DE2828223A1

DE2828223A1 - Drehkegelventil

Info

Publication number: DE2828223A1
Application number: DE19782828223
Authority: DE
Inventors: James V Davidson
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-01-04
Also published as: FR2396227B1; JPS5414019A; JPS5828470B2; GB2000574B; DE2828223C2; CA1087590A; FR2396227A1; GB2000574A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehkegelventil nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf solche Ventile, bei denen der Schließkörper um eine Achse rotiert, die senkrecht zu der Achse des Ventilsitzes verläuft und gegenüber dieser versetzt ist. Der Schließkörper wird durch einen Ventilantrieb angetrieben, der auf Grund bestimmter Werte eines Steuersignales eine bestimmte Stellung des Schließkörpers und somit einen bestimmten Durchfluß des Drehkegelventils bewirkt.

Bei bekannten Ventilen dieser Art wird der Schließkörper von einer Stützeinrichtung getragen, die ihrerseits mit einer Welle in Antriebsverbindung steht. Die Welle wird durch den Ventilantrieb um die erwähnte Rotationsachse gedreht, um den Schließkörper in eine gewünschte Stellung zu bringen. Diese Stellung entspricht dem bestehenden Wert des Steuersignales, beispielsweise einem steuernden Luftdruck, der dem Ventilantrieb zugeführt wird. Hierbei soll jedes solches Steuersignal eine entsprechende eindeutige Stellung des Schließkörpers und somit eine entsprechende geforderte Durchflußmenge des Fluides erzeugen. Ein typisches Beispiel eines solchen Ventils ist in der US-PS 3 963 211 dargestellt und beschrieben, und ein typisches Beispiel für einen entsprechenden Ventilantrieb kann der US-PS 3 985 entnommen werden.

Im Hinblick auf die bekannten Ventile hat es sich in der Praxis herausgestellt, daß der Ventilantrieb seine eindeutige Steuerfunktion hinsichtlich der Position des Schließkörpers für Stellungen desselben verliert, die in einem sogenannten unstabilen Steuerbereich liegen, der sich zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung des Ventils befindet. Der Ort dieses unstabilen Bereiches hinsichtlich der Schließkörperbewegung variiert je nach der Ventilausführung

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und wird gewöhnlich durch die Drehstellung des Schließkörpers in Winkeigraden, ausgehend von der Schließstellung, angegeben.

Wenn der Schließkörper in den unstabilen Bereich bewegt wird, so kann er mehr als eine Stellung bei einem bestimmten Wert des dem Antrieb zugeführten Luftdruckes einnehmen. Demzufolge ist für Stellungen des Schließkörpers in diesem Bereich die Schließkörperposition nicht länger eindeutig dem Wert des steuernden Luftdruckes zugeordnet, so daß die Schließkörperposition und somit der Grad der Ventilöffnung nicht länger steuerbar sind. Dies ist auf die bistabile Natur einer Drehkraft zurückzuführen, die das fließende Fluid an dem Schließkörper hervorruft und auf die Welle ausübt, wobei diese Kraft in einer sogenannten kritischen Position des Schließkörpers durch ein Minimum verläuft und das Minimum inmitten des unstabilen Bereiches liegt.

Da die Steuerung der Schließkörperposition durch den Antrieb in dem unstabilen Bereich nicht eindeutig möglich ist, ist es bei bekannten Ventilen bisher erforderlich gewesen, das Ausmaß der Ventilöffnung so zu beschränken, daß der Schließkörper den entsprechenden unstabilen Bereich nicht erreicht. Üblicherweise möchte man jedoch jedes Ventil so weit aufsteuern können, daß die volle Durchflußkapazität erreicht wird.

In der Vergangenheit ist bereits vorgeschlagen worden, die eingangs erwähnte Wirkung bekannter Ventile dadurch zu mildern, daß man die Kraft der dem steuernden Luftdruck entgegenwirkenden Feder des Ventilantriebs vergrößert. Hierdurch könnte der unstabile Bereich des Ventils etwas in Richtung auf eine größere Ventilöffnung verschoben werden. Andererseits führt jedoch diese Maßnahme zu einem erhöhten Kraftaufwand, den der Ventilantrieb entgegen der Federkraft ausüben muß, wodurch die Abmessungen des Ventilantriebs und dessen Kosten vergrößert werden.

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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehkegelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es über einen weiten Öffnungsbereich stabil regelbar ist und eine hohe Durchflußkapazität aufweist, wobei diese Durchflußkapazität nicht nur auf die erzielbare üffnungsstellung, sondern auch auf die konstruktive Ausgestaltung des Schließkörpers und seiner Lagerung zurückzuführen ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Das erfindungsgemäße Drehkegelventil weist einen mit der Stützeinrichtung für den Schließkörper verbundenen Flügel auf. Dieser Flügel ist so angeordnet und weist eine solche Form auf, daß er eine Drehkraft auf die Welle des Schließkörpers bei einem fließenden Fluid erzeugt. Diese Drehkraft wirkt mit der zuvor erwähnten durch den Schließkörper erzeugten Kraft zusammen und verschiebt den unstabilen Bereich weiter von der Schließstellung des Ventils hinweg, wodurch der Bereich der steuerbaren Schlxeßkörperstellungan erweitert wird. Darüber hinaus stört der Flügel bei Erfüllung der beabsichtigten Funktion den Fluiddurchfluß nur minimal.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1,2 und 3 entsprechende Ansichten von vorne, oben und von der Seite hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei es sich teilweise um Schnittansichten handelt und der Schließkörper sich in seiner Schließstellung befindet;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines

typischen druckluftbetriebensn Ventilantriebs für die Bewegung des Schließkörpers des Ventils gemäß den Fig. 1 bis 3;

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Fig. 5 eine Seitenansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 3, jedoch mit dem Schließkörper in der geöffneten Stellung; und

Fig. 6 eine Reihe von Diagrammen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Ventils bei Steuerung durch den gezeigten Ventilantrieb.

Gemäß den Figuren 1 bis 3 v/eist das Ventil ein Gehäuse 1 auf, welches einen Fluid-Durchflußweg 3 definiert. Ein Sitz 5 ist innerhalb des Gehäuses 1 befestigt, wobei seine Achse im v/esentlichen mit der Achse des Fluid-Durchflußweges 3 zusammenfällt. Die Befestigung des Sitzes erfolgt über einen Spannring 7. Gemäß den Figuren 1 und 3 weist der Ventilsitz 5 eine hohlzylindrische Form auf, wobei ein Endteil so geformt ist, daß er einen ringförmigen Stützteil 9 bildet, und der gegenüberliegende Endteil so geformt ist, daß er einen starren ringförmigen Sitzteil Π bildet. Die beiden Teile 9 und 11 sind über einen ringförmigen nachgiebigen Verbindungstell 13 miteinander verbunden. Der Spannring 7 sichert den Sitz 5 innerhalb des Gehäuses 1, indem er den Stützteil 9 gegen eine in dem Gehäuse 1 gebildete Schulter 15 andrückt.

Die Schließeinrichtung 17 des Ventils umfaßt einen Schließkörper 19, sov7ie diesen tragende Stützeinrichtungen 21 und Die Stützeinrichtung 21 besteht aus einem Ringteil 25, der mit dem Schließkörper 19 über einen Arm 27 verbunden ist. In gleicher Weise umfaßt die Stützeinrichtung 23 einen Ringteil 29 und einen hrm 31, der den Ringteil 29 mit dem Schließkörper 19 verbindet. Der Ringteil 25 ist auf einem Wellenstummel 33 gelagert und kann auf diesem rotieren, wobei der Wellenstummel 33 in einer Bohrung 35 des Gehäuses 1 befestigt ist. Eine Ringscheibe 37 umgibt den Wellenstummel 33 und hält den Ringteil im Abstand von der Innenwand des Gehäuses 1.

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Der Ringteil 29 sitzt auf dem Ende einer Welle 39 und ist über einen Keil 41 mit dieser verkeilt, was in Fig. 3 ersichtlich ist. Die Welle 39 ist in einer Hülse 43 rotierbar gelagert, wobei die Hülse 43 in eine Bohrung des Gehäuses 1 eingesetzt ist. Die Welle 39 rotiert um eina Achse, die mit der Achse des Wellenstummels 33 zusammenfällt und die senkrecht zu der Achse des Ventilsitzes 5 gerichtet und gegenüber dieser versetzt ist.

Ein Flügelglied 45 ist zwischen den Stützeinrichtungen 21 und 23 befestigte Insbesondere umfaßt das Flügelglied 45 einen Flügelteil 47, der an einem Ende in einem Verbindungsteil 49 endet, welcher mit dem Ringteil 25 befestigt ist. Das gegenüberliegende Ende des Flügelteiles 47 endet in einem Verbindungsteil 51, der mit dem Ringteil 29 befestigt ist. Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Flügel 47 innerhalb des Durchflußweges 3 angeordnet und weist die Bauform einer Traverse auf, deren Längsachse sich zwischen den Teilen 49 und 51 und senkrecht zu der Achse des Durchflußweges 3 erstreckt. Wie ebenfalls am besten der Fig. 3 entnommen v/erden kann, besitzt der Flügel 47 einen Querschnitt in Form eines Ovales bzw. einer flachen Raute mit abgerundeten Ecken.

Der Ventilantrieb gemäß Fig. 4 dient dem Antrieb der Welle 39 des Ventils gemäß den Fig. 1 bis 3, um die Stellung des Schließkörpers 19 gemäß dem Wert eines dem Ventilantrieb zugeführten steuernden Luftdruckes zu verändern. Zu diesem Zweck erstrecken sich die Welle 39 und die Hülse 43 von dem Ventilgehäuse 1 in ein Gehäuse 53 des Ventilantriebs, wobei ein Teil des Gehäuses 1, der die Hülse 43 und die Welle 39 umschließt, mit der Außenwand des Gehäuses 53 verbunden sind, was aus Fig. 4 hervorgeht.

Außer dem Gehäuse 53 umfaßt der Ventilantrieb gemäß' Fig. 4 ein Membrangehäuse 55, das eine Membran 57 enthält. Die Membran ist mit dem oberen Ende einer Stange 59 befestigt, wobei diese Stange am unteren Ende einen Schlitz 61 aufweist. Ein Ende

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eines Hebels 63 greift in den Schlitz 61 ein und ist mit der Stange 59 gelenkig verbunden. Das andere Ende des Hebelarmes 63 ist mit dem Ende der Welle 39 befestigt, das sich in das Gehäuse 53 erstreckt. Der Aufbau ist so getroffen, daß eine Abwärtsbewegung der Stange 59 den Arm 63 ebenfalls abwärts bewegt und hierdurch eine Rotation der XVeile 39 im Gegenuhrzeigersinn hervorruft, wenn man von rechts von dem Ventilantrieb zu dem Ventil schaut. Diese Betrachtungsrichtung sei nachstehend einfach als "in Richtung auf das Ventil" bezeichnet.

Die obere Wand des Membrangehäuses 55 ist mit einem Schraubanschluß 65 versehen, der mit einer Fluidkammer in Verbindung steht, die zwischen der oberen Wand und der Oberfläche der Membran 57 gebildet wird. Der Schraubanschluß 65 dient dem Anschluß einer. Luftleitung, über die dem Ventilantrieb der steuernde Luftdruck zugeführt wird. Die Größe des Luftdruckes legt die Stellung des Schließkörpers und somit den Öffnungsgrad des Ventils fest. Eine Feder 67 wirkt nach oben auf die ünterflache der Membran 57 ein, wobei deren Kraft der durch den steuernden Luftdruck auf die Membran ausgeübten Kraft entgegengesetzt ist.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ventil wird durch den Ventilantrieb 4 geschlossen, wenn der zugeführte Steuerluftdruck eine bestimmte Größe aufweist. Demzufolge wird bei einem bestimmten Maximalwert, der für das Schließen des Ventils ausreichend ist, die Membran 57 gegen die Wirkung der Feder 67 in ihre unterste Stellung bewegt. Bei dieser Stellung der Membran 57 nehmen die Stange 59 und der Arm 63 ebenfalls ihre unterste Stellung ein und die Welle 39 ist betrachtet in Richtung auf das Ventil - am weitesten im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Bei dieser Drehstellung der Welle 39 nimmt der Schließkörper 19 gemäß den Fig. 1 bis 3 eine Stellung ein, in der das Ventil geschlossen ist.

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Wenn der steuernde Luftdruck allmählich abnimmt _r so stößt die Feder 67 entsprechend die Membran 57/ die Stange 59 und den Arm 63 nach oben, wodurch die Welle 39 - betrachtet in Richtung auf das Ventil - im Uhrzeigersinn gedreht wird. Hierdurch wird der Schließkörper 19 entsprechend im Uhrzeigersinn gedreht und bewegt sich aus seiner Schließstellung gemäß den Fig. 1 bis 3 in seine geöffnete Stellung gemäß Fig. 5. Fig. 5 zeigt den Schließkörper 19 in einer geöffneten Stellung, die hinsichtlich des dargestellten Ventils der größten Ventil-Öffnung entspricht. Wenn der Schließkörper 19 die in Fig. 5 dargestellte Position einnimmt, so kann angenommen werden, daß die Komponenten des Ventilantriebs die entsprechenden in Fig. 4 dargestellten Positionen einnehmen. Bei dieser Öffnungsstellung des Schließkörpers 19 erstreckt sich die Querabmessung des Flügels 47 im wesentlichen längs des Flußweges 3, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht.

Die Art und Weise, in der durch die zuvor beschriebene Ventilkonstruktion gegenüber bislang bekannten Konstruktionen ein bedeutend größerer Bereich steuerbarer Schließkörperstellungen erzielt werden kann, sei nunmehr beschrieben. Hierbei sei auf die Kurven gemäß Fig. 6 Bezug genommen. In diesem Zusammenhang sei angenommen, daß das Ventil in üblicher Weise in einer fluidführenden Leitung angeordnet ist, wobei das Fluid den Schließkörper vom Sitz her kommend anströmt, wie dies durch die Pfeile gemäß Fig. 5 angedeutet ist. Es sei ferner angenommen, daß ein steuernder Luftdruck dem Anschluß 65 des Antriebs zugeführt wird und daß die Stellungen des Schließkörpers 19 und somit der Grad der Ventilöffnung und die das Ventil durchfließende Fluidmenge durch den Wert dieses Luftdruckes vorgegeben werden.

In der folgenden Beschreibung seien der Welle 39 im Öffnungssinn des Ventils bzw. im Uhrzeigersinn zugeführte Drehkräfte einfach als Öffnungskräfte bezeichnet und die entgegengesetzten Kräfte als Schließkräfte. Ferner sei die Wirkungsweise des Ventils zunächst so beschrieben, als sei das Flügelglied 45

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in dem Ventil nicht vorhanden, so daß sich das Ventil als herkömmliches Ventil darstellt und den zuvor beschriebenen unerwünscht eingeschränkten Steuerbereich aufweist. Im nachfolgenden sei sodann die überlegene Wirkungsweise des mit dem Flügelglied 45 ausgestatteten Ventils beschrieben.

Co betrachtet umfassen bei der angenommenen typischen Situation die Kurven der Fig. 6 die gestrichelten Kurven 69, 71 und 73, die die bei Abwesenheit des Flügelgliedes 45 erhaltene Schließkörper-Positionssteuerung veranschaulichen. Fig. 6 umfaßt ferner die ausgezogenen Kurven 75, 77 und 79, die bei Anwesenheit des FiügelgliedeK 45, die den Kurven 69, 71 und 73 entsprechenden Bezielttingen darstellen. Die Fig. 6 umfaßt ferner eine Kurve 81 , die sowohl bsi vorhandenem, als auch bei nicht vorhandenem Flügelglied 45 für den Ventilbetrieb maßgebend ist.

Insbesondere zeigt die Kurve 81 die Beziehung zwischen der Stellung des Schließkörpers 19 und dem Viert der durch die Antriebsfeder 67 ausgeübten Öffnungskraft. Die Kurven 69 und 75 zeigen die Beziehung zwischen der Stellung des Schließkörpern 19 und dem Wert der durch das Fluid ausgeübten Öffnungskraft. Im Falle der Kurve 69 resultiert diese Kraft alleine aus dem Schließkörper 19, währenddem im Falle der Kurve 75 diese Kraft aus dem Schließkörper 19 und dem Flügel 47 resultiert. Die Kurven 71 und 77 zeigen die resultierende Öffnungskraft, die durch die Feder 67 und das Fluid ausgeübt wird. Schließlich zeigen die Kurven 73 und 79 die Beziehung zwischen der Stellung des Schließkörpers 19 und der Schließkraft, die durch den steuernden Luftdruck über die Membran 57 ausgeübt wird. Hinsichtlich der Kurven 69 bis 81 wurde die Stellung des Schließkörpers in Drehwinkelgraden, ausgehend von der Ventil-Schließstellung, ausgedrückt, wie dies bei der Beschreibung einer Ventilfunktion üblich ist.

Es sei zunächst bei fehlendem Flügelglied 4 5 angenommen, daß sich der Schließkörper 19 in der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten O°-Stellung befindet, in der das Ventil geschlossen

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ist. Bei dieser Schließkörper stellung liegt der Schließkörper 19 dicht an dem Sitzteil 11 an und das Fluid wird am D.urchfluß durch das Ventil gehindert. Zu diesem Zeitpunkt übt dia Feder 67 eine Öffnungskraft mit einem Wert aus, der durch den Punkt 83 der Kurve 81 veranschaulicht ist, und das Fluid übt eine Öffnungskraft mit einem Wert aus, der durch den Punkt 85 der Kurve 69 veranschaulicht wird. Beide Öffnungskräfte üben eine resultierende Öffnungskraft mit einem Wert aus, der durch den Punkt 87 der Kurve 71 veranschaulicht ist. Die erwähnte geschlossene Stellung des Schließkörpers 19 wird zu diesem Zeitpunkt durch eine Schließkraft mit einem Wert aufrechterhalten, der durch den Punkt 89 der Kurve 73 veranschaulicht ist, wobei dieser Wert eine gleiche aber entgegengesetzte Größe wie der Wert 87 der Kurve 71 aufweist« Die durch die Kurve 73 dargestellten Schließkraftwerte entsprechen jenen Werten, die durch den steuernden Luftdruck erzeugt werden, der dem An9chluß 65 zugeführt wird. Hierbei werden Reibungskräfte vernachlässigt. Die Schließkraftkurve 73 ist daher ein Spiegelbild der öffnungskraftkurve 71.

Es sei nun angenommen, daß der steuernde Luftdruck allmählich vermindert wird, wodurch die Schließkraft allmählich abnimmt. Auf Grund der Wirkung der Feder 67 und durch das auf den Schließkörper 19 einwirkende Fluid, wobei die entsprechenden Kräfte in den Kurven 81 und 69 dargestellt sind., wird die Stellung des Schließkörpers allmählich in Öffnungsrichtung verändert, was die Kurve 73 veranschaulicht. Demzufolge wird der Schließkörper 19 allmählich aus der anfänglich dichtenden Anlage an dem Sitzteil 11 herausbewegt, und es bildet sich ein allmählich anwachsender Fluidstrom, der das Ventil nach oben durchströmt.

Gemäß der Kurve 69 nimmt die Öffnungskraft bzw. die durch das Fluid auf den Schließkörper 19 ausgeübte Kraft allmählich ab, wenn die Schließkörperstellung fortwährend in Öffnungsrichtung verändert wird. Dies geschieht solange, bis eine Schließkörperstellung erreicht ist, in der die Schließkörperkraft durch ein

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Minimum hindurchgeht. Dies tritt im Punkt 91 der Kurve 69 auf. Danach ruft eine weitere Bewegung des Schließkörpers in Öffnungsrichtung ein erneutes Anwachsen der Schließkörperkraft hervor. Dieser Durchgang durch einen Minimalwert gibt der Schließkörperkraft die zuvor erwähnte bistabile Charakteristik, was durch den Minimumwert der Kurve 69 veranschaulicht ist.

Die zuvor erwähnte bistabile Charakteristik der Kurve 69 spiegelt sich natürlich in der resultierenden Kurve 71 für die Öffnungskraft wieder, indem die Kurve 71 in einem kritischen Punkt 93 durch einen entsprechenden Minimalwert verläuft. Dieser kritische Punkt 93 liegt ungefähr bei einer 55°-öffnungsstellung des Ventils. Es wird hierbei ein unstabiler Bereich gebildet, der durch den gestrichelten Abschnitt 95 unter den Kurven 71 und 73 veranschaulicht ist.

Wie zuvor erwähnt, kann der Schließkörper 19 bei Stellungen in dem unstabilen Bereich 95 bei jedem Wert des steuernden Luftdruckes mehr als eine Stellung einnehmen, wie dies die Kurve 73 darstellt. Demzufolge ist bei Schließkörperstellungen in dem Bereich 95 die Schließkörperstellung nicht länger eindeutig dem Wert des steuernden Luftdruckes zugeordnet, und die Steuerung der Schließkörperstellung und des Öffnungsgrades des Ventils geht verloren. Bei dem betrachteten Beispiel ist daher der steuerbare Bereich der Schließkörperstellungen bei einem Punkt 97 zu Ende, der einer Schließkörperstellung von ungefähr 47° entspricht, wobei der Schließkörper 19 nicht über diesen Punkt hinaus geöffnet werden kann, sofern die Steuerung der Schließkörperposition durch den Antrieb aufrechterhalten bleiben soll. Die maximal ausnutzbare Schließkörperöffnung im vorliegenden Beispiel liegt demnach bei ungefähr 47°. Die steuerbare Schließkörperöffnung könnte natürlich bis zu dem Punkt 93 erstreckt werden, der einer 55°-Steilung entspricht, indem ein geeigneter Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Schließkörpers bis zu der 55°-Stellung vorgesehen wird.

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Bei vorhandenem Flügelglied 45 sei erneut angenommen, daß der Schließkörper in der Ausgangslage die O°-Stellung einnimmt, in der gemäß den Fig. 1 bis 3 das Ventil geschlossen ist. Bei dieser Schließkörper stellung übt wie zuvor die Feder 67 eine Öffnungskraft mit einem Wert aus, der durch den Punkt 83 der Kurve 81 veranschaulicht ist. Ebenso übt wiederum das Fluid eine öffnungskraft mit einem Wert aus, der durch den Punkt 85 veranschaulicht ist, welcher beiden Kurven 69 und 75 gemeinsam ist. Diese beiden öffnungskräfte setzen sich zu einer resultierenden Öffnungskraft mit einem Wert zusammen, der erneut durch den Punkt 87 veranschaulicht ist, welcher den beiden Kurven 71 und 77 gemeinsam ist. Erneut wird zu diesem Zeitpunkt die erwähnte Schließstellung des Schließkörpers 19 durch eine Schließkraft mit einem Wert aufrechterhalten, der durch den Punkt 89 veranschaulicht ist, welcher beiden Kurven 73 und 79 gemeinsam ist. Wie im Falle der Kurven 73 und 71 ist die Kurve 79 ein Spiegelbild der Kurve 77.

Es sei nun angenommen, daß der steuernde Luftdruck allmählich reduziert wird, wodurch die Schließkraft allmählich abnimmt und die Schließkörperstellung gemäß der Kurve 79 allmählich in Öffnungsrichtung verändert wird. Infolgedessen wird der Schließkörper 19 erneut allmählich aus seiner dichtenden Anlage an dem Sitzteil 11 in Richtung auf die Offenstellung gemäß Fig. 5 herausbewegt, wodurch der Fluidstrom allmählich anwächst und das Ventil nach oben durchströmt.

Gemäß der Kurve 75 nimmt die durch das Fluid erzeugte öffnungskraft erneut allmählich ab, wenn die Schließkörperstellung allmählich in Öffnungsrichtung fortschreitet. Die durch das Fluid erzeugte Kraft umfaßt nun jedoch die durch den Flügel 47 erzeugte Öffnungskraft, wodurch gemäß der Kurve 75 diese Kraft nicht länger durch ein Minimum in dem betrachteten Bereich der Schließkörperposition verläuft, sondern weiterhin allmählich bis zu dem Punkt 99 abnimmt, in dem die Kurve 75 die Nullachse durchschreitet.

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Das in der Kurve 75 fehlende Minimum der Kurve 69 führt dazu, daß die Kurve 77 für die Öffnungskraft die Nullachse in einem Punkt 101 erreicht, ohne daß irgendein Minimum oder eine bistabile Charakteristik aufgetreten wäre» Demzufolge gibt es keinen unstabilen Bereich hinsichtlich der öffnungs- und Schließkräfte bei einem steuerbaren Schließkörper-Stellungsbereich/ der sich bis zu ungefähr 75° erstreckt. Der maximal verwendbare Öffnungsbereich des Schließkörpers beim Vorhandensein des Flügels 47 übersteigt daher einen Winkel von 70°. Dies stellt eine bedeutende Leistungsverbesserung im Hinblick auf den maximal erzielbaren Öffnungsbereich von 47° bzw. 55° dar, wie er bei fehlendem Flügel 47 erreicht werden konnte.

Es liegt auf der Hand, daß die vorstehend gemachten Aussagen auch gültig sind, wenn der steuernde Luftdruck benutzt wird, um das Ventil entgegen der Kraft der Feder zu öffnen. Auch in diesem Fall vergrößert der Flügel 47 den Bereich hinsichtlich der Stellungen des Schließkörpers, in denen der Antrieb eindeutig die Schließkörperposition festlegt. Der Flügel 47 dient ferner der rotationsmäßigen Antriebsverbindung des Ringteiles 25 mit dem Ringteil 29, so daß die Welle 39 beide Teile 25 und 29 gemeinsam antreibt. Der Flügel 47 bewerksteiligt darüber hinaus dieses mit einer minimalen Störung des Fluidflusses durch das Ventil, wie dies aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist. Es ist erkennbar, daß der Flügel 47 im wesentlichen außerhalb des Hauptflusses des Fluides liegt, um schließlich in Strömungsrichtung gemäß Fig. 5 zu liegen.

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Claims

Honeywell Plaza 04-4127 Ge

Minneapolis, Minn., USA

Drehkegelventil

Patentansprüche:

Drehkegelventil mit einem von einem Fluid durchströmten Gehäuse, einem symmetrisch zur Gehäuseachse angeordneten Ventilsitz und einem mit diesem zusammenwirkenden Schließkörpar, der auf einer rotierbaren Welle sitzt, deren Achse senkrecht zur Gehäuseachse und versetzt zu dieser angeordnet ist, wodurch der Schließkörper bei einer Drehbewegung der Welle eine Verschiebung in Richtung auf den Ventilsitz und von diesem hinweg erfährt, gekennzeichnet durch einen mit dem Schließkörper (17,19) in dem Fluidstrom beweglichen Flügel (45, 47) zur Erzeugung eines in Öffnungsrichtung wirkenden Drehmomentes.
2. Drehkegelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schließkörper (17,19) von ersten und zweiten auf der Welle (39) gelagerten Stützeinrichtungen (21,23) getragen ist und daß der Flügel (45,47) sich zwischen beiden Stützeinrichtungen (21,23) erstreckt.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Drehkegelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Flügel durch eine blattförmige Traverse (47) mit im wesentlichen ovalem Querschnitt gebildet wird.
4. Drehkegelventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß bei geöffnetem Ventil der ovale Querschnitt der Traverse (47) dem fließenden Medium den geringsteh Widerstand entgegensetzt.
5. Drehkegelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Flügel (47) exzentrisch zu der Welle (39) angeordnet ist.
6. Drehkegelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Flügel (47) zwischen zwei radial gerichteten Auslegerarmen (49,51) erstreckt.
7. Drehkegelventil nach Anspruch 2 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen (21,23) die Auslegerarme (49,51) für den Flügel (47) und Stütsarme (27,31) für den Schließkörper (19) umfassen, und daß die Auslegerarme (49,51) sich im wesentlichen rechtwinklig zu den Stützarmen (27,31) erstrecken.

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