DE3012453A1 - Durchgangsventil - Google Patents

Description

• Durchgangsventil
• Die Erfindung betrifft ein Durchgangsventil für flüssige und gasförmige Medien, zum Öffnen, Regulieren und Absperren des Durchflusses.
• Zum Absperren von flüssigkeits- oder gasfiihrenden Leitungen sind Durchgangsventile mit längsverschiebbarem, zylidrischem Kolben vorgeschlagen, die in geöffnetem Zustand voll.en, kreisrunden Durchgang besitzen, wodurch Strömungsverluste weitgehend vermieden Werden. Zur Abdichtung des Kolbens nach außen, sowie zur Absperrung des Durchflusses wird dabei ein axial und radial wirksames, elastisches Dichtungselement verwendet, welches in der Ventilbohrung angeordnet ist.
• Bei einem solchen Durchgangsventil werden zum Absperren des Durchflusses, insbesondere bei hohen Mediumsdrücken, große, auf den Kolben wirkende Schließkräfte srforderlich, wozu aufwendige und teuere Stellantriebe notwendig sind.
• Wenn bei inkompressiblen Medien stromauf- und stromabwärts vom Durchgangsventil zusätzlich abgesperrte Ventile angeordnet sind, lässt sich der Kolben nicht in Schließlage bewegen, wodurch das Durchgangsventil wirkungslos ist. Ein weiterer Nachteil bei dicsen Durchgangsventilen liegt darin, daß sie sich zur fernbetätigten Durchflußregulierung nicht eignen, eil durch die Strömungskräfte der Kolben, welcher den Durchfluß bestimmt, aus seiner Stellposition gedrückt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein kompaktes Durchgangsventil zu schaffen, welc1es hand- oder fernbetätigt den Durchfluß offnet, reguliert und absperrt.
• sind Diese Aufgabe / erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vertikale, stufenförmig abgesetzte Gehäuseinnenbohrung mit dem dariii gelagerten, längsverschiebbaren Stufenkolben in drei gceneinander abgedichtete Kammern unterteilt ist, wobei das Kolbenschiießteii mit der Dichtung die untere Kammer, die Dichtung mit der Kolbenstegdichtung die mittlere Kammer und die Kolbenstegdichtung mit dem Kolbenschaft und der zugeordneten Dichtung die obere Kammer bildet, wobei die untere Kammer durch einen Kanal od. dgl. mit der oberen Kammer, die mittlere Kammer durch eine Öffnung mit der Außenluft verbunden ist und die Querschnittsfläche des Kolbenschließteiles den gleichen Flächeninhalt wie die aus Kolbensteg und Kolbenschaft gebildete Ringfläche aufweist.
• Das nach der Erfindung ausgestaltete Durchgangsventil lässt sich infolge des Kraft- und Volumenausgleiches bei strömendem und ruhendem kompressiblem und inkompressiblem unter Druck stehendem Medium ohne großen Kraftaufwand zum Öffnen, Regulieren und Absperren von Hand betätigen, wobei der Kolben in der jeweils eingestellten Lage verbleibt.
• Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal besitzt die aus Kolben schließteil und Kolbensteg gebildete Ringfläche den gleichen Flächeninhalt wie der Kolbenschaftquerschnitt, wobei ein koaxial zur Gehäuseinnenbohrung angeordneter Hohldeckel, welcher eine Öffnung zur Verbindung mit der Außenluft besitzt, dicht aber lösbar durch eine Gewindemuffe od. dgl. mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, den Zylinderraum für den Kolbenschaft bildet.
• Durch diese Ausbildung. kann der Kolben des Durchgangventiles mittels eines beliebigen, unter Druck stehenden Steuermediums fernbetätigt werden, wozu handelsübliche Regel- oder Steuerventile verwendet werden können.
• Ein Ansfiillrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeicllnllng dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen: Fig.1 einen Längsschnitt durch das Durchgangsventil Fig.2 einen teilweisen Langsschnitt einer anderen Ausfiihrungsform, wobei der nicht dargestellte Teil, wie in Fig.l gezeigt, ausgeführt ist.
• Fig.3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Durchgangventils, wobei der nicht dargestellte Teil, ebenfalls wie in Fig.1 gezeigt, ausgeführt ist.
• Fig.4 eine Ansicht der Dichtungsbaueinheit für das Durchgangsventil mit quadratförmiger Durchflußöffnung.
• Das in Fig.1 dargestellte Durchgangsventil besteht aus dem Ventilgehäuse 1, welches radiale Muffenanschlüsse 29,30 mit quadratförmigen Durchbrüchen zur Gehäuseinennenbohrung 3 hin besitzt, in welcher der aus der elastischen Axial- und Radial dichtung 9, den Halbschalen 26,26' und den Federnasen 27,27' bestehende Dichtungsbaueinheit eingeschoben ist. Die axiale Lagensicherung der Dichtungsbaueinheit erfolgt nach oben beispielsweise durch die Schulter der Gehäuseinnenbohrung 3 und nach unten durch den Verschlußdeckel 31, die Federnasen 27,27' sind in entsprechenden Längsnuten in der Gehäuseinnenbohrung 3, welche in der Zeichnung nicht sichtbar sind, eingerastet und übernehmen die Lagensicherung der Halbschalen 26,26' welche die Ring- und Längsteile der Dichtung 9 einfassen und abstutzen, wobei die quadratförmigen Durchbrüche 28,28' der Halbschalen 26,26' mit den Durchbriichen in den Muffenanschlüssen 29,30 übereinstimmen. Die vollständige Dichtungsbaueinheit 9,26,26',27,27' kann somit bei Bedarf einfach und schnell ausgetauscht werden. Der Stufenkolben 4 ist in der stufenförmig abgesetzten Gehäuseinnenbohrung 2,3 passend und längsverschiebbar gelagert und gibt beispielsweise in der dargestellten Position etwa den halben Durchfluß frei. Die Gehäuseinnenbohrung 2,3 ist durch den Stufenkolben 4 in jeder möglichen Lage des Kolbens in drei gegeneinander abgedichtete Kammern 5,6,7 unterteilt, wobei das Kolbenschließteil 8 mit der Dichtung 9 die untere Kammer 7, die Dichtung 9 mit der Kolbenstegdichtung 10 die mittlere Kammer 6 und die Kolbenstegdichtung 10 mit dem Kolneschaft 11 und der in der Gewindemuffe 21 befindlichen Dichtung 12 die obere Kammer 5 bildet. Die untere Kammer 7 ist beispielsweise durch den koaxialen Kanal 13, welcher teilweise durch den Stufenkolben 4 geführt ist über die radialen Öffnungen 18 mit der oberen Klammer 5 verbunden. Natürlich kann die Kammer 7 auch durch einen Kanal oder eine Leitung mit der Kammer 5 verbunden sein, wobei die Leitung in oder außerhalb des Ventilgehäuses 1 angeordnet sein kann. Die mittlere Kammer 6 ist durch eine Öffnung 14, welche auch ein Gewinde zum Anschluß einer Steuerleitung aufweisen kann, mit der Außenluft in Verbindung.
• Zur manuellen Betätigung des Stufenkolbens 4 ist beispielsweise ein Handgriff 25, wie in Fig.3 dargestellt, mit dem Kolbenschaft 11 durch eine Schraube verbunden. Anstelle des Handgriffes kann der Kolbenschaft 11 auch entsprechend mit einem Stellmotor gekoppelt sein, wodurch Fernbetätigung ermöglicht wird. Das Kolbenschließteil 8 besitzt genau denselben Flächeninhalt wie die aus Kolbensteg 15 und Kolbenschaft 11 gebildete Ringfläche 16, wodurch ein Axialkraftausgleich erzielt wird, da bei Druckbeaufschlagung durch das Medium gleichgroße Kräfte entgegengesetzt auf die Stufenkolbenwirkflächen 8 und 16 drücken. Der Stufenkolben 4 lässt sich deshalb mittels des Handgriffes 25 oder durch einen Stellmotor leicht längsverschieben, da lediglich die Reibkräfte der Dichtungen 9,10 und 12 iiberwunden werden müssen und bleibt in der jeweils eingestellten Posi.tion stehen. Desweiteren wird auch ein Volumenausgleich erzielt, dh. wenn sich das Volumen durch das Kolbenschließteil 8 in Kammer 7 verkleinert, vergrössert sich das Volumen in Kammer 5 entsprechend. Dadurch lässt sich bei Verwendung von inkompressiblen Medien das Durchgangsventil auch absperren wenn stromauf- und stromabwärts vom Durchgangsventil zusätzlich abgesperrte Ventile angeordnet sind.
• Wenn das Kolbenschließteil 8 in Schließlage ist, dichten die beiden Ringteile der Dichtung 9 das Schließkolbenteil 8 axial nach oben und nach unten, die beiden Längsteile radial ab, wobei die elastischen Dichtungsteile an die Gehäuseinnenbohrungswand 3 dicht angepresst werden, wodurch der Ventildurchfluß in beiden Fließrichtungen abgesperrt ist. Ein besonderer Vorteil dieser Durchflußabdichtung besteht darin, daß der Stufenkolben 4 in Schließlage durch den Mediumsdruck nicht axial verschoben und geöffnet werden kann. Um eine möglichst lineare Durchflußregulierung zu erzielen sind die Durchflußöffnungen 28,28' in den Halbschalen 26,26' quadtUtförmig ausgespart, wodurch sich die Durchflußfläche proportional mit dem Kolbenhub verändert.
• Um das Durchgangsventil mit unter Druck stehendem Steuermedium fernsteuern zu könen, besitzt die aus Kolbenschließteil 8 und Kolbensteg 15 gebildete Ringfläche 16 den gleichen Flächeninhalt wie der Kolbenschaftquerschnitt 11. Der koaxial zur Gehäuseinnenbohrung 2 angeordnete und dicht in die Gewindemuffe 21 eingeschraubte Hohldeckel 19, welcher eine Öffnung 20 zur Verbindung mit der Außenluft besitzt, bildet den Zylinderraum 32 für den Kolbenschaft 11. Die Fernsteuerung für das Durchgangsventil nach Fig. 1 kann mit an sich bekannten, handelsüblichen Steuer- oder Regelventilen erfolgen, wobei die eine Steuerleitung für die Kammer t an die Ansclußöffnung 14 und die zweite Steuerleitung für den Zylinderraum 32 an die Anschlußöffnung 20 angeschlossen ist. Bei Betätigung des Steuerventils wird die Kammer 6 belüftet und der Zylinderraum 32 entlüftet, wodurch sich der Stufenkolben 4 nach oben bewegt und den Ventildurchfluß öffnet. Der Schließvorgang erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Mit einem Regelventil kann der Stufenkolben 4 in jede beliebige Stellung gebracht werden, er verharrt dort so lange, bis er durch eine Änderung der Steuerdruckbeaufschlagung in die gewünschte, neue Position gebracht wird.
• Bei einer andren Ausführungsform des Durchgangventiles nach Fig.2, ist in der Bohrung 22 des Kolbenschaftes 11 eine Schlaubelldruckfeder 23 angeordnet, die den Stufenkolben 4 im Ruhezustand in Schließlage drückt, so daß der Ventildurchfluß in beiden Fließrichtungen abgesperrt ist. Zum Öffnen des Ventil durchgangs mittels Fernsteuerung ist die Drucksteuerleitung eines 3/2 - Wegeventils an die Anschlußöffnung 14 angeschlossen, Bei Steuerventildauerbetätigung wird die Kammer 6 belüftet und der Stufenkolben 4 gegen die Federkraft nach oben bewegt, wodurch sich der Ventildurchfluß öffnet.
• Sobald die Steuerventilbetätigung unterbrochen wird, wird die Kammer 6 entlüftet und der Stufenkolben 4 durch die Schraubendruckfeder 23 in Schließposition gebracht, wodurch der Ventildurchfluß abgesperrt wird.
• L e e @ s e i t e

Claims (9)

1. A n s p r ü c h e Durchgangsventil mit einer in der vertikalen Gehäuseeinnenbohrung angeordneten elastischen Dichtung und einem längsverschiebbaren Kolben zum Absperren und Öffnen des Durchflusses, wobei die zwei parallelen Ringteile der Dichtung axial - und wobei an die Ringteile angeformt en Längs teil e den Kolben radial gegenüber der Gehäuseinnenbohrung abdichten, dadurch gekenrlzeichnet, daß die vertikale, stufenförmig abgesetzte Gehäuseinnenbohrung (2,3) mit dem darin gelagerten, längsverschiebbaren Stufenkolben (4) in drei gegeneinander abgedichtete Kammern (5,6,7) unterteilt ist, wobei das Kolbenschließteil (8) mit der Dichtung (9) die untere Kammer (7), die Dichtung (9) mit der Kolbenstegdichtung (10) die mittlere Kammer (6) und die Kolbenstegdichtung (10) mit dem Kolbenschaft (11) und der zugeordneten Dichtung (12) die obere Kammer (5) bildet, wobei die untere Kammer (7) durch einen Kanal (13) od. dgl.

   mit der oberen Kammer (5), die mittlere Kammer (6) durch eine Öffnung (14) mit der Außenluft verbunden ist und die Querschnittsfläche des Kolbenschließteiles (8) den gleichen Flächeninhalt wie die aus Kolbensteg (15) und Kolbenschaft (11) gebildete Ringfläche (16) aufweist.
2. 2. Durchgangsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) durch den Stufenkolben (4) geführt ist, wobei der Kanal einlaß (17) an der Kolbenstirnfläche in die untere Kammer (7) einmündet und iiber dem Kolbensteg (15) tlurch radiale Öffnungen (18) in die obere Kammer (5) ausmündet.
3. 3. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Kolbenschließteil (8) und den Kolbensteg (15) gebildete Ringfläche (16') den gleichen Flächeninhalt wie der KoJbenschaftquerschnitt (11) aufweist.
4. 4. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gckei'izeichnet, daß koaxial zur Gehäuseinnenbohrung (2) ein liohldeckel (19), welcher eine Öffnung (20) zur Verbindung mit der Außenluft besitzt, dicht aber lösbar durch die Gevindell.tlffe (21) od. dgl. mit dem Ventilgehälse (1) verbunden ist.
5. 5. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschaft (11) eine Grundbohrung (22) zur Aufnahme der Schraubendruckfeder (23) besitzt, welche zwischen Bohrungsgrund und der Fläche (24) des Hohldeckels (19) eingespannt ist.
6. 6. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschaft (11) mit einem Handgriff (25) oder einem Stellmotor entsprechend verbunden ist.
7. 7. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (26,26') mit der Dichtung (9) zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
8. 8. Durchgangsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die llalbschalen (26,26') Federnasen (27,27') od. dgl.

   zur Lagensicherung besitzen, welche in entsprechende Längsnuten der Gehäuseinnenbohrung (3) einschnappen.
9. 9. Durchgangsventil nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (28,28') in den Halbschalen (26,26') ei-ne rechteckige Form besitzen.