DE2940681C2 - Mechanisch zwangsbetätigtes Absperrventil mit koaxial zur Durchflußkanalachse verschiebbarem Verschlußstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisch zwangsbetätigtes Absperrventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der Reihe Konstruktionsbücher, »Absperrorgane in Rohrleitungen«, von Waither Volk, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg. 1959, ist ein solches Absperrventil bekannt, bei dem ein als Führungsschale ausgebildetes Innengehäuse das eigentliche Verschlußstück aufnimmt und führt. Weiterhin sind auf der Innenseite des Außengehäuses Führungsrippen angebracht, die das Verschlußstück zuverlässig an den zugehörigen Dichtsitz führen, um so ein eventuelles Verkanten und damit Undichtigkeiten im Bereich der Abdichtungen auszuschließen. Aufgrund des gegossenen Gehäuses sind diese Führungsteile leicht anzubringen, erfordern aber eine genaue spanabhebende Bearbeitung.

Ein aus der DE-PS 10 60 683 bekanntes axiales Absperrventil findet gewöhnlich als Regelarmatur Anwendung und weist eine große Baulänge auf. Es ist als aufwendige Schweißkonstruktion ausgebildet und besitzt genau einstellbare Lagerelemente sowie exakte Führungen für die Verschlußelemente. Denn da die Dichtwirkurtg durch einen innerhalb eines zylindrischen Dichtringes anliegenden Dichtring erfolgt, muß eine äußerst präzise Führung des Verschlußstückes und der mit ihm verbundenen Teile sichergestellt werden. Bei einem als Schweißkonstruktion ausgebildeten Gehäuse erfordert dies naturgemäß einen erheblichen Fertigungsaufwand. Die Verschlußstückspindel des Verschlußstückes wirkt mit einem Axiallager zusammen, welches durch ein balliges Ende der Verschlußstückspindel und eine einstellbare ebene Fläche gebildet wird. Diese Axiallagerbauart weist einen gegen Null gehenden Reibradius auf und reduziert somit die Betätigungskräfte dieser Armatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Absperrzwecke ein wenig aufwendiges Ventil mit niedrigern Widerstandsbeiwert zu schaffen, so daß auch bei kurzer Bauweise eine Anpassung des Verschlußstückes an die Gehäusedichtfläche gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Mit dieser Lösung ist es gelungen, ein in axialer Richtung wirkendes Absperrventil zu schaffen, dessen Widerstandsbeiwert erheblich unter dem Widerstandsbeiwert der bekannten und gebräuchlichen Ventile liegt Desweiteren konnte eine Baulänge verv/irklicht werden, wie sie gemeinhin nur bei Absperrklappen bekannt ist, nicht aber bei Ventilen. Aufgrund des Spiels und der mit einem gegen Null gehenden Reibradius versehenen Axiallagerfläche ist in zuverlässiger Weise eine Anpassung des Verschlußstückes an die Gehäusedichtfläche sichergestellt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen zeigen die Zeichnungen und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

F i g. 1 eine Ausführung mit nicht druckentlastetem Verschlußstück, die

Fig.2 eine Ausführung mit druckentlastetem Verschlußstück und geteilter Nabe, die
Fig. 3 eine hermetische Abdichtung des Getriebes und der Lagerung gegenüber dem Strömungsmedium, die

F i g. 4 eine die Kolbenwirkung des Verschlußstückes ausgleichende Ausführungsform und die
Fig. 5 auf einem Lagerzapfen gelagerte Nabe des Tellerrades.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist im Innern des Gehäuses 1 ein strömungsgünstig ausgebildeter Hohlkörper 2 angeordnet, in dem ein aus einem Ritzel 3 und einem Tellerrad 4 bestehendes Kegelradgetriebe angebracht ist. Das Ritzel 3 ist auf einer Antriebswelle 5 befestigt, welche hier von einem Handrad betätigt wird. Das Tellerrad 4 besitzt eine als Stützzapfen ausgebildete verlängerte Nabe 7 mit einem balligen Ende 8. Die Nabe 7 wiederum ist mit ausreichendem Spiel im Ansatz 9 des Hohlkörpers 2 gelagert. Wird das Verschlußstück 10 mit seiner Dichtfläche 11 gegen eine Gehäusedichtfläche 12 bewegt, so erfolgt die Kräfteübertragung über eine Verschlußstückspindel 13 auf das Tellerrad 4, wobei dann dieses aufgrund der als Stützzapfenlager ausgebildeten Nabe mit der balligen Fläche 8 gegen eine Lagerfläche 14 des Hohlkörpers 2 gedrückt wird. Zur Sicherung des Tellerrades 4 in axialer Richtung ist ein Sicherungselement 15 auf der Nabe 7 angebracht. Eine Verdrehung des Verschlußstückes verhindert ein im Hohlkörper 2 angebrachter Bolzen 16. Die axiale Beweglichkeit der Antriebswelle 5 wird dadurch begrenzt, daß ihr im Gehäuse gelagertes Ende ballig ausgeführt ist und gegen den Ansatz 9 läuft.
Erfolgt z. B. die Berührung der Dichtfläche 11 vom Verschlußstück 10 und der Dichtfläche 12 des Gehäuses 1 nicht parallel sondern einseitig, so paßt sich das Verschlußstück 10 infolge der als Axiallager wirkenden balligen Fläche 8 und des Spieles in dem als Radiallager

wirkenden Ansatz 9 und der Nabe 7 der Gehäusedichtfläche 12 an. Da der Reibradius zwischen der balligen Fläche 8 und der ebenen Fläche 14 gegen Null geht, ist das durch die Axiaikraft hervorgerufent Reibungsmoment im Axiallager sehr niedrig. Die Gehäusedichtfläehe 12 kann wahlweise elastisch oder starr ausgebildet sein.

Das Ausführungsbeispiel der Fig.2 zeigt ein Verschlußstück 10, welches gegenüber dem Hohlköroer 2 mittels Dichtungen 17 abgedichtet ist und zum Druckausgleich Bohrungen 18 aufweist Die Abdichtung des Verschlußstückes 10 gegenüber dem Gehäuse 1 erfolgt hier mittels eines im Verschlußstück 10 angebrachten Sitzringes 19. Zur Verminderung der Verschmutzungsgefahr sind zusätzliche Maßnahmen möglich, z. B. den Flüssigkeitsaustritt aus dem Innenraum des Hohlkörpers 2 nicht behindernde Elemente, welche in Form von 3ieben vorhanden sind. Die als Stützzapfenlager wirkende Nabe 7 ist in diesem Ausführungsbdspiel zweiteilig ausgeführt, wobei die als Axiallager wirkende ballige Fläche 8 Gegenstand eines separaten Lagersteines 20 ist. Die Lagesicherung der Nabe 7 erfolgt hier über das verlängerte Ende 21 der Welle 5, welches in eine Nut 22 der Nabe 7 eingreift

Die Fig.3 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie die F i g. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hierbei der Innenraum des Hohlkörpers 2 mit einem Faltenbalg 23 und dem Verschlußstück 10 abgedichtet ist. Der Faltenbalg 23 ist hier mit seinem einen Ende mit dem Verschlußstück 10 und mit seinem anderen Ende über ein Schraubstück 24 mit dem Hohlkörper 2 verbunden. Gleichzeitig wirkt hier der Faltenbalg 23 als Verdrehsicherung für das Verschlußstück 10. In der dargestellten Anordnung würden verständlicherweise Metallfaltenbälge Anwendung finden. Der Druckausgleich innerhalb des Hohlraumes kann dann über die lediglich zur Sicherheit angebrachte und nicht absolut fest angezogene Stopfbuchse 25 erfolgen. Für den Fall der Verwendung von Elastomerfaltenbälgen sind Anordnungen mit innendruckbelasteten Bälgen bzw. Führungen oder Ab-Stützungen bei außendruckbelasteten Bälgen vorstellbar.

Zum Druckausgleich beim abgedichteten Innenraum des Hohlkörpers 2 sieht das Ausführungsbeispiel der F i g. 4 die dargestellte Lösung vor. Der Hohlkörper 2 ist hier röhrenförmig gestaltet, wobei in dem einen Ende das Verschlußstück 10 gelagert und mittels O-Ring 26 abgedichtet ist und am anderen Ende ein beweglicher Deckel 27 angeordnet und ebenfalls mit O-Ring 28 gegenüber dem Hohlkörper 2 abgedichtet ist. Das Verschlußstück 10 ist überdies mit dem Deckel 27 fest verbunden, so daß bei einer Bewegung des Verschlußstükkes der Deckel dieser Bewegung zwangsläufig folgt und somit der Raum innerhalb des Hohlkörpe-s 2 gleich groß bleibt Natürlich sind auch andere Arten der Abdichtung möglich.

Die Fig. 5 zeigt eine alternative Lösung des Erfindungsgedankens, bei der die Nabe 7 des Tellerrades 4 eine Sackbohrung aufweist, welche in Verbindung mit einem Lagerzapfen 29 als Radial- und Axiallager wirkt. Der Zapfen 29 ist fest mit dem Hohlkörper 2 und damit auch fest mit dem Gehäuse 1 verbunden. Die Bewegung des Verschlußstückes 10 erfolgt über ein auf der Nabe 7 angebrachtes Bewegungsgewinde, das mit einem Bewegungsgewinde innerhalb der hier rohrförmigen Verschlußstückspindel 30 des Verschlußstückes 10 zusammenwirkt. Die rohrförmige Verschlußstückspindel 30 ist wiederum in einem Einsatz 31 gelagert, welcher wiederum im Hohlkörper 2 befestigt ist Die Dichtung 32, die die innenliegenden Getriebeteile, Lager und Führungen, vor einer Verschmutzung schützt, kann z. B. als Lippendichtung ausgebildet sein. Somit würde sie ein Eindringen von Strömungsmedium in den Innenraum beim Schließen des Ventils verhindern, jedoch einen durch die Kolbenwirkung der rohrförmigen Verschlußstückspindel 30 bedingten hohen Druckanstieg im Innenbereich nicht zulassen. Der Einsatz 31 ist weiterhin so gestaltet, daß er gleichzeitig zur axialen Festlegung des Tellerrades 4 dient Ais Verdrehsicherung des Verschlußstückes 10 fungiert hier ebenfalls, wie in der F i g. 2, ein verlängertes Ende 21 der Antriebswelle 5. das mit einer Längsnut 33 der rohrförmigen Verschlußstückspindel 30 zusammenwirkt.

Die Dichtung 32 kann auch gleichzeitig zur Abdichtung des Strömungsmediums gegenüber der Atmosphäre verwendet werden. In einem derartigen Fall ist die außenliegende Spindelabdichtung, z. B. in Form einer Stopfbuchsabdichtung 25, lediglich Notabdichtung. Diese wäre im Normalbetrieb kaum angezogen und würde somit einen Ausgleich des durch die Hubbewegung des Ventiltellers verdrängten Volumens ermöglichen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mechanisch zwangsbetätigtes Absperrventil mit koaxial zur Durchflußkanalachse verschiebbarem VerschluÖstück, dessen Antriebsbewegung über eine im Winkel zur Durchflußkanalachse stehende Antriebswelle und ein Getriebe erfolgt, das ein Tellerrad mit einer Nabe aufweist, die ein Bewegungsgewinde für die Verschlußstückspindel, eine mit einer gehäuseseitigen Radiallagerfläche zusammenwirkende zylindrische Mantelfläche und eine mit einer gehäuseseitigen Axiallagerfläche zusammenwirkende Axiallagerfläche aufweist und von einer Ebene geschnitten wird, die durch die Antriebswelle gelegt ist und zur Durchflußkanalachse im gleichen Winkel geneigt ist wie die Antriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (7) eine Sackbohrung aufweist und daß zur Anpassung des Verschlußstücks (10) an die Gehäusedichtfläche (12) die zylindrische Mantelfläche mit ausreichendem Spiel und die Axiallagerfläche mit einem gegen NuI! gehenden Reibradius gelagert ist.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegungsgewinde in der Sackbohrung ausgebildet ist.

3. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung einen gehäusefesten Lagerzapfen (29) aufnimmt und mit diesem das Axial- und Radiallager bildet.

4. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Axiallagerflächen (8,14) eben und die andere ballig ist.

5. Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ballige Axiallagerfläche (8) Bestandteil eines Lagersteins (20) ist.