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Ventil
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Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem Ventilgehäuse, mit einer
Spindel, die in einen drehbaren Oberteil und in einen durch diesen in axialer Richtung
verstellbaren Unterteil unterteilt ist, und mit einen durch den Unterteil betätigten
Schließteil.
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Es ist bekannt, eine Drehbewegung des Spindel-Oberteils mit Hilfe
eines Spindelgewindes in eine Axialbewegung des Spindel-Unterteils umzusetzen, so
daß diese Axialbewegung dazu dienen kann, den Schließteil gegen den Ventilsitz zu
drücken oder von diesem abzuheben.
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Es wird oft als nachteilig empfunden, daß ein größere Anzahl vom Umdrehungen
des Spindel-Oberteils erforderlich ist, bis der zur Betätigung des Schließteils
erforderliche axiale llub zwischen Öffnungsstellung und Schließstellung des Ventils
erreicht werden kann.
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Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe sugrunde, ein Ventil
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß zur Errzielung des erfordelichen
Schließteilhubes ein flaglichst kleiner Drahweg des Oberteils ausreichend ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die Unterseite des Oberteils und die Oberseite des terteils als Schrägflächen ausgebildet
sind, deren Neigungswinkel gegenüber einer zur Spindelachse radialen Ebene kleiner
als 12° ist, daß der Unterteils gegenüber den Vertilgehäuse drehfest gefürt ist
und daß der Unterteil und der Oberteil in axialer Richtung durch Federkraft zusammengehalten
sind.
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Bei einer derartigen Ausführung des Ventils braucht der Oberteil der
Spindel odar ein mit diesem verbundener Betätigungsgriff nur um 1800 gedreht zu
werden, um den Schließteil zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung
su verstellen. Während in der einen Endstellung der drehbare Oberteil mit seiner
größten axialen Erstreckung auf der flachsten Stelle des Unterteils aufliegt und
sich der Umfangsbereich mit der geringsten axialen Erstreckung mit den höchsten
Umfangsbereich des Unterteils deckt, was der Öffnungsstellung entspricht,
liegen
in Schließstellung der in axialer Richtung längste Umfangsbereich des Oberteils
mit demselben Bereich des Schließteils übereinander. Aufgrund des unter 12° liegenden
Winkelbereiches ist Selbsthemmung vorhanden. Der Oberteil und der Unterteil der
Spindel werden in jeder Stellung durch Federkraft zusammengehalten.
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Das vorgeschlagen. Ventil zeichnet sich nicht nur durch den klein
Drehweg des Oberteils bzw. des Betätigungsgriffes aus, sondern es ist auch in der
Herstellung billig und einfach, zumal des meist verhältnismäßig aufwendige Spindelgewinde
entfällt. Da an den Schrlgflächen nur sehr geringe spezifische Flächenbelastungen
auftreten, ergibt sich weiterhin als besonderer Vorteil, daß in keines Fall ein
Fressen der gegeneinander bewegten Teile auftreten kann, wie es bei einem Spindelgewinde
noch möglich war.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
terteil einen diesen diametral durchsetzenden Zapfen oder Bolzen aufweist, dessen
Inden den Ulfang des Unterteils überragen und in im Ventilgehäuse befindliche axiale
Führungsnuten eingreifen. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise bei gleichzeitiger
axialer Führung eine Drehbewegung des Unterteils sperren. Die Verwendung eines Zapfens
oder Bolzens ist zusätzlich aber auch dann von Vorteil,
wenn zum
Zusammenhalten von Oberteil und Unterteil eine Zugfeder dient, die mit ihrem einen
Ende im Oberteil gehalten iot, während das andere Ende der Zugfeder vorzugsweise
mit dem Zapfen oder Bolzen verbunden werden kann.
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Weiterhin wird neneurungsgemäß vorgeschlagen, da in dem Oberteil der
Spindel eine gegenüber diesem drehbaren Hülse gelagert ist, mit der du obere Ende
der Zugfeder verbunden ist, und daß die Hülse in axialer Richtung durch Kugeln gehalten
ist, die teils in die Hülse und teils in dan Oberteil eingreifen. Hierdurch wird
eine auch gegenöber dem Oberteil dreh freie Aufhängung fUr die Zugfeder geschaffen,
während gleichzeitig durch die Verwendung von Kugeln die Reibung weitgehend herabgesetzt
wird.
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In diesem Zusammenhang ist es ferner günstig, wenn die Kugeln in einem
umlaufenden Ringraum von insgesamt kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind, der
teils aus einer halbkreisförmigen Nut in der Hülse und teils aus einer halbkreisförmigen
Nut an der Innenseite des Ventilgehäuses gebildet ist, und wenn in diesen Ringraum
eine den Oberteil durchsetzende Tangenti albohrung mündet. Letztere bietet eine
einfache Möglichkeit zum Einftihren der Kugeln in den Ringraum.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Brfindung kann die Tangentialbohrung
nach außen hin durch eine in den Oberteil eingelassene Ringdichtung verschlossen
sein, di. gleichzeitig eine Abdichtung zwischen dem Oberteil und dem Ventilgehäuse
bewirkt.
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Um die Reibung zwischen dem Oberteil und dem unterteil herabzusetzen
und ein gutes Gleiten der Schragflachen aneinander zu gewährleisten, können Oberteil
und Unterteil aus unterschiedlichen Materialien, z.B. Stahl und Sunststoff, hergestellt
sein.
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Nachfolgand wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt ein Ventil im Schnitt.
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Dz Ventil hat als Schließteil eine Membran lo, die den Durchfluß durch
einen Ventilkörper 11 sperrt, sofern sie an einen Sitz 12 angepreßt wird. Die Membran
10 ist zwischen dem Ventilkörper 11 und einem Ventilgehluse 13 eingespannt.
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Innerhalb des Ventilgehäuses 10 ist eine Spindel angeordnet, die sich
aus einem Oberteil 14 und einem Unterteil 15 zusammensetzt. Der Oberteil 14 ragt
aw dem Ventilgehäuse 13
heraus und kann mit einem hier nicht dargestellten
Betätigungsgriff versehen werden. Der Oberteil 14 ist innerhalb des Ventilgehäuses
13 drehbar angeordnet und mittels einer eingelassenen Ringdichtung 16 abgedichtet.
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In axialer Richtung stUtzt sich der Oberteil 14 mittels einer Schulter
17 gegenüber einem entsprechend ausgebildeten Teil des Ventilgehäuses 13 ab, und
zwar über eine flache Lagerscheibe 18.
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Der Oberteil 14 hat an seiner Unterseite eine Schrägfläche 19, die
in der in der Zeichnung dargestellten Endstellung auf einer Schrägfläche 20 des
Unterteils 15 aufliegt. Letzterer wird von einer Schraube 21 diametral durchsetzt,
die mit ihren Enden Uber den Umfang des Unterteils 15 herausragt und in Führungsnuten
22 eingreift, die an der Innenseite des Ventilgehäuses 13 ausgebildet sind und sich
in axialer Richtung erstrecken. Der Unterteil 15 ist mit einer Aussparung 23 versehen,
deren unterer Rand von einem zur Membran lo gehörenden Xopfstttck 24 Ubergriffen
wird.
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In den Oberteil 14 ist eine Hülse 25 eingesetzt, die eine von unten
offene Sackbohrung 26 aufweist. Letztere wird diametral von einem Stift 27 durchsetzt.
An diesem und an der Schraube 21 sind die beiden Enden einer Zugfeder 28 befestigt,
die den Oberteil 14 und den Unterteil 15 zusammenhält.
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Die Hülse 25 hat eine um ihren äußeren Umfgang verlaufende Ringnut
29 von halbkreisförmigem Querschnitt, Eine entsprechende Ringnut 30 befindet sich
auf gleicher Hohe an der Innenwand des Oberteils 14. Durch die beiden Ringnuten
29 und 30 wird ein Ringraum gebildet, in dan Kugeln 31 eigeführt werden können und
zwar Uber eine Bohrung 32, die als Tangentialbohrung angelget ist und denOberteil
14 so durchsetzt, daß sie tangential in den Ringraum mündet. Der Eingang dieser
Bohrung 32 wird nach dem Einfuhren der Kugeln 31 durch die Ringdichtung 16 verschlossen.
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Die Hülse ist somit gegenüber dem Oberteil 14 drehfrei gelagert und
gleichzeitig auch in axialer Richtung gesichert.
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Bei einer Betätigung des Ventils dreht sich also nur der Oberteil
14, während der Unterteil 15 durch die Schraube 21 drehfest fixiert ist und die
Hülse 25 eine Drehbewegung allenfalls nur in eines solchen Maße mitmacht, wie er
sich durch die Reibung zwischen Hülse 25 und Oberteil 14 einerseits und die über
die Zugfeder 28 ausgeübte Haltewirkung andererseits ergibt.
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Bei einer Drehung des Oberteils 14 gleiten die Schrägfllchen 19 und
20 aufeinander. Mach Beendigung einer Drehbewegung von 1800 befindet sich der Umfangsbereich
33 des Oberteils 14
über dem Umfgangsbereich 34 des Unterteils
15, wobei letzterer soweit nach unten bewegt ist, daß die Membran 10 auf dem Sitz
12 auf liegt. Da die Neigung der Schrägflächen 19 und 20 gegenüber einer radialen
Mittelebene kleiner als 120 ist - sie beträgt im vorliegenden Fall etwa 80 liegt
Selbsthemmung vor. Die Zugfeder 28 oder der von der Membran 10 her ausgeübte Druck
des an das Ventil angeschlossenen Mediums kann eine Rückstellung also nicht bewirken.
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Das beschriebene Ventil ist insbesondere fdr kleinere Nennweiten des
Strömungsquerschnitts anwendbar. Die Membran 10 kann aber auch durch andere Schließteile
ersetzt werden, wenn der Ventilsitz entsprechend ausgebildet ist. Es wird im übrigen
von Fragen der Fertigung abhängen, ob der Oberteil 14 aus Kunststoff und der Unterteil
15 aus einem geeigneten Metall oder umgekehrt hergestellt werden.