DE2846296A1

DE2846296A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2846296A1
Application number: DE19782846296
Authority: DE
Inventors: Martin Baram
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1979-04-26
Also published as: AR217481A1; FI782926A; DK144744C; BR7806763A; US4214727A; FR2407405B1; JPS5496825A; NL7810523A; ES474168A1; DK473377A; DK144744B; CH638878A5; GB2006925B; GB2006925A; IT1206554B; SE7811038L; IL55532A; IL55532A0; FR2407405A1; IT7851619A0

Description

OR. A. KÖHLER M. SCHROEDEFL-..^.

PATENTANWÄLTE ZöHO/3O TELEFON: 37 A7ft2 I S MÜNCHEN AO TELEGRAMME. CARBOPAT MÜNCHEN FRAN2-JOSEPH-STRASSE ^

B 178 Dr.K/mp

MARTIN BARAM
13 Svanholmvej
2660 Br^ndby Strand Dänemark

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil für flüssigkeits- oder gasförmige Stoffe, welches aus einem Gehäuse besteht, das an seinem einen Ende eine erste Durchlauföffnung mit einem steuerbaren Sperrorgan vor einer Durchlaufkammer hat, die in Verbindung mit einer zweiten Durchlauföffnung steht, und welches an seinem zweiten Ende mit Steuervorrichtungen für das Sperrorgan versehen ist.

Man kennt viele Ventile dieser Art, wo das Steuerorgan aus einer von außen drehbaren Spindel besteht, welche durch eine Bohrung im Gehäuse zu dem Sperrorgan führt. Die Bohrung ist mit Packungen gedichtet und in gewissen Fällen mit einem Balg.

Ein wesentlicher Nachteil an allen diesen Ventilen ist, daß diese nicht selbstsperren, wenn ein Fehler in den Steuerorganen auftritt. Ferner sind die Sperrorgane im

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allgemeinen schwer zugänglich im Inneren des Gehäuses. Weiterhin sind die Packungen in Verbindung mit der drehbaren Spindel eine Schwachstelle, welche gefährlich werden kann in Verbindung- mit Hochdrucksystemen und aggressiven Stoffen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Ventil, welches keinen der genannten Fehler hat und darüber hinaus bedeutende Vorteile bietet, wie z.B., daß es sowohl in einfacher und relativ billiger Form für einfache Aufgaben, als auch in zunehmend komplizierteren Formen für erhöhte Sicherheit, mit Fernsteuerung bei Steuerventilen oder Probeentnahmeventilen herzustellen ist, welches natürlich mit höheren Herstellungskosten, aber nicht mit größeren Wartungskosten verbunden ist.

Die Grundform des neuen Ventils für flüssigkeits- oder gasförmige Stoffe, welches aus einem Gehäuse besteht, das an seinem einen Ende eine erste Durchlauföffnung mit einem steuerbaren Sperrorgan vor einer Durchlaufkammer hat, die in Verbindung mit einer zweiten Durchlauföffnung steht, und welches an seinem zweiten Ende mit Steuervorrichtungen für das Sperrorgan versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan mit einer linear nach außen gerichteten Bewegung die erste Öffnung öffnet, das Sperrorgan am Ende einer linear verschiebbaren Steuerstange angebracht ist, welche sich von der ersten Öffnung durch die Durchlaufkammer und weiter durch eine Bohrung in einem Gehäusekern, von dort durch eine Abstandskammer bis zu einer Verankerung in der Rückwand eines linear verschiebbaren Kolbens erstreckt, der des Gehäuses zweites Ende mit einer Gleitpassung umgibt und dessen nach vorne gerichtete Ringfläche mit einem Federrohr verbunden ist, welches das Gehäuse koaxial umgibt und an seinem anderen Ende an dem mit dem Gehäuse verbundenen Flansch befestigt ist.

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Das Ventil ist im allgemeinen geschlossen, da das Sperrorgan gegen den Strom geöffnet wird und da das Federrohr gegen den Kolben drückt und damit die Steuerstange angezogen wird.

Wenn das Ventil als Überdrucksicherheitsventil verwendet werden soll, funktioniert es auf die Weise, daß die Druckseite durch die zweite Durchlauföffnung an die innere Seite des Sperrorgans gelangt, welches mit der Kraft des Federrohrs in einem solchen Verhältnis zum Normaldruck im System geschlossen gehalten wird, daß das Sperrorgan nachgibt, wenn der Druck höher wird. Somit kann das Ventil entweder durch einen Druck auf den Kolben oder gegen die innere Seite des Sperrorgans geöffnet v/erden. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist das Sperrorgan leicht zugänglich. Zudem bildet das Federrohr eine Dichtung nach außen, die verhindert, daß ein Stoff, welcher durch die innere Bohrung im Kern des Gehäuses, durch die Druckkammer und durch die Gleitflächen des Kolbens gegen das Gehäuse gedrungen sein sollte, nicht an die Atmosphäre gelangen kann.

Es gibt Federrohre für sehr hohe Drücke und sehr aggressive Stoffe, welche sich auf bekannte Weise befestigen lassen, z.B. mit Hilfe von Ringmuttern gegen den Kolben und das Gehäuse.

Wenn das Ventil als Probeentnahmeventil verwendet werden soll, hat das Merkmal, daß das Sperrorgan außerhalb der ersten Öffnung angebracht ist, und daß ein dem Sperrorgan passender Sitz an der nach außen gerichteten Ringfläche der Öffnung eingerichtet ist, den Vorteil, daß die Probe direkt vom System einströmt, ohne mit Resten von früheren Proben vermischt zu werden, welche in einem toten Winkel oder Hohlraum vor oder hinter dem Sperrorgan zurückgeblieben sein können. Außerdem ist es leichter, das Sperrorgan und dessen Sitz zu inspizieren und zu behandeln.

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Das Sperrorgan kann mit Vorteil eine Kugelform haben; sowohl wenn es geschlossen, als auch wenn es offen ist, verhindert diese Form die Ablagerung von Schlammpartikeln. Wenn das Sperrorgan mit einem elastischen Material überzogen ist, werden weiter Dichtungsvorteile erlangt. Dieses elastische Material kann auch die Eigenschaft haben, daß es bei erhöhter Temperatur schmilzt, wodurch das Ventil, z.B. bei Brand, sich selbst versiegelt.

Um die innere Dichtung des Ventiles zu erhöhen, ist vorteilhafterweise der Kern geteilt und enthält mindestens eine Dichtung.

Wenn die Steuerstange in den Kolben eingeschraubt werden kann, ist es möglich, durch Veränderung der Stangenlänge den Druck des Sperrorgans zu justieren. Das kann bedeutungsvoll sein, wenn das Ventil als Überdrucksicherheitsventil verwendet wird, wobei die Durchflußrichtung entgegengesetzt zur gewöhnlichen Richtung ist.

Bei besonders hohen Ansprüchen an die Lecksicherheit des Ventiles kann das Federrohr an beiden Enden mit dem Ventil verlötet sein. Das bewirkt keine WartungsSchwierigkeiten, solange es sich, wie in den meisten Fällen, um die Wartung des Sperrorgans und dessen Sitz handelt.

Wenn das Ventil mit den bisher genannten Dichtungen ausgestattet ist, hat es drei Sicherheitslinien gegen das Austreten von gefährlichen Stoffen an die Atmosphäre, nämlich die Dichtung an der Steuerstange, die zwischen Kolben und Gehäuse und schließlich das Federrohr, welches als die sicherste Dichtung gelten kann, wenn dessen Hubverschiebungen und Druckbeanspruchungen innerhalb der Normgrenzen gehalten werden. Das gilt auch für die chemische Beanspruchung.

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Vorzugsweise sind Dichtungen in der gemeinsamen Gleitfläche des Gehäuses und des Kolbens angebracht.

Wenn das Ventil mit integrierten, gegen den Kolben wirkenden Druckeinrichtungen versehen ist, ergibt sich die Möglichkeit, das Ventil auf einfache Weise mit Fernbedienungsorganen zu versehen. In vorteilhafter Ausgestaltung schließen die integrierten Druckeinrichtungen eine Druckkammer ein, welche den Kolben mit einer Endplatte xind einem zylindrischen Teil umgeben, welcher koaxial mit dem Gehäuse verläuft und mit dem Flansch verbunden ist, und der zylindrische Teil bildet eine Gleitpassung mit der Kolbenaußenfläche und die Druckkammer ist zur Aufnahme hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Druckmittel eingerichtet.

Bei allen Bedienungsformen gilt, daß das Ventil nur durch einen Druck auf den Kolben geöffnet werden kann. Fällt dieser Druck aus, so schließt sich das Ventil von selbst. Das ist auch von Bedeutung bei manueller Bedienung, da das Schließen nie vergessen werden kann.

Bei der vorstehend angegebenen vorteilhaften Ausgestaltung ist von besonderer Bedeutung, daß durch die Fernbedienung die Masse des Ventils nicht besonders vergrößert wird.

Zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Teil des Druckzylinders sind normalerweise Dichtungen angebracht.

Wenn der Kolben eine größere Fläche als das Sperrorgan hat, so kann das Ventil mit einem kleineren Steuerdruck reguliert werden als dem Druck im Strömungssystem. Wenn der Kolben eine kleinere Fläche als seine innere Fläche plus der Fläche des Sperrorgans hat, so bedeutet das, daß

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das Ventil sich selbst blockiert, wenn die erste Dichtungslinie an der Steuerstange durchbrochen ist, so daß der Systemdruck unter den Kolben eindringen konnte. Dadurch ergibt sich eine Warnung, bevor eine eigentliche Gefahr für das Austreten von Stoffen an die Atmosphäre besteht. Eine ähnliche warnende Eigenschaft ist von keinem anderen Ventil bekannt.

Sollte die Druckkraft des Federrohres nicht ausreichen, kann eine Spiralfeder z.B. außerhalb des Federrohres zwischen Kolben und Gehäuseflansch eingesetzt werden.

Vorteilhafter kann die Dichtung im Gehäusekern durch einen Balg ersetzt werden. Günstigerweise ist hierzu die Durchlaufkammer mit einem Dichtungsbalg versehen, der den unteren Teil der Steuerstange umgibt und an dieser flüssigkeits- und gasdicht an seinem einen Ende befestigt ist und an seinem anderen Ende auf die gleiche Weise an dem inneren Teil des Gehäuses und dem Kern befestigt ist.

Das Ventil kann auch mit neuen oder bekannten Warnungsinstrumenten versehen sein. Hierfür vorteilhaft führt eine Bohrung vom Innenraum des Federrohres in eine Überwachungskammer, welche geeignete Instrumente zur Angabe der atmosphärischen Reinheit und des Druckes im Federrohr enthält .

Das Ventil kann auch ohne die normierte Druckkraft des Federrohres geschlossen werden. Dies ist besonders wichtig im Zusammenhang mit gesteuerter Ventildrosselung, um den Durchfluß oder den Druck im System zu regeln. Eine günstige Ausführungsform für diesen Zweck besteht darin, daß der zylindrische Teil der Druckeinrichtung an einem beliebigen Punkt dem Federrohr gegenüber mit einer Bohrung zur Einführung eines hydraulischen oder pneumatischen

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Druckmediums in den Raum zwischen Kolbenunterteil und dem Flansch versehen ist.

Wenn die Endplatte der Druckkammer mit einer Gewindebohrung versehen ist, welche für die Verwendung eines Handrades eingerichtet ist und mit einem Stopfen verschlossen werden kann, ergibt sich der Vorteil, daß ein ferngesteuertes Ventil im Notfall auch manuell bedient werden kann. Eine solche einfache Kombination von zwei Steuersystemen ist bei keinem bekannten Ventil gegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, worin in

Fig. 1 das erfindungsgemäße Ventil in der Form eines Probeentnahmeventils,

Fig. 2 das Ventil als Kontroll- oder Sicherheitsventil, Fig. 3 eine andere Ausführung desselben Ventils gezeigt wird.

Gemeinsam für beide Ausbildungsformen ist das Sperrorgan 1, welches in der gezeigten Ausführung außerhalb eines Gehäuses 2 liegt, angebracht am Ende einer Steuerstange 3» welche durch einen Kern 4, einige Dichtungen 5 und einem zweiten Kern 6 zu einem Kolben 7 verläuft. Das Gehäuse 2 ist von einem Federrohr 8 umgeben, das sich vom Kolben 7 zu einem Flansch 9 erstreckt, welcher mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Zwischen dem zweiten Ende des Gehäuses 2 und dem Kolben 7 befindet sich eine AbStandskammer 1o, welche den Hub des Kolbens und damit der Steuerstange 3 und des Sperrorgans 1 bestimmt. Außerdem hat diese Kammer eine Bedeutung im Zusammenhang mit dem Abfühlen von Änderungen in den Druckverhältnissen im Inneren des Ventils. Das Sperrorgan ist in Kugelform gezeigt mit einem Dichtungsbelag 11, welcher auch halbkugelförmig sein kann und aus einem nicht-metallischen Material bestehen kann, welches gegen die nach außen gewendete Halbkugel vulkanisiert oder auf andere Weise befestigt ^gin kann. Das Sperrorgani

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sitzt in einem Sitz 12 in einer ersten Durchlauföffnung In der Fig. 1 ist die zweite Durchlauföffnung in der Form eines Hahnauslaufes 14 gezeigt, welcher von einer Durchlaufkammer 15 ausgeht. Beide Öffnungen können mit einem Außengewinde 16 bzw. 17 versehen sein. Die Kerne 4 und 6 haben Bohrungen 18, 19 für ein Werkzeug, um die Kerne ein- und ausschrauben zu können und die Dichtungen 5 eventuell zu strammen. Im Kern 4 sind die Bohrungen 18 durchgehend von der Kammer 15 zu den Dichtungen 5, so daß diese unter Druck von den fließenden Stoffen in der Kammer 15 gesetzt werden können. Die Steuerstange 3 und der Kolben 7 sind in der gezeigten Ausführung mit einem Gewinde 2o miteinander verbunden, welches gegen die Außenatmosphäre z.B. mit einem aufgelöteten Deckel 21 abgeschlossen ist. Das Ventil ist in solcher Weise zusammengesetzt, daß das Federrohr 8 einige Millimeter komprimiert ist, wodurch es eine bestimmte Federkraft entwickelt, um das Sperrorgan 1, 11 gegen seinen Sitz 12 zu pressen.

In der Fig. 2 sieht man die besprochenen Grundelemente in Verbindung mit einem Durchlauf- oder Überdrucksicherheitsventil. Das Gehäuse 2 ist verlängert um einen ersten und einen zweiten Durchlaufstutzen 22 und 23 und Flansche 24, 25 und einen Bedienungsboden 26 gegenüber dem Sperrorgan 1,11.

Wenn das Ventil als Durchlauf ventil verwendet wird, dann fließt das Material durch den Stutzen 22 hinein und durch den Stutzen 23 hinaus. Bei der Verwendung als Sicherheitsventil ist der Stutzen 23 dem Druck zugekehrt, so daß das Material in der Durchlaufkammer 15 von unten gegen das Sperrorgan 1,11 drückt.

Die hier gezeigten Druckeinrichtungen für eine Fernsteuerung bestehen aus einem Zylinder 27, der sich koaxial mit

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dem Gehäuse 2 von dem Flansch 9 und vorbei an dem Kolben 7 in Gleitpassung hinter diesen erstreckt, um eine Druckkammer 28 zwischen der Rückfläche des Stempels 7 und einer Verschlußplatte 29 mit einer Bohrung 3o für die Einführung eines Druckmittels, wie einer Flüssigkeit oder eines Gases oder für eine elektrische Leitung zu einer elektrischen Einrichtung in der Druckkammer 28 zu bilden. Um die Kammer 2& zu dichten, kann es Dichtungselemente 31 an den Gleitflächen des Kolbens 7 geben. Der Zylinder 27 kann an dem Flansch 9 angeschraubt sein.

In der Kammer 1o kann es eine (nicht gezeigte) Druckfeder geben, um den Druck des Sperrorgans 1,11 gegen seinen Sitz 12 zu verstärken. Auch kann es eine Feder in einer Kammer 32 geben, welche koaxial mit dem Federrohr 8 gegen den Flansch 9 und den Kolben 7 drückt.

In Fig. 3 ist dasselbe Kontrollventil mit bestimmten integrierten Zusätzen gezeigt. Das Gehäuse neben der Kammer 15 ist mit einer Kammer für einen Balg 33 versehen, welcher an seinem unteren Ende dicht an der Steuerstange 3 befestigt ist und an seinem oberen Ende mit Hilfe von Flansch 34 mit dem Gehäuse 2 und dem unteren Kern 4 mit Hilfe des drehbaren oberen Kernes 6 verklemmt ist. In dieser Form sind die Dichtungen 5 durch Dichtungen 35, 36 ersetzt, welche vorzugsweise aus O-Ringen bestehen. Weiterhin zeigt die Zeichnung eine Bohrung 37, welche den Innenraum des Federrohres 8 mit einer Innenkammer 38 verbindet, welche in diesem Fall von einer Außenkammer 39 durch eine Membrane 4o getrennt ist, welche auf ihrer Außenseite einen konischen Stab 41 trägt, der in ein gleicherweise konisches Loch 42 an der Vorderwand der Kammer 39 paßt und an die Außenseite mit einer Spitze 43 ragt. Sollte der Druck in Kammer 38 einen vorbestimmten Wert übersteigen, wird die Membrane 4o so gebläht, daß der Stab 41 in das Loch 42 gepreßt wird und dieses gegen Auslecken fest verschließt. Die Sicherheit dieser Einrichtung wird erhöht, indem die Membrane 4o so gedehnt wird, daß sie wie ein Futter gegen

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die Innenwand der Kammer 39 anliegt.

Die Kammern 38, 39 können natürlich auch mit elektrochemischen und strahlungstechnischen Wächtern versehen sein, um den Zustand der Atmosphäre in dem Federrohr 8 zu überwachen. Zum Beispiel kann eine laufende Beobachtung des Sauerstoffgehaltes in diesem Raum anzeigen, ob irgendeine Verunreinigung vom System das Ventil durchdrungen hat, ehe eine echte Gefahr besteht.

Es ist auch ersichtlich, daß die Stange 3 fest mit dem ganz aus Metall bestehenden Sperrorgan 1 und durch ein Gewinde mit dem Kolben 7 verbunden ist, wobei das Gewinde 2o keine Öffnung an die Außenseite des Kolbens 7 hat.

Weiterhin kann die Verschlußplatte 29 mit einer Gewindebohrung 44 versehen sein, welche für die Verwendung eines Handrades mit Schraube zur manuellen Bedienung des Ventils geeignet ist. Die Bohrung 44 kann durch einen Pfropfen gesichert sein, der nur von Befugten entfernt werden kann. Eine Bohrung 45 dient der Einführung eines Druckmediums in den Raum 32.

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Leerseite

Claims

DR. A. KOHUElR M. SCHROEDER

PATENTANWÄLTE

TELEFON: 37 UTT ItZ β MUNCHEl2i*4 6296

TELEGRAMME: CARBOPAT MÜNCHEN FRAISIZ-JOSEPH-STRASSE A3

Patentansprüche

Ventil für flüssigkeits- oder gasförmige Stoffe, welches aus einem Gehäuse besteht, das an seinem einen Ende eine erste Durchlauföffnung mit einem steuerbaren Sperrorgan vor einer Durchlaufkammer hat, die in Verbindung mit einer zweiten Durchlauföffnung steht, und welches an seinem zweiten Ende mit Steuervorrichtungen für das Sperrorgan versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan mit einer linear nach außen gerichteten Bewegung die erste Öffnung öffnet, das Sperrorgan am Ende einer linear verschiebbaren Steuerstange angebracht ist, welche sich von der ersten öffnung durch die Durchlaufkammer und welter durch eine Bohrung in einem Gehäusekern, von dort durch eine Abstandskammer bis zu einer Verankerung in der Rückwand eines linear verschiebbaren Kolbens erstreckt, der des Gehäuses zweites Ende mit einer Gleitpassung umgibt und dessen nach vorne gerichtete Ringfläche mit einem Federrohr verbunden ist, welches das Gehäuse koaxial umgibt und an seinem anderen Ende an dem mit dem Gehäuse verbundenen Flansch befestigt ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan außerhalb der ersten Öffnung angebracht ist, und daß ein dem Sperrorgan passender Sitz an der nach außen gerichteten Ringfläche der Öffnung eingerichtet ist.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern geteilt ist und mindestens eine Dichtung enthält.
4. Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen in der gemeinsamen Gleitfläche des Gehäuses und des Kolbens angebracht sind.
5. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß es mit integrierten, gegen den Kolben wirkenden Druckeinrichtungen versehen ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die integrierten Druckeinrichtungen eine Druckkammer einschließen, welche den Kolben mit einer Endplatte und einem zylindrischen Teil umgeben, welcher koaxial mit dem Gehäuse verläuft und mit dem Flansch verbunden ist, daß der zylindrische Teil eine Gleitpassung mit der Kolbenaußenfläche bildet und daß die Druckkammer zur Aufnahme hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Druckmittel eingerichtet ist.
7. Ventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlaufkammer mit einem Dichtungsbalg versehen ist, der den unteren Teil der Steuerstange umgibt und an dieser flüssigkeits- und gasdicht an seinem einen Ende befestigt ist und an seinem anderen Ende auf die gleiche Weise an dem inneren Teil des Gehäuses und dem Kern befestigt ist.
8. Ventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bohrung vom Innenraum des Federrohres in eine Überwachungskammer führt, welche

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passende Instrumente zur Angabe der atmosphärischen Reinheit und des Druckes im Federrohr enthält.
9. Ventil nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß der zylindrische Teil der Druckeinrichtung an einem beliebigen Punkt dem Federrohr gegenüber mit einer Bohrung zur Einführung eines hydraulischen oder pneumatischen Druckmediums in den Raum zwischen Kolbenunterteil und dem Flansch versehen ist.
10. Ventil nach Anspruch 5» 6 und 9, dadurch
gekennzeichnet , daß die Endplatte der
Druckkammer mit einer Gewindebohrung versehen ist, welche für die Verwendung eines Handrades eingerichtet ist und mit einem Stopfen verschlossen werden kann.

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