DE2854331C2

DE2854331C2 -

Info

Publication number: DE2854331C2
Application number: DE2854331A
Authority: DE
Inventors: Keiji Tokio/Tokyo Jp Maezawa
Original assignee: Maezawa Kasei Industries Co Ltd
Current assignee: Maezawa Kasei Industries Co Ltd
Priority date: 1977-12-17
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1988-11-10
Also published as: GB2012396A; JPS5494632U; DE2854331A1; US4241897A; FR2412016B1; FR2412016A1; IT1100748B; GB2012396B; IT7830923A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Drehklappenventil, in dessen Ventilgehäuse ein im wesentlichen vertikaler Lagerungskörper zur Aufnahme einer durch ein Betätigungsorgan drehbaren Ventilwelle vorgesehen ist, die im Ventilsitzbereich mit einer Verschlußklappe verbunden ist, wobei die Ventilwelle mit dem Betätigungsorgan über einen in dem Lagerungskörper zwangsgeführten Zylinderkörper gekoppelt ist, mit dem das Betätigungsorgan durch ein Bewegungsgewinde verbunden ist, und wobei der Zylinderkörper an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest eine mit einem gegenüber der Längsachse des Zylinderkörpers geneigten Nutabschnitt versehene Steuernut aufweist, in die ein gehäusefestes Führungselement eingreift.

Derartige Drehklappenventile werden z. B. für Wasserrohre verwendet, die unterirdisch verlegt sind.

Die meisten der herkömmlichen Drehklappenventile, die für die Wasserversorgung und dergleichen verwendet werden, sind aus Gußeisen hergestellt. Gegebenenfalls wird ein Gewinde- bzw. Schneckenuntersetzungsgetriebe verwendet, um die Schaltgeschwindigkeit des Ventils zu verlangsamen. Das Ventilgehäuse weist also große Abmessungen und somit ein großes Gewicht auf, wodurch es schwierig wird, die Montagearbeiten für das Drehklappenventil auszuführen.

Ein Drehklappenventil für Flüssigkeitsleitungen mit einer Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 38 54 696 bekannt. Dieses weist einen scheibenförmigen Ventilkörper auf, der axial an einer Schulter innerhalb des Strömungspfades des Ventilgehäuses anliegt. Um diesen Ventilkörper aus einer Schließ- in eine Offen-Stellung zu bewegen, ist es erforderlich, den Ventilkörper zuerst axial von dem Ventilsitz abzuheben, um anschließend eine Schwenkung um eine vertikale Ventilwelle zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist die Ventilwelle einerseits relativ mit Hilfe eines eine axiale und eine radiale Komponente aufweisenden Schlitzes beweglich mit dem Ventilkörper verbunden, andererseits ist die Ventilwelle innerhalb eines Betätigungsmechanismus des Ventiles fest mit einer beweglichen Steuerhülse verbunden, die ihrerseits durch ortsfeste, in Schlitze am Umfang der Steuerhülse eingreifende Formkörper geführt ist und in der Art einer Bewegungsmutter mit der Gewindespindel des Ventilbetätigungsrades verbunden ist.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß keine kontinuierliche Öffnung des Ventiles möglich ist und darüber hinaus auch keine von der Stellung des Ventilkörpers abhängige, unterschiedliche Drehgeschwindigkeit des Ventilkörpers realisiert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für ein Drehklappenventil der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits in Abhängigkeit von der Betätigung des Ventiles eine kontinuierliche Veränderung der wirksamen Öffnungsweite des Ventiles möglich ist und die gleichzeitig auch bei gleichmäßiger Betätigung in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten des Ventilkörpers, z. B. zur Vermeidung von Wasserschlagerscheinungen, ermöglicht.

Insbesondere soll es durch die Erfindung möglich sein, bei gleichmäßiger Betätigung des Ventiles den Öffnungsbeginn zu verlangsamen, die weitere Öffnung des Ventiles nach Erreichen eines ersten Öffnungsabschnittes aber zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventilwelle mit dem Ventilkörper fest verbunden und mit dem Zylinderkörper drehfest, jedoch axial verschieblich gekuppelt ist, die Steuernut zur Längsachse des Zylinderkörpers geneigte Nutabschnitte unterschiedlicher Steigung aufweist, und die Steigung der Steuernut zumindest in einem Abschnitt größer ist als die Steigung des Bewegungsgewindes zwischen Ventilwelle und Zylinderkörper, so daß eine Untersetzung der Drehbewegung des Betätigungsorgans auf die Ventilwelle erfolgt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Drehklappenventiles nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Abwicklung des Umfangs eines inneren Zylinderkörpers nach Fig. 1, und

Fig. 3 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Öffnung der Ventilplatte des Drehklappenventiles nach Fig. 1 darstellt.

In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1 ein hohles zylinderisches Ventilgehäuse dar, das aus Kunstharz hergestellt ist, mit hohlen zylindrischen Anschlußstücken 2, die aus Kunstharz hergestellt sind und entweder einstückig mit dem Ventilgehäuse 1 ausgebildet oder mit diesem verklebt, verschweißt bzw. fest verbunden sind. Gummiringe 4 sind in Ringnuten 3 eingepaßt, die am Innenumfang nahe den äußeren Enden der jeweiligen Mündungsstücke 2 ausgebildet sind. Auf diese Weise sind günstige Montage- und Anschlußbedingungen für die Verrohrung gegeben, wobei die Gummiringe einen gewissen Lageausgleich zwischen den Mündungsstücken 2 und anzuschließenden Wasserrohren a ermöglichen.

Der untere Bodenabschnitt des Ventilgehäuses 1 wird durch eine Stützplatte 22 gestützt, die sich unterhalb der Anschlußstücke 2 erstreckt. Ein ringförmiger Ventilsitz 5, der aus elastischem Material hergestellt ist, ist auf die innere Umfangswand des Ventilgehäuses 1 aufgepaßt, und seine Kanten an beiden Enden sind nach außen gebogen und in die innere Umfangswand des Ventilgehäuses 1 eingepaßt. Die Kanten an beiden Enden des Ventilsitzes 5 sind an ihren äußeren Kantenflächen durch ringförmige, abgesetzte Abschnitte 7 abgestützt, die an den Innenkanten der jeweiligen Mündungsstücke 2 gebildet sind. Ein Wulstabschnitt ist an einer als Ventilkörper vorgesehenen scheibenartigen Ventilplatte 8 ausgebildet, die aus Kunstharz hergestellt und in den Ventilsitz 5 eingepaßt ist, der sich in Richtung des Durchmessers der Ventilplatte 8 erstreckt.

Eine Ventilwelle 9 ist in diesen Wulstabschnitt der Ventilplatte 8 eingesetzt und steht mit einer gerändelten Nut 10, die rund um den Außenumfang der Ventilwelle 9 ausgebildet ist, in Eingriff und ist in dieser befestigt. Das untere Ende der Ventilwelle 9 wird vom unteren Bodenabschnitt des Ventilgehäuses 1 über ein Lager 11 abgestützt, und ihr mittlerer Abschnitt wird von der oberen Wand des Ventilgehäuses 1 über ein Lager 12 abgestützt. Das obere Ende der Ventilwelle 9 durchdringt die obere Wand des Ventilgehäuses 1 und ist so verlängert, daß es in einen axial angeordneten Zylinder 13 vorspringt, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 1 ausgebildet ist und oberhalb von diesem vorspringt. Die Ventilwelle 9 ist ferner in einen hohlen zylindrischen Zylinderkörper 15 eingesetzt, der in der Lage ist, sich im Inneren des axialen Zylinders 13 nach oben und unten zu bewegen, und dem es gestattet ist, mit einer Federnut 16, die an der Innenumfangswand des beweglichen Teils 15 ausgebildet ist und sich in der axialen Richtung erstreckt, in eine Feder (nicht gezeigt) einzugreifen.

Eine Spindel 23 ist in Schraubeingriff mit dem oberen Abschnitt des beweglichen Zylinderkörpers 15 gebracht, und ihr oberes Ende ragt nach oben über einen Deckel 14 am oberen Ende des axialen Zylinders 13 hinaus und steht in Verbindung mit einer Drehgriffwelle 21. Eine Steuernut 17, die eine Steigung aufweist, die größer ist als die des Gewindes der obenerwähnten Spindel 23, ist in den Außenumfang des beweglichen Teils 15 derart eingeschnitten, daß der Führungswinkel der Steuernut 17 groß wird, wie er durch α ₁ in Fig. 2 dargestellt ist, wenn sich die Ventilplatte 8 beim Öffnen im Bereich von 0° bis etwa 20° schwenkt, und klein wird, wie dies durch α ₂ dargestellt wird, in einem Bereich von 20° bis 90°. Bei diesem Beispiel ist deutlich, daß der Führungs- bzw. Steigungswinkel α ₂ größer ist als der der Schraube bzw. Spindel 23. Außerdem ist eine zweite Steuernut 17 am oberen Umfang des Zylinderkörpers 15 ausgebildet. Kugeln 19 sind in die Steuernuten 17 des Zylinderkörpers 15 von Durchgangslöchern 18 her eingesetzt, die jeweils so ausgebildet sind, daß sie die Umfangswand des axialen Zylinders 13 durchdringen. Madenschrauben 20 sind in die Durchgangslöcher 18 derart eingeschraubt, daß sie diese Kugeln 19 in Druckberührung mit den Steuernuten 17 bringen.

Die Arbeitsweise dieses Drehklappenventils wird nachstehend erläutert.

Wasserrohre a, a, die aus Kunstharz hergestellt sind, sind am rechten bzw. linken Mündungsstück 2, 2 über die Gummiringe 4, 4 angeschlossen und werden unterirdisch mit dem Ventilgehäuse 1 verlegt, wobei dieses auf der Stützplatte 22 abgestützt ist.

Wenn die Drehgriffwelle 21 gedreht wird, dann wird die Spindel 23, die unmittelbar mit der Drehgriffwelle 21 verbunden ist, ebenfalls gedreht, so daß der Zylinderkörper 15, der mit dieser Spindel 23 verbunden ist, sich während der Drehung auf- und abbewegt. Da in diesem Bereich die Steuernutsteigung am Außenumfang des Zylinderkörpers 15 größer ist als diejenige des Gewindes der Spindel 23, wird der Zylinderkörper 15 durch die erste Steuernut 17 und die in dieser eingepaßte Kugel 19 so geführt, daß der Zylinderkörper 15 sich mit einer Drehzahl dreht, die kleiner ist als die der Spindel 23. Wenn sich beispielsweise die Spindel 23 achtmal dreht, dann legt die Ventilwelle 9 eine Viertelumdrehung zurück, wodurch Wasserschlagerscheinungen verhindert werden. Eine sanfte Drehung wird für den Zylinderkörper 15 durch die Rollwirkung der Kugel 19 sichergestellt. Zu dieser Zeit dreht sich die Ventilwelle 9, die mit dem Zylinderkörper 15 mittels der Feder in Eingriff steht, in Abhängigkeit von der Drehung des Zylinderkörpers 15, ohne daß eine Bewegung in vertikaler Richtung verursacht wird, wodurch die Ventilplatte 8 die Öffnungs- oder Schließwirkung veranlaßt.

Die Drehung der Spindel 23, die eine kleine Steigung aufweist, wird auf den Zylinderkörper 15, der eine große Steigung aufweist, übertragen, z. B. derart, daß eine Vierteldrehung der Ventilwelle 9 infolge von acht Drehungen der Spindel 23 erfolgt, so daß die Drehung des Zylinderkörpers 15 die Ventilwelle 9 dreht. Wegen dieser Anordnung verhindert, wenn die Ventilplatte 8 in einer Zwischenstellung zwischen voller Durchlaßstellung und voller Sperrstellung angehalten wird, der Reibwiderstand der Spindel 23 in Verbindung mit der großen Steigung des Zylinderkörpers 15 die Rückwärtsdrehung der Ventilplatte 8 und der Ventilwelle 9 infolge der Wasserströmung. Es ist deshalb möglich, die Strömungsgeschwindigkeit bzw. den Durchsatz einzustellen, während man die Öffnung der Ventilplatte 8 auf eine Zwischenstellung einstellt.

Da die Führungs- bzw. Steigungswinkel α ₁ und α ₂ der ersten Steuernut 17 des Zylinderkörpers 15 den Zusammenhang a ₁ < α ₂ erfüllen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, öffnet sich die Ventilplatte 8 nur allmählich von 0° bis 20°, wie in Fig. 3 gezeigt ist, weil der Steigungswinkel α ₁ groß ist, und öffnet sich rasch von 20° bis 90°, bis sie die volle Durchlaßstellung erreicht, die durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 angezeigt ist, weil sie von der ersten Steuernut 17 geführt wird, die einen Steigungswinkel α ₂ aufweist, der kleiner ist als der Steigungswinkel α ₁. Wenn sich die Ventilplatte 8 um etwa 20° geöffnet hat, dann tritt die linke Kugel 19 in Fig. 2 mit der oberen zweiten Steuernut 17 in Fig. 2 in Eingriff und führt die Schwenkbewegung der Ventilplatte durch, wobei eine Führung und Steuerung durch die zuein ander parallelen Nutabschnitte der ersten und zweiten Steuernut 17 erfolgt. Wenn die Ventilplatte 8 geschlos sen wird, ist ihre Drehgeschwindigkeit von 90° bis 20° schnell und von 20° bis 0° langsam, weil die Ventilplat te 8 von den Steuernuten 17 und den Kugeln 19 geführt ist, wobei Wasserschlagerscheinungen verhindert werden.

Da, wie oben erläutert, ein Kunstharz-Drehklappenventil in das Kunstharz-Ventilgehäuse eingebracht ist, ruht kein übermäßiges Gewicht auf dem Ventilgehäuseabschnitt, wenn das Drehklappenventil an ein Wasserrohr aus Kunststoff angeschlossen wird.

Da die Ventilwelle 9 nicht unmittelbar mit der Betätigungsdrehgriffwelle 21 verbunden ist, sondern der zwischengeschaltete Zylinderkörper 15 derart angeordnet ist, daß er die Drehung der Drehgriffwelle 21 untersetzt auf die Ventilwelle 9 überträgt, ist es möglich, die Öffnungs- oder Schließgeschwindigkeit der Ventilplatte 8 zu verlangsamen, um eine Wasserschlagerscheinung und die Beschädigung der Ventilplatte 8 zu verhindern.

Bei dem vorliegenden Ventil sind die Kunststoffmündungsstücke 2 einstückig an beiden offenen Enden des Kunststoffventilgehäuses 1 angeformt.

Sofern überhaupt eine Verschiebung zwischen Ventilgehäuse 1 und Wasserrohren a infolge des Erdreichdrucks oder dgl., oder Rohrschwingungen infolge Wasserschlages auftreten, kann dies durch die elastische Verformung der Gummiringe 4 aufgenommen werden, wobei man in der Lage ist, Beschädigungen des Kunstharz-Ventilgehäuses 1 und -wasserrohrs a zu vermeiden.

Claims

1. Betätigungsvorrichtung für ein Drehklappenventil, in dessen Ventilgehäuse ein im wesentlichen vertikaler Lagerungskörper zur Aufnahme einer durch ein Betätigungsorgan drehbaren Ventilwelle vorgesehen ist, die im Ventilsitzbereich mit einer Verschlußklappe verbunden ist, wobei die Ventilwelle mit dem Betätigungsorgan über einen in dem Lagerungskörper zwangsgeführten Zylinderkörper gekoppelt ist, mit dem das Betätigungsorgan durch ein Bewegungsgewinde verbunden ist, und wobei der Zylinderkörper an seiner äußeren Umfangsfläche zumindest eine mit einem gegenüber der Längsachse des Zylinderkörpers geneigten Nutabschnitt versehene Steuernut aufweist, in die ein gehäusefestes Führungselement eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Ventilwelle (9) mit dem Ventilkörper (8) fest verbunden und mit dem Zylinderkörper (15) drehfest, jedoch axial verschieblich gekuppelt ist,
b) die Steuernut (17) zur Längsachse des Zylinderkörpers (15) geneigte Nutabschnitte unterschiedlicher Steigung aufweist, und
c) die Steigung der Steuernut (17) zumindest in einem Abschnitt größer ist als die Steigung des Bewegungsgewindes zwischen Ventilwelle und Zylinderkörper, so daß eine Untersetzung der Drehbewegung des Betätigungsorgans (21, 23) auf die Ventilwelle (9) erfolgt.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (15) eine zweite Steuernut (17) aufweist, in die ein dem ersten Führungselement (19) gegenüberliegendes zweites Führungselement (19) eingreift und die zumindest zu einem Abschnitt der ersten Steuernut (17) parallel verlaufend ausgeführt ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement eine Kugel (19) ist.