DE3001461A1

DE3001461A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE3001461A1
Application number: DE19803001461
Authority: DE
Inventors: Ernest R Koppl; Jun Francis H Ogle
Original assignee: Transamerica DeLaval Inc
Current assignee: IMO Industries Inc
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1980-10-23
Also published as: CA1138743A; JPS55139563A; JPH0341175Y2; FR2453341B3; GB2045401A; JPH02128879U; FR2453341A1; JPH0220543Y2; GB2045401B; US4257444A; JPS6429572U

Description

Patentanwälte Dipl. Life. nana-C-aiS'n Mifficr Br. rer. nat. Tliomaj licreiidt

Br.-Ing. Haus .Loya LucHe-Grchn-Stroßo 36 D Ö Mönchen 80 *"} Π Π 1 Δ R

Transamerica DeLaval Inc. Princeton, New Jersey (V.St.A.)

- F.938 -

Ventilanordnung

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Transamerica DeLaval Inc. - F.938 -

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für ein Absperrventil oder Rückschlagventil, insbesondere zum Einbau an der Verbindungsstelle zweier Rohrleitungen, durch die ein Fluid strömt.

In vielen industriellen Fällen ist es erwünscht, ein Sperrventil oder Rückschlagventil oder ein anderes Ventil an einer oder mehreren im Abstand liegenden Stellen in einer Rohrleitung einzubauen. Das Ventil sperrt eine Rückströmung ab und bietet damit eine Sicherheit bei Brüchen in der Leitung. Ein üblicher Weg zum Einbau eines solchen Rückschlagventiles an der Verbindungsstelle zweier Rohrleitungen besteht darin, die parallelen flachen Endflächen eines solchen Ventiles zwischen die gegenüberliegenden Rohrflansche an der Verbindungsstelle zweier Rohre einzuklemmen, wie in dem U.S.-Patent 4 079 751 beschrieben. Um jedoch ein solches Ventil bei vorhandenen Rohren einbauen zu können, müssen diese entweder mit Flanschen versehen sein oder es müssen Flanschen an der Einbaustelle angebracht werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil oder Rückschlagventil für Rohrleitungen zu schaffen, das leicht ohne besondere strukturelle Vorkehrungen an vorhandene Rohrleitungen an- bzw. eingebaut werden kann, ohne daß eine Änderung der Länge der Rohrleitungen erforderlich ist. Das Ventil soll ferner axial in die Bohrungen von Standardrohrgroßen eingebaut werden können.

Ferner sollen ein oder mehrere solcher Absperrventile an be-

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stimmten flexibel verbundenen Stellen des Brennstoffverteilungssystemes eines Flugzeuges ausbaubar eingebaut werden können.

Schließlich soll die Ventilanordnung stabil und zuverlässig im Betrieb sein, sie soll einfach aufgebaut und narrensicher ein- und ausbaubar sein, und sie soll ferner billiger als vorhandene Ventile dieser Art sein.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen zylindrischen ringförmigen Ventilkörper, der axial in eine Standardrohrleitung einbaubar ist, wobei die operativen Ventilteile voll in dem geometrischen Zylinder des Ventilkörpers enthalten sind. Ein örtlich erweiterter Abschnitt an einem Ende des Ventilkörpers wirkt mit der Bohrung der Rohrleitung zusammen, die an den geometrischen Zylinder angepaßt ist, so daß das Ventil bezüglich der gewünschten Strömungsrichtung nur in einer gegebenen Lage einbaubar ist. In der aufnehmenden Bohrung und in dem Ventilkörper sind axial fluchtende und radial gegenüberliegende Nuten ausgebildet, in die gleichzeitig ein herausnehmbarer Draht einsetzbar ist, um das eingesetzte Ventil in der Bohrung zu halten.

Eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Absperrventiles zeigt, das an einem Ende einer Rohrleitung eingebaut ist.

Fig. 2 zeigt eine axial auseinandergezogene Ansicht der Teile nach Fig. 1 vor dem Zusammenbau.

Fig. 3 und 4 zeigen Stirnansichten des Ventils der Fig. 1 und 2 von links und von rechts, gesehen in Richtung der Linien 3-3 und 4-4 von Fig. 2.

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Fig. 5 zeigt vergrößert einen Teilschnitt von zusammenwirkenden Elementen von Fig. 1 in axial auseinandergezogener Darstellung.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht des Ventilkörpers des Ventiles nach Fig. 1 längs der Linie 6-6 von Fig. 4.

Fig. 7 zeigt in Draufsicht ein Halteelement nach Fig. 1 und

Fig. 8 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise in Seitenansicht einen Rohrstutzen oder ein Fitting zum Einbau eines Absperrventiles nach der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ventil-Modul M, das in ein Ende der zylindrischen Bohrung 10 einer Standard-Rohrleitung P einbaubar ist, um eine Strömung in einer Richtung von links nach rechts in der Zeichnung festzulegen. Das Ventil hat einen relativ dünnen zylindrischen Ring 11, der eine zylindrische Außenfläche besitzt, mit welchem er relativ eng aber verschiebbar in der Bohrung 10 aufgenommen ist. Die Form der Innenfläche des Ringes 11 konvergiert etwas bis zu einer Ventilsitzebene am stromabwärtigen Ende und ein diametral verlaufender Sitzträger 12, der integral mit dem Ventilring 11 ausgebildet ist, erstreckt sich diametral über den Ring an der Sitzebene, wobei die Öffnung des Ventilkörpers in zwei gleiche gegenüberliegende,im wesentlichen halbzylindrische Ventilsitzöffnungen A und B unterteilt wird (Fig. 3). Zwei gleiche Ventilklappen 13, 14 haben versetzte Arme 13¹, 14', durch welche sie unabhängig an einem einzigen Gelenkzapfen 15 angelenkt sind, der an einer Stelle stromabwärts von der Ventilsitzebene diametral und parallel zum Träger 12 verläuft. In der gezeigten Ausführungsform ist jede Ventilklappe 13, 14 durch eine elastomere Schicht 16 ausgekleidet, die durch eine Platte 17 und geeignete Halterungen 18 an Ort und Stelle gehalten wird.

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Die Sitzüberlappung des Ventilkörpers 11, 12 in der Sitzebene erstreckt sich kontinuierlich am Umfang um jede der öffnungen, die durch den Träger 12 gebildet werden, bis zu dem Maß -Δ . in Fig. 4, so daß ein radialer Zwischenraum Δ _ zwischen jeder Klappe 13, 14 und dem angrenzenden zylindrischen Umfang des Ventilkörpers 11 verbleibt. An den diametral gegenüberliegenden Bereichen der Trägerverbindungsstelle mit dem Ventilkörper 11 ist der Zwischenraum A₂ etwas erweitert zur integralen Anpassung an stromabwärts vorstehende Halterungen 19, 19' für die entsprechenden Enden des Gelenkzapfens 15. Eine einzige Feder 20 mit gleichen aber entgegengesetzt gewickelten Windungen um den Zapfen 15 hat tangentiale Arme 21, 21', durch welche sie eine konstante Vorspannkraft auf die Ventilklappen 13, 14 ausübt, durch welche diese in die geschlossene Position gedrückt werden.

Um den Gleitsitz des Ventilkörpers in der Bohrung 10 zu halten, bzw. zu befestigen und abzudichten, ist die äußere zylindrische Oberfläche des Ventilkörpers 11 mit einer radial nach außen offenen und am Umfang verlaufenden Nut 23 nahe der Sitzebene am stromabwärtigen Ende des Ventilkörpers 11 versehen, und es ist ferner eine radial nach außen offene am Umfang verlaufende Nut 24 vorgesehen, die näher am stromaufwärtigen Ende des Ventilkörpers 11 liegt. Eine am Umfang verlaufende Lippe 25 am stromaufwärtigen Ende ist größenmäßig so abgestimmt, daß sie mit der Bohrung 10 zusammenwirkt und eine eindeutige Einbaulage des Ventiles M im Rohr P gewährleistet, derart, daß eine Strömung in das Rohr P möglich ist, eine Rückströmung vom Rohr P über das Ventil M jedoch gesperrt wird. Ein O-Ring 26 in der Nut 23 wirkt mit der Bohrung 10 zusammen, um eine Abdichtung zwischen dem Ventil und der Rohrleitung zu bewirken. Nahe ihrem offenen Ende hat die Bohrung 10 eine radial einwärts offene, am Umfang verlaufende Nut 27,und ein steif-elastisches Halteelement 28

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verläuft am Umfang und greift in beide Nuten 24, 27, wenn diese radial einander gegenüberliegen und axial fluchten.

Fig. 5 zeigt im Detail, daß die Lippe 25 imvesentliehen der Bohrungsanschrägung 29 angepaßt ist, die am Ende der Bohrung 10 einer üblichen Rohrleitung ausgebildet ist, so daß das Einsatzventil im wesentlichen bündig in dem bereits vorhandenen Rohr aufgenommen und in dieses einbaubar ist. Der Einbau des Ventiles M erfordert daher keine Veränderung der Länge (oder der Einbauposition) des Rohres P oder irgendeine Veränderung der Länge (oder der Einbauposition) des nächstangrenzenden Rohres (nicht gezeigt), mit dem das dargestellte Ende des Rohres P zuvor lösbar verbunden gewesen sein kann.

Jede der gegenüberliegenden Haltenuten 24, 27 hat vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt mit nach außen sich erweiternden Seitenwänden, durch welche vorzugsweise das Halteelement 28 radial einwärts in die Nut 24 gedrückt wird, wenn irgendeine Kraft vorhanden ist, die das Ventil M innerhalb seiner Halte-Lage axial zu verschieben sucht. Die Neigung S ₁ der Wände der Nut 24 beträgt, wie dargestellt, im wesentlichen 60° zur Mittelachse des Ventiles M und die entsprechende Neigung ξ₂ ^{der Nut 27 ist} beträchtlich geringer und liegt im Bereich von 25° bis 45°. Der Grund für die Bevorzugung einer Konvergenz {ξ ^ - ^₂) zwischen der Abschrägung der Haltenut 24 und der gegenüberliegenden Abschrägung der anderen Haltenut 27 liegt darin, eine Konzentrizität bei der Positionierung des Halteelementes 28 bezüglich der Achse des Ventiles M zu gewährleisten. Der Winkelbereich von S .ι / um diese Beziehung zu erreichen, liegt zweckmäßigerweise innerhalb 45° bis 70°, während die Differenz & ^ - S₂ ^im Bereich von 25 bis 35° liegt, alles für den Fall, in welchem ein Halteelement 28 aus Draht mit

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kreisförmigem Querschnitt verwendet wird, dessen Radius im wesentlichen der Tiefe der Nut 24 entspricht.

Um das Halteelement 28 einsetzen und/oder herausnehmen zu können, ist zweckmäßigerweise ein Ende örtlich abgebogen, sowohl radial einwärts als auch in axialer Richtung, so daß eine Schleife oder Öse 30 gebildet wird, wie die Fig. 2 und 7 zeigen. Ferner ist ein örtlicher Bereich am stromaufwärtigen Ende des Ventilkörpers 11 ausgespart, wie z.B. die ausgefräste Aussparung 31, die axial wenigstens bis zur Nut 24 reicht, wodurch ein Bereich gebildet wird, über den das vordere Ende 28' des Halteelementes 28 in die Höhlung oder den gemeinsamen Querschnitt der Nuten 24, 27 eingeführt werden kann, wenn diese axial übereinstimmen, wobei vorzugsweise die Winkelausdehnung der Aussparung 31 ein relativ kleiner Teil der Umfangsausdehnung des Ventilkörpers 11 ist und diese Aussparungen zwischen den Punkten des Übergangs des Trägers zum Ventilkörper 11 liegt, wie beispielsweise Fig. 3 zeigt.

Ein einfaches Vorrücken des Halteelementes 11 in die Nuten und 27 bringt das Ende 30 in größere axiale Nähe und in axialen Eingriff mit dem stromaufwärtigen Ende des Ventilkörpers 11, wenn das Einschieben des Halteelementes über den Umfang der fluchtenden Nuten 24, 27 fortschreitet. Ggf. gibt die öse 30 die Kante der Aussparung 11 frei, so daß die öse 30 des Halteelementes in ihre Ruheposition in der Aussparung 31 einschnappt und dauerhaft darin gehalten ist. Vorzugsweise fällt die bogenförmige radiale ebene Fläche der Aussparung im wesentlichen mit dem stromabwärtigen Abschnitt der Nut 21 an der äußeren zylindrischen Fläche des Ventilkörpers 11 zusammen, so daß auch innerhalb der begrenzten bogenförmigen Ausdehnung der Aussparung 31 eine axiale Abstützung (über das Halteelement 28 und das stromaufwärtige sich erweiternde Ende der Nut 27) vorhanden ist, z.B. bei einer Abstützung des Ventils

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gegen eine Ruckwärtsstromung in der Rohrleitung P.

Das beschriebene Ventil ist sehr flexibel anwendbar und verwendbar für gegebene Fluid-Systeme und Installationen. Die einzige erforderliche Arbeit an einer vorhandenen Rohrleitung zum Zwecke des Einbaus des Ventiles besteht darin, die Nut 27 in der Bohrung 10 herzustellen, was ein relativ einfacher Vorgang ist, der an Ort und Stelle ausgeführt werden kann, falls notwendig. Das erfindungsgemäße Ventil kann vorteilhaft in Brennstoffleitungen innerhalb eines Flugzeuges eingebaut werden, beispielsweise an der lösbaren flexiblen Verbindung einzelnder diskreter Abschnitte solcher Leitungen innerhalb eines Tragflügels, bei welchem Anwendungsfalle Fig. 8 zeigt, daß die Nut 27 in der vorhandenen Gegenbohrung 10' eines handelsüblichen Fittings oder Rohrstutzens 35 ausgebildet werden kann, mit dessen Hilfe eine solche flexible Verbindung hergestellt werden kann. Ein schweißbarer Rohrstutzen dieser Art wird z.B. von der Firma Wiggins Connectors Division of DeLaval Turbine, Inc., Los Angeles, California, hergestellt.

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Zusammenfassung;

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem Absperrventil, das als Einheit in die Bohrung einer Rohrleitung eingebaut werden kann. Eine in Umfangsrichtung verlaufende radial einwärts offene Nut in der Bohrung der Rohrleitung liegt einer entsprechenden radial auswärts offenen Nut im Ventilkörper gegenüber und ein steif-elastisches in umfangsrichtung verlaufendes Halteelement, wie z.B. ein Draht geeigneter Stärke, ist in diese Nuten eingeführt, um das eingesetzte Ventil an Ort und Stelle zu halten. Das Halteelement kann leicht wieder herausgenommen werden, um eine Wartung oder den Ausbau des Ventiles zu ermöglichen, und der Ventilkörper ist so gestaltet, daß eine eindeutige Einbaulage zur Herbeiführung der gewünschten Strömungsrichtung gewährleistet ist.

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BAD ORIGINAL

Claims

Transaitierxca DeLaval Inc. - F.938 -

Patentansprüche

Ventilanordnung/ insbesondere zum Einbau in die Bohrung des Endes einer Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet , daß diese Bohrung eine in Umfangsrichtung kontinuierliche ringförmige Nut aufweist, die in axialem Abstand von dem offenen Ende der Rohrleitung liegt, daß ein Ventil ausbaubar in die Bohrung eingesetzt ist, daß das Ventil einen ringförmigen Sitzkörper aufweist mit einer zylindrischen Außenfläche, die in dieser Bohrung in axialer Überlappung mit dieser Nut aufgenommen ist, daß eine nach außen offene, in Umfangsrichtung verlaufende Nut an dem Ventilkörper ausgebildet ist, deren Querschnitt der Nut der Bohrung im wesentlichen angepaßt ist und die der letzteren radial gegenüberliegt, und daß ein steif-elastisches, ausbaubares, in ümfangsrichtung sich erstreckendes Halteelement in die Nuten eingesetzt ist, das eine dieser Nuten im wesentlichen und die andere der Nuten wenigstens teilweise ausfüllt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Einlaßende der Außenfläche radial größer ist als der zylindrische Rest der Außenfläche, derart, daß durch das Zusammenwirken des Einlaßendes und der Bohrung der Rohrleitung eine eindeutige Einbaulage des Ventiles in die Rohrleitung gegeben ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil ein Rückschlagventil ist.

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4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper eine in Umfangsrichtung kontinuierliche, radial auswärts gerichtete Nut an seiner Außenfläche zur Aufnahme eines Dichtungsringes an einer Stelle aufweist, die axial versetzt zu der erstgenannten Nut ist.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende des Ventilkörpers örtlich axial bis zu der Nut im Ventilkörper ausgespart ist, daß die Winkelbegrenzungen dieser Aussparung kleiner sind als die restliche ümfangsausdehnung der Nut im Ventilkörper, und daß das Halteelement ein in ümfangsrichtung verlaufender Draht ist, der eine größere Umfangsausdehnung hat als die Nut im Ventilkörper.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende des Drahtes örtlich in einer Axialrichtung und radial einwärts abgebogen ist, um Ein- und Ausbau des Drahtes zu erleichtern.
7. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper zylindrisch und ringförmig ausgebildet ist und einen integralen, diametral verlaufenden Träger aufweist, der die öffnung des Ventilkörpers in zwei gleiche, gegenüberliegende, im wesentlichen halbkreisförmige Ventilsitzöffnungen unterteilt, um den Fluidstrom in stromabwärtiger Richtung zu teilen, daß zwei Ventilklappen gelenkig an dem Ventilkörper angebaut und bewegbar sind, um diese Öffnungen zu öffnen und zu schließen, daß das stromaufwärtige Ende des Ventilkörpers axial wenigstens bis zum Schnittpunkt mit der Nut im Ventilkörper ausgespart ist, daß die axiale Aussparung sich zwischen Winkelbegrenzungen erstreckt, die zwischen den im Abstand

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liegendenStellen der Verbindung des Trägers mit dem Ventilkörper liegen, daß das Halteelement sich so weit in Umfangsrichtung erstreckt, daß es im wesentlichen den Rest der Nut im Ventilkörper ausfüllt/ wenn es in Umfangsrichtung über diese Aussparung in die Nuten eingeschoben wird.
8. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut im Ventilkörper im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt mit sich radial nach außen erweiternden Seitenwänden hat.
9. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in der Bohrung der Rohrleitung im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt mit radial nach innen sich erweiternden Seitenwänden hat.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Nut im Ventilkörper im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt hat und sich radial nach außen erweitert, daß eine Wand der einen Nut und die axial gegenüberliegende Wand der anderen Nut im wesentlichen dieselbe Neigung bezüglich der Mittelachse der Ventilanordnung .haben, daß das Halteelement ein Draht mit ausreichend größerem Kreisquerschnitt ist, um einen Linienkontakt mit jeder dieser axial gegenüberliegenden Wände bei einer axialen Druckbeaufschlagung des Ventilkörpers gegenüber der Rohrleitung über den Draht und diese gegenüberliegenden Wände zu bewirken.
11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Wand der Nut des Ventilkörpers in einem größeren Winkel zur Achse der Anordnung geneigt ist als die axial gegenüberliegende Wand der anderen Nut.

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12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die anderen axial gegenüberliegenden Wände der Nuten im wesentlichen dieselben Neigungen, jedoch in entgegengesetzter axialer Richtung aufweisen.
13. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Neigung der Wände der anderen Nut im Bereich von 25 bis 45° liegt.
14. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Wände der anderen Nut im wesentlichen 30° beträgt.
15. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper einen diametral verlaufenden Träger aufweist, der die Öffnung des Ventilkörpers in zwei gleiche gegenüberliegende, im wesentlichen halbkreisförmige Ventilsitzöffnungen unterteilt, um den Fluidstrom in einer einzigen stromabwärtigen Richtung durch den Ventilkörper zu teilen, daß zwei Ventilklappen an dem Ventilkörper angelenkt sind, um die öffnungen zu öffnen und zu schließen, daß die äußere Fläche des Ventilkörpers eine in ümfangsrichtung verlaufende radial auswärts offene Dichtungsnut auf der einen axialen Seite dieser erstgenannten Nut aufweist, und daß eine radial auswärts gerichtete Lippe nahe dem Ende des Ventilkörpers auf der anderen Seite dieser erstgenannten Nut ausgebildet ist.
16. Ventilanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Lippe am stromaufwärtigen Ende des Ventilkörpers ausgebildet ist.
17. Ventilanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger axial bis zum stromab-

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. S

wärtigen Ende des Ventilkörpers verläuft, um eine einzige Stirnebene für den Ventilsitz zu bilden, daß die Ventilklappen in ihrer Sitzposition einen radialen Abstand zum Umfang der Sitzebene des Ventilkörpers aufweisen, daß der Ventilkörper zwei integrale stromabwärts vorstehende Halterungen für einen Gelenkzapfen innerhalb dieses radialen Zwischenraumes und an diametral gegenüberliegenden Stellen aufweist, die angrenzend an den Übergang des Trägers zu dem ringförmigen Ventilkörper • angeordnet sind, daß die Gelenkverbindung der Ventilklappen mit dem Ventilkörper über eine einzige diametral verlaufende Achse erfolgt, die in den Halterungen gelagert ist.
18. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in eine metallische Rohrleitung eingebaut ist.
19. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil in einen ringförmigen Rohrstutzen eingebaut ist, durch den zwei Rohrleitungen verbindbar sind.

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