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Ringdüsenventil mit Absperr-, Drossel-
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und Rückschlagfunktion Die ärfindung betrifft ein Ringdüsenventil
mit eirem im Innengehäuse geführten Ventilschaft und Ventilteller, dessen Absperr-
unr Drosselfunktion durch eine Stellspindel mittels Hebelsystem bewirkt wird, und
dessen Rückschlagfunktion in bekannter Weise durch die Kraftwirkung einer Schraubendruckfeder
erzielt wird.
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Es sind Ringdüserventile bekannt, die mit einer Art Rundschieberdichtung
ausgerüstet sind, und als Absperr- und Drosselorgane in Rohrleitungen für flüssige
und gasförmige Medien zum Einsatz gelangen. Die erforderliche radiale Abdichtung
des Verschlußkörpers gegenüber dem Gehäuse kann nur mit elastischenDichtmitteln
erfolgen. Auf Grund der begrenzten Temperaturbeständigkeit elastischer Dichtungswerkstoffe
ist diese Art von Ringdüsenventilen für den Einsatz bei hohen Medientemperaturen
ungeeignet. Auch ist bei dieser Ärt von Ringdüsenventilen eine gleichzeitige Rückschlagfunktion
aus systembedingten Gründen nicht möglich, sodaß zusätzliche Rückschlagventile vorgesehen
werden müssen, wenn das Rohrleitungssystem eine Rückschlagsicherurl verlangt.
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Darüber hinaus sind Ringdüsenventile bekannt, die als einftche fe-erbelastete
Rückschlagventile ausgeführt sind.
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Es versteht sich von selbst, daß diese Rückschlagventile für Absperr-
und Drosselfunktionen nicht zu verwenden sind unI. auch nicht mit einfachen technischen
Mitteln zu Stellventilen umfunktioniert werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Ringdüsenventil zu
schaffen, das alle drei Funktionen: Absperren, Drosseln und Rückschlagverschluß
in einem Ventil vereinigt.
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Darüber hinaus soll das Tentil - entsprechend den immer
größer
werdenden Anforderungen - auch für hnchste Medientemperaturen geeignet sein, was
nur dann möglich ist, wenn auf die Verwendung von elastischen Dichtungswerkstoffen
verzichtet werden kann, und der Verschlußkörper auch bei unterschiedlichen Wärmedehnungen
der Bauelemente des ventils eine sichere Dichtwirkung gewährleistet Gemäß Erfindung
wird die Aufgabe dadurch gelost, daß ein Ringdüsenventil mit einem Ventilteller
und einem Ventilschaft ausgerüstet ist, die im Innengehiuse geführt werden, wobei
über dem Ventilteller eine axial bewegliche Führungsbuchse -ngeordnet ist, die -
in ihrer Eigenschaft als Hubbegrenzungsanschlag für den Ventilteller - an ein Kniehebelsystem
angeschlossen ist, das aus zwei mit der Führungsbuchse verbundenen Gelenkstützen,
zwei im Innengehäuse gelenkig verankerten Gelenkhebeln und einem mit der Stellspindel
verbundenen Gelenkstück besteht, die im Kniepunkt ein gemeinsames Gelenk besitzen.
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Um eine größtmögliche Kraftübersetzung von der Stellspindel zur Führungsbuchse
bzw. zum Ventilteller dann zu erzielen, wenn auf den Ventilteller die größte Kraft
wirkt, nämlich in Sc'nließstellung, sind in dieser Stellung die Gelenkstützen zwischen
Führungsbuchse und Eniepunkt in Richtung Rohrachse bzw. Gehäuseachse «usgerichtet;
die Gelenkhebel zwischen Innengehäuse und Kniepunkt in einm Winkel von ca. O bis
15 zur Rohrachse bzw.
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Gehäuseachse geneigt und das Gelenkstück zwischen Stellspindel und
Eniepunkt rechtwinkelig zur Rohrachse bzw.
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Geh.iuseachse ausgerichtet.
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Wenn das Ringsüsenventil gemäß Erfindung eine Rückschlagfunktion bzw.
einen Rückschlagverschluß erhalten soll, dann kann zwischen dem Ventilteller und
der Lagerstelle
des Ventilschaftes im Innengehäuse eine Schraubendruckfeder
angeordnet werden, die auf dem Ventilschaft geführt wird.
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Die Verstellbewegung des Ventils wird durch axiale Verschiebung einer
nicht drehbaren Stellspindel bewirkt, wozu die zugehörige im Gehäuse drehbar gelagerte
und mit Handrad versehene Gewindebuchse auf der dem Ringdüsenventil zugewandten
Seite durch ein im Geh?:use fest argeordnetes Spurlager begrenzt wird, auf der dem
Ringdüsenventil abgewandten seite hingegen durch ein Drucklager, das gegen eine
vorgespannte Tellerfedersäule wirkt, sodaß bei eier Drehbewegung der Gewindebuchse
im Sinne einer Schließbewegung des Ringdüsenventils nach eberschreiten der Spindelkraft
in Schließstellung die Gewindebuchse zusätzlich eine axiale Bewegung ausführt, wodurch
die Tellerfedersäule weitergespannt werden kann und die Spindelkraft erhöht wird.
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Als Verstellorgan des Ringdüsenventils kann auch ein beidseitig beaufschlagbarer
Zylinder verwendet werden, indem ?ie Stellspindel mit der Kolbenstange des Zylinders
starr verbunden wird, wobei die Spindelkraft und entsprechend ,ie Kraft auf den
Ventilteller dann durch den Arbeitsdruck des Druckmittels im Zylinder bestimmt wird,
der auch die Funktion des Kraftspeichers im Sinne der o.g. Telierfedersäulen übernimmt.
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Anhand mehrerer Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
nachfolgend näher beschrieben: Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Schnitt in Richtung
Rohr- bzw. Gehäuseachse und Spindelachse. Ventilteller in Schließstellung, Tellerfeders:jule
noch nicht nachgespannt.
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- Schnittverlauf B - B der Fig. 2
Fig. 2 Schnitt
in Richtung Rohr- bzw. Gehäuseachse, recktwinklig zur Spindelachse -- Schnittverlauf
A - A der Fig. 1 -Fig. 3 Schnitt rechtwinklig zur Rohr- bzw. Geh'iuseachse und in
Richtung Spindelachse - Schnittverlauf C - C der Fig. 2 -Gemäß diesen Zeichnungen
ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis Fig. 3 Gehäuseteil (1) durch Flanschverbindung
mit dem Gcbffiusemantel (2) verbunden. Im Gehusemantel (2) ist der Gehäuseventilsitz
(3) angeordnet. in das Gehduseteil (1) ist der Gehauseeinsatz (4) eingebaut und
auf dem Gehauseteil (1) der innere Gehäusemantel (5) aufgesetzt, in dessen Lager
(6) der Ventilteller (7) mit seinem rohrförmigen Ansatz gefiihrt wird, Am Ventilteller
(7) ist der Ventilschaft (8) befestigt, dessen anderes Ende im Lager (q) geführt
wird, das im Geh4useeinsatz (4) angeordnet ist. Zwischen dem Lager (9) und dem Ventilteller
(7) ist eine Schraubendruckfeder (lo) eingebaut, die auf dem Ventilschaft (8) gefriert
wird. Über den Ventilteller (7), und in diesem axial beweglich gelagert, befindet
sich die Führungsbuchse (11), an der gelerkig zwei Stützhebel (13) befestigt sind,
die im gemeinsamen Gelenk (12) sowohl mit zwei Gelenkhebeln (14) als auch mit dem
Gelenkstück (15) verbunden sind. Die Gelenkhebel (14) sind im Gehäuseeinsatz (4)
exzentrisch gelenkig verankert. Das Gelenkstück (15) ist mit der Spindel (16) verbunden,
die rechtwinklig zur Rohr- bzw. Gehäuseachse im Führungslager (17) und der Stopfbuchse
(18) durch den Gehäuseaufsatz (19) gefiihrt wird, der seinerseits mittels Flansch
auf dem Gehäusemantel (2) befestigt ist. Die zur Spindel (16) gehörige Gewindebuchse
(20) ist gleichfalls im Gehäuseaufsatz (19) gelagert, auf der dem Ringdüsenventil
zugewandten Seite durch ein im Gehäuseaufsatz (19) fest angeordnetes Spurlager (21)
begrenzt und auf der dem Ringdüsenventil abgewandten Seite durch ein Drucklager
(22) begrenzt, das
gcgen eine vorgespannt Tellerfedersäule (23)
wirkt.
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An der Gewindebuchse (20) ist da Handrad (24) angeordnet und auf diesem
ist ein Zeiger (25) befestigt, der sich auf Iiarkierungen (26) der Spindel (16)
bezieht.
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Zeiger und Markierungen geben Auskunft über Offenstellung, verschiedene
Drosselstellungen, Schließstellungen des Ventils und auch über den Spannzustand
der als Kraftspeicher dienenden Tellerfedersüule (23).
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Bei sehr großen Stellkräften infolge hohen Mediendruckes oder infolGe
großer Nennweiten kann anstelle des Handrades (2U) ein Zahnrad auf der Gewindebuchse
(20) angeordnet werden und über eine oder mehrere Vorgelegestufen die Handradkraft
vermindert werden. Ebenso kann anstelle des Handrades ein geeigneter Stellmotor
zur Verwendung gelangen.
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Wenn auf eine Handverstellung des Ventils verzichtet wird, kann die
Verstellbewegung auch durch einen beidseitig beaufschlagbarn Zylinder erfolgen,
indem die Spindel (16) mit der Kolbenstange des Zylinders verbunden wird. Die Spindelkraft
- und entzprechend die Eraft auf den Ventilteller - wird dann durch den Arbeitsdruck
des Druckmittels im Zylinder bestimmt, der in Schließstellung dann auch die Funktion
des Kraftspeichers im Sinne der Tellerfedersäule (23) übernehmen kann, sodaß bei
.rinwendung eines Stellzylinders in hier beschriebener Weise auf die Tellerfedersäule
(23) verzichtet werden kann.
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In Offenstellung des Ventils ist die Führungsbuchse soweit zurückgefahren,
daß sich der unter Eraftwirkung der Rückschlagfeder stehende Ventilteller ganz öffnen
kann, sofern ein ertsprechender Druck bzw. Strömungsdruck auf die Stirnseite des
Ventiltellers einwirkt. Die Lage des Kniehebelsystems in Offenstellung ist in Fig.
1 strichpunktiert dargestellt. Sie zeigt, daß die Stellkraft auf
die
Führungsbuchse und somit auch auf den Ventilteller in dieser Stellung noch gering
ist, jedoch ausreichend, da in der Offenstellung auch nur geringe Kräfte auf die
Stirnseite des Ventiltellers einwirken. Bei einer Stellbewegung in Schließrichtung
ändert sich das Kräfteverhältnis im Kniehebelsystem ständig im Sinne einer immer
größer werdenden Kraft auf die Führungsbuchse und somit auch auf den Ventilteller
bis zur Schließstellung, in der durch die ige des Kniehebelsystems bedil.gt eine
größtmögliche Kraftübersetzung von der Spindel zur Führungsbuchse und damit auch
zum Ventilteller erreicht wird. In jeder der hierbei durchlauferen Drosselstellungen
bleibt die Rückschlagfunktion des Ventils erhalten.
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Bei einer Weiterführung der Stellbewegung in Schließrichtung, nachdem
der Ventilteller suf dem gehäuseseitigen Ventilsitz aufgesetzt hat, ändert sich
die jage des niehebelsystems nicht mehr, vielmehr begirnt die Gewindebuchse sich
axial gegen die vorgespannte Tellerfedersäule zu bewegen um diese nachzuspannen,
wodurch gleichzeitig die Spindelkraft und somit auch die Schließkraft des Ventils
erhöht werden. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß auch
bei unterschiedlicher Längenausdehnung zwischen Außengehäuse, Innengehäuse, Gelenkstützen,
Gelenkhebel usw. infolge von Temperatureinwirkung oder auch Spannungseinwirkung
ständig eine Schließkraft auf den Ventilteller ausgeübt wird, derer Größe durch
die Lage des Kniehebelsystem und dieLänge der gespannten Tellerfedersäule bestimmt
wird. So führt beispielsweise eine Verlängerung des äußeren Gehäuseteils gegenüber
dem inneren Gehäuseteil zu einer Verlagerung des Kniepunktes im Kniehebelsystem
im Sinne einer größeren Kraftübersetzung von der Spindel zum Ventilteller; gleichzeitig
verschieben sich jedoch Spindel und Gewindebuchse im Sinne einer Entspannung der
Tellerfedersäule,
so daß die Federkraft vermindert wird. Bei einer
Verkürzung des äußeren Gehäuseteils gegenüber dem inneren Gehäuseteil ist der Vorgang
genau umgekehrt und bei richtiger Auslegung des Kniehebelsystems und der Tellerfederspule
kann erreicht werden, daß sich die Schließkraft des Ventils bei unterschiedlicher
Längenausdehnung der Gehäuseteile und Bauelemente nicht, oder nur geringfügig ändert.