisteils 106 üLer einen langen Lenker
142, der schwen.-kbeweglich ist um eine zugeordnete gemeinsame Achse 139, sowie
um eine Achse 143, getragen von einem Auge 141 des basisteils 106, wobei jedes Gelenksystem,
das einer Verschlußglied zugeordnet ist, von zwei kurzen Lenkern 137 und eine langen
Lenker 142 gebildet wird, und eine Kniegelenkanordnung bildet, mittels der das Verschlußglied
mit dem Basisteil des Schwenkarms und mit dem Sockel der Betätigungsspindel verbunden
wird.
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starr erkennt, daß Anschlagblöcke 144 vorgesehen sind, die auf den
Seiten der Fortsätze 1Q7 gegenüber den Verschlußgliedertl angeordnet sind. Die Anschlaaflächen
145 dieser Blöcke haben den gleichen Abstand von der rittelebene der Verschlußanordnung
parallel zu den Verschlußgliedern, wie die Vorderflächen 146 der Augen 141 des Basisteils
1o6 derart, daß bei zurückgezogenen Verschlußgliedern dieses sich an die Flächen
145 und 146 anlegen, so daß sie parallel bleiben zur Schwenkebene der Achse des
S chwenkarr.s 105.
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Diese Ausführungsform des Ventils arbeitet wie folgt.
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In der Schließposition (Fig. 3 und 6) steht die Achse der Betätigungsspindel
109, welche auch die Achse des Schazenkarms 105 ist, ausgefluchtet mit der Achse
des Kolbens llo der Verschließanordnung 111, die einen Druck P am Ende der Spindel
lo9 ausübt derart, daß die elastischen Spreizmittel 131 komprimiert werden und die
Kniestückanordnungen, welche die Verschlußglieder 104 tragen, aufgespreizt werden,
so daß jene gegen ihre zugeordneten Sitze gepreßt werden und damit die Flansche
102 verschließen.
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Die Ausfluchtung der Achsen von Schwenkarm 105 und Kolben llo entsprechen
der Zentrierung der Verschlußglieder relativ zu den Ventilsitzen in den Flanschen.
Man erhält diese Ausfluchtung mittels eines (nicht dargestellten) Anschlages, der
den Schwenkarm 105 in seiner Bewegung abfängt und ihn an der gewünschten Stelle
positioniert. Dieser Anschlag kann einstellbar ausgebildet sein, um die Schließposition
der Verschlußanordnung zu modifizieren, falls dies gewünscht ist. Wenn die Verschließanordnung
diese Position einnimmt, befindet sich die Manschette 117 der Schwenksteuerstange
in der unteren Position, wie in Fig. 1 erkennbar.
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Um das Ventil zu öffnen, geht man vor wie folgt.
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Der Kolben 110 der Verschließvorrichtung 111 wird zurückgezogen,
was die Verschiebung der Betätigungsspindel 1o9 zwischen den seitlichen Fortsätzen
107 des Schwenkarms 105 ermöglicht, dessen Basisteil 106 sich vom Sockel 125 abspreizt
unter der Wirkung der elastischen Abspreizmittel 131, die sich dabei ausdehnen.
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Der Abstand zwischen den Schwenkachsen 138 und 143 vergrößert sich,
die Knieanordnung, gebildet aus den Lenkern 137 und 142 öffnet sich, was zum Zurückziehen
der Achsen 139 führt, und damit auch zum Zurückziehen der Verschlußglieder 104,
die sich von ihren Ventilsitzen lösen und in Anschlag gelangen an den entsprechenden
Flächen 145 und 146 des Anschlagstücks 144 bzw. der Augen 141. In dieser Position
sind die Verschlußglieder von den Sitzen abgehoben und die Verschlußanordnung kann
verschwenkt werden, um den Fluiddurchlaß freizumachen.
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Die Schwenksteuerstange 120 ist demgemäß versetzbar längs ihrer Achse
in Richtung nach außen bezogen auf das Ventilgehäuse, wobei sie die Schwenksteuerstange
118 und die Manschette 117 mitnimst,dtt der ersteren fest verbunden ist. Der Lenker
114
hebt sich und übt ein Drehmoment auf den Schwenkarm 105 aus,
der im Gegenuhrzeigersinn um seine Lagerachse 108 verdreht wird, bis die Manschette
117 an dem Lager 122 anschlägt, was die Drehung der Verschlußanordnung begrenzt,
wobei deren Verschlußglieder eine Position einnehmen, die gestrichelt in Fig. 5
angedeutet ist, wobei der Fluiddurchlaß quer durch das Ventil vollständig freigemacht
wird. Unter der Annahme, daß das Fluid in dem stromaufwärts liegenden Flansch unter
einem Druck steht, der höher ist als der Druck im Ventilgehäuse, wird das entsprechende
Verschlußglied einer kraft ausgesetzt, die auf den Schwenkarm 105 uebertragen wird
und abgefangen wird von den Führungsrollen 134 und den Laufbahnen 136, welche die
letzteren bei der Drehung der Verschlußanordnung führen.
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Das Schließen erfolgt in gleicher Weise in umgekehrter Reihenfolge,
d.h., daß die Stange 120 wieder eingeschoben wird mittels irgendeines geeigdnten
äußeren Mittels, wie eines Hydraulikzylinders, wobei sich die Manschette 117 dem
Lager 121 nähert und der Lenker 114 das Ende des Basisteils 106 des Schwenkarms
zurückdrückt, so daß der Sclienkarm um seine Lagerachse 108 im Uhrzeigersinne verschwenkt
wird. Wenn der Schwenkarm anschlägt derart, daß die Verschlußglieder 104 in Ausfluchtung
mit ihren Ventilsitzen positioniert sind, ist der Kolben 110 der Vers chlußbetätigungs
einrichtung 111 in Ausfluchtung mit der Beiiigungsspindel 1o9 und drückt diese in
Richtung auf das Basisteil 106 des Schwenkarms. Dies hat zur Folge, daß die Gelenke
138 und 143 der Kniestückanordnungen sich einander nähern und die Achsen 139 von
der Mittelebene des Schwenkarmes weggespreizt werden, bis die Verschlußglieder 104
in Kontakt mit den zugeordneten Ventilsitzen der Flansche 102 gelangen und diese
verschließen, wobei der Druck P, ausgeübt auf den Kolben llo, solange aufrecht erhalten
w bleibt, wie das Ventil verschlossen ist.
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Es versteht sich, daß auch diese Ausführungsfrorm nur als Beispiel
beschrieben wurde, und daß zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können. Beispielsweise
kann man, um die Verschlußanordnung schwenkbeweglich zu machen, auch das Basisteil
106 und die Achse 108 fest miteinander verbinden, und die letztere antreiben, beispielsweise
mittels eines Schaltmotors, was die im Ausführungsbeispiel beschriebene Gestängeanordnung
überflüssig macht.
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Falls es darüber hinaus unerwünscht it, die Steuerungen für das Verschließen
und für das Verschwenken voneinander zu trennen, kann man auch das Steuergestänge
(Stange 120, Achse 118 und Lenker 114) beibehalten und die Vorrichtung 111 durch
einen Hebel ersetzen, der auf dem Ventilgehäuse an einem Ende schwenkbeweglich ist
und am andderen Ende betätigt wird durch die Stange 120, wobei dieser Hebel auf
dem Ende der Betätigungsspindel 1o9 ruht und diese zurückdrückt, bis die Stange
120 sich um eine hinreichende Distanz bewegt hat, um den Schwenkarm in die Schließposition
des Ventils zu verschwenken.
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(Patentansprüche)