DE3049613C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem
aus Kunststoff bestehenden Ventilgehäuse mit einem von einer
Seite zur anderen Seite durch das Gehäuse hindurchführenden
Fluidkanal, einem nichtdrehbaren Ventilschließkörper aus
Kunststoff, der im Ventilgehäuse senkrecht zum Fluidkanal
bewegbar und in beliebiger Stellung bei und zwischen voll
geschlossener und voll geöffneter Stellung im Verhältnis
zum Fluidkanal anhaltbar ist und konische Gestalt hat, und
mit einer Betätigungsvorrichtung, die im Ventilgehäuse dreh
bar angeordnet und mit dem Ventilschließkörper in Gewinde
eingriff gehalten ist, wobei der Ventilschließkörper einen
Hohlraum hat, in den unter Erleichterung des Ventilschließ
vorganges eingefangenes Fluid entweichen kann.
Solche Ventilanordnungen können für ein flüssiges
oder gasförmiges Fluid verwendet werden.
Herkömmliche Hahnventile haben als Ventilschließ
körper vorzugsweise einen kegelförmigen Hahn. Durch den Hahn
selbst erstreckt sich seitlich ein Fluidkanal, durch den je
nach der gewählten Stellung des Hahns gegenüber im Ventilge
häuse ausgebildeten Ventilsitzen eine Fluidströmung möglich
oder unterbunden oder regulierbar ist. Zum Steuern der Fluid
strömung wird der Hahn nach Wunsch um seine Achse gedreht.
Wegen der Drehbewegungen des Hahns kann nicht immer
eine wirksame Abdichtung gewährleistet werden, so daß es
ziemlich häufig zu Fluidleckverlusten kommt.
Um eine wirksame Dichtung zwischen dem Hahn und den
mit ihm zusammenwirkenden Ventilsitzen zu erreichen, muß auf
den Hahn selbst eine ziemlich starke Druckkraft ausgeübt wer
den, so daß er unter ziemlichen hohem Druck mit den Ventilsitzen
in Berührung gehalten wird. Das kann oft zu mechanischen, meist
örtlichen Beschädigungen an den Oberflächen der Ventilsitze
führen.
Ein Vorteil dieser Art von Ventil besteht jedoch dar
in, daß eine im wesentlichen ungestörte Fluidströmung erzielbar
ist, wenn der Hahn in voll geöffnete Stellung bewegt wird.
Eine andere Art von Ventil sind die herkömmlichen
Schieberventile. Ein solches Ventil hat als Ventilschließkörper
einen gleitenden Schieber, der senkrecht zu dem sich seitlich
durch das Ventilgehäuse erstreckenden Fluiddurchlaß bewegbar
ist. Aufgrund der Anordnung in einer idealen Ebene, die mit
der Keilwirkungsfläche des Schiebers zusammenfällt, ergeben
sich jedoch bei diesem Ventil ziemlich kleine Sitzflächen an
beiden Ventilsitzen. Eine örtliche Konzentration der Belastung,
Verschleiß sowie Fluidleckverluste können an diesen Ventil
sitzflächen bei längerem Gebrauch und häufigem Ein- und Aus
schalten des Ventils nicht vermieden werden.
Bei einer bekannten Ventilanordnung der einleitend
genannten Art (DE-GM 17 43 842) ist der Ventilschließkörper,
für den Konizitätswerte nicht angegeben sind, in einer einzi
gen Längsnut im Ventilgehäuse geführt. Hierbei sind Verkan
tungsbewegungen des Ventilschließkörpers nicht auszuschlie
ßen, wodurch beispielsweise die Schließwirkung verschlechtert
werden kann. Weiterhin ist der Ventilschließkörper an seinem
Unterende eben ausgebildet, wodurch im vollständig geöffne
ten Zustand sich eine Störung der Fluidströmung ergeben kann.
Es ist auch ein Verschlußschieber, beispielsweise
am Eintritt einer Turbine (DE-AS 11 60 252), bekannt, bei
welchem der zylindrische Kolben von seinem Außenumfang vor
stehende axiale Ansätze oder Rippen aufweist, die in axialen
Nuten im Schiebergehäuse geführt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilanordnung
zu schaffen, die eine optimale Kombination aus Schieberventil
und Hahnventil darstellt und bei leichter Betätigung eine
sichere Führung des Ventilschließkörpers und ungestörte Fluid
strömung im vollständig geöffneten Zustand ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Ven
tilanordnung der einleitend genannten Art, gemäß der Erfin
dung dadurch, daß der Ventilschließkörper mit zwei radial
entgegengesetzten Vorsprüngen ausgebildet ist, die mit zwei
parallelen Führungsnuten, welche im Innern des Ventilgehäu
ses senkrecht zum Fluidkanal ausgebildet sind, verschiebbar
im Eingriff stehen, das Arbeitsende des Ventilschließkörpers
insgesamt konkav gestaltet ist, und daß die Gestalt des Ven
tilschließkörpers einem wahren Zylinder angenähert ist und
eine Abschrägung von 1/30-1/10 hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die bei
den radial entgegengesetzten Vorsprünge nahe dem oberen Ende
des Ventilschließkörpers vorgesehen, und die beiden paralle
len Führungsnuten sind in einer senkrechten oberen Verlänge
rung des Ventilgehäuses ausgebildet.
Durch die besondere Gestaltung und Anordnung des
Ventilschließkörpers und der mit diesem zu
sammenarbeitenden parallelen Führungsnuten sind leichte
Betätigung des Ventilschließkörpers und gute Führung gewähr
leistet, weil ein unerwünschtes Verkanten des Ventilschließ
körpers ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ist als Folge
des konkav gestalteten unteren Endes bzw. Arbeitsendes des
Ventilschließkörpers im vollständig geöffneten Zustand unge
störte Fluidströmung ermöglicht.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteil
haften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Stirnan
sicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ausführungs
beispiels gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt und teilweise
mit Weglassungen.
Die Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse 1, welches
vorzugsweise aus einem harten Harz, wie Polyvinylchlorid oder
einer Harnstoff-Polyvinylchlorid-Zusammensetzung o. dgl.,
hergestellt ist und in der gezeichneten Weise voneinander ge
trennt diametral gegenüberliegend eine Einlaßöffnung 101 und
eine Auslaßöffnung 102 aufweist. Die die Öffnungen begrenzen
den Flächen 101 a und 102 a verlaufen vorzugsweise schräg nach
innen, so daß sie optimal mit den Einsteckenden entsprechen
der, hier nicht gezeigter, Rohre zusammenpassen. Zwischen
der Einlaßöffnung 101 und der Auslaßöffnung 102 für Fluid
ist eine
Ventilkammer 103 gebildet, die normalerweise mit einer flachen
Ausnehmung 103 a in einem Boden 113 des Ventilgehäuses 1 in
Fluidverbindung steht. In der Mitte des Bodens ist eine ver
jüngte Ablaßöffnung 104 vorgesehen, die normalerweise mit ei
ner Mutterschraube 105 verschlossen ist. Wie aus den Zeichnun
gen hervorgeht, hat das Ventilgehäuse 1 normalerweise keine
Rohrverbindungsflansche.
Das Ventilgehäuse 1 hat eine senkrechte Verlängerung
106, die im wesentlichen als hohler Zylinder ausgebildet ist
und als Stütz- und Führungselement für die Ventilspindel wirkt.
Die Verlängerung 106 hat einen Stirnflansch 107, eine zylindri
sche Bohrung 108 sowie zwei einander diametral gegenüberliegen
de Führungsnuten 109 a und 109 b.
Das obere Ende der Verlängerung 106 ist von einer Ab
deckplatte 4 verschlossen, und zwischen dieser Abdeckplatte 4
und dem Stirnflansch 107 ist eine Fluiddichtung durch einen
O-Ring 9 gewährleistet. Die Abdeckplatte 4 ist mit dem Stirn
flansch 7 durch am Umfang verteilte Schraubbolzen 10 zusammen
gezogen.
Die Ventilanordnung weist einen senkrecht verschieb
baren, nicht-drehbaren Ventilschließkörper 2 auf, der gleich
falls vorzugsweise aus hartem Kunststoff hergestellt ist und
eine insgesamt hohle, im wesentlichen zylindrische Gestalt mit
einer Abschrägung von 1/30 bis 1/10 hat. In Fig. 1 ist der
Ventilschließkörper in seiner voll-geschlossenen Stellung ge
zeigt, wobei die strichpunktierte Linie die voll-geöffnete
Stellung angibt.
Ein Teil der ringförmigen Seitenwand der Ausnehmung
103 a sowie eine Teil der Ventilkammer 103 ist von ringförmigen
Ventilsitzen 200 a und 200 b begrenzt. Diese Ventilsitze 200 a
und 200 b sind entsprechend der insgesamt verjüngten äußeren
Gestalt des Ventilschließkörpers 2 angeordnet, um eine wirksa
me Fluiddichtung herzustellen, wenn der Ventilschließkörper
in die in Fig. 1 und 2 durchgezogen gezeichnete voll-geschlos
sene Stellung bewegt wird.
Der Ventilschließkörper hat in der Nähe seines oberen
Endes zwei in entgegengesetzte Richtungen nach außen ragende
Vorsprünge 2 a und 2 b, die mit den in Längsrichtung ausgebilde
ten Führungsnuten 109 a bzw. 109 b in Gleiteingriff stehen, so
daß der Ventilschließkörper zwischen seiner obersten voll-ge
öffneten Stellung, die strichpunktiert gezeigt ist, und seiner
unteren voll-geschlossenen Stellung, die durchgezogen gezeigt
ist, in senkrechter Richtung verschiebbar aber an einer Umdreh
ung um seine Mittelachse gehindert ist.
Im Ventilschließkörper ist ferner eine Axialbohrung
ausgebildet, die einen oberen Bereich 2 c mit Aufnahmegewinde
und einen unteren Bereich 2 d ohne Gewinde aufweist.
Zur Betätigung dient eine Ventilbetätigungsstange 3,
die einen Bereich 3 a am oberen Ende aufweist, auf ein Hand
rad 6 befestigt ist, einen Bereich 3 b, der einen erweiterten
Flansch bildet und drehbar dadurch in seiner Lage gehalten ist, daß er in
der gezeichneten Weise zwischen der Abdeckplatte 4 und einem in diese einge
schraubten Halteteil 5 eingeschlossen ist, einen Bereich 3 c,
der als Lager dient und sich durch eine Axialbohrung 4 a in der
Abdeckplatte 4 erstreckt und zur Schaffung einer wirksamen Ab
dichtung gegenüber derselben O-Ringe 7 trägt, und schließlich
einen Bereich 3 d, der mit Einschraubgewinde ausgebildet und
mit dem mit Aufnahmegewinde versehenen Bereich 2 c des Ventil
schließkörpers 2 in Eingriff gehalten ist. Es ist klar, daß
durch Drehen der Ventilbetätigungsstange 3 in der einen oder
anderen Richtung mittels des Handrades 6 der Ventilschließkör
per 2 nach oben bzw. nach unten bewegt wird, ohne dabei eine
Drehbewegung auszuführen.
Das obere Ende der Ventilbetätigungsstange 3 ist in
einer in der Zeichnung nicht zu erkennenden Weise verjüngt und
mit einem Einschraubgewinde versehen, um eine mit Aufnahmege
winde versehene Mutter 12 aufzunehmen, die zur Sicherung des
Handrades 6 in herkömmlicher Weise auf die Ventilbetätigungs
stange 3 aufgeschraubt ist. Ein unbeabsichtigtes Lockern der
Mutter 12 ist durch eine federnde Beilagscheibe 11 verhindert.
Wie aus den Zeichnungen deutlich hervorgeht, hat das
Ventilgehäuse 1 keine Verbindungsflansche und keine Verbindungs
schrauben zum Anschluß seitlicher Leitungen, insbesondere eines
Einlaß- und Auslaßrohrs. Das Ventilgehäuse 1 ist also auf ein
fachste Weise gestaltet. Um die nötige Fluidverbindung des Ven
tilgehäuses mit den seitlichen Rohrleitungen herzustellen, sind
diese mit den entsprechenden Verbindungsflanschen ausgestattet,
die natürlich mit einer Vielzahl von Bolzenlöchern versehen
sind, wobei die entsprechende Anzahl Verbindungsbolzen zur fe
sten Verbindung zwischen den beiden Flanschen vorgesehen ist.
Die hier nicht gezeigten Rohrflansche werden zunächst in enge
Berührung mit sich senkrecht erstreckenden ebenen Stirnflächen
111 und 112 gebracht, die am Ventilgehäuse um die Einlaßöff
nung 101 bzw. die Auslaßöffnung 102 vorgesehen sind. Die Befe
stigungsbolzen erstrecken sich dabei so, daß sie keine Berüh
rung mit dem Ventilgehäuse eingehen.
Die Ventilanordnung arbeitet wie folgt:
Wenn das Ventil geschlossen werden soll, wird das
Handrad 6 in einer bestimmten Richtung, beispielsweise von
oben gesehen im Uhrzeigersinn gedreht, wobei sich auch die
Ventilbetätigungsstange 3 dreht, die, wie oben schon gesagt, keine
senkrechte Bewegung ausführen kann.
Der Ventilschließkörper 2, der sich nicht drehen kann,
wird aufgrund seines Schraubgewindeeingriffs mit der Ventil
betätigungsstange durch diese Drehbewegung beispielsweise aus
der strichpunktiert in Fig. 1 und 2 gezeigten obersten Stel
lung in seine durchgezogen gezeichnete unterste Stellung abge
senkt.
Kurz bevor die Ventilschließkörper seine voll ge
schlossene Stellung einnimmt, gelangt sein Boden mit dem Ven
tilsitz 200 B in Form der leicht verjüngten Umfangsfläche der
flachen Ausnehmung 103 a bzw. 114 im Boden 113 des Ventilgehäu
ses in Berührung. Da in der Ausnehmung eine gewisse Menge der
Behandlungsflüssigkeit eingefangen ist, wirkt diese bei ähnli
chen herkömmlichen Ventilen normalerweise als Falle, die dem
Ventilschließvorgang eine starke Gegenwirkung entgegengesetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist jedoch im Ven
tilschließkörper ein konzentrischer Hohlraum 2 f ausgebildet,
der mit der Falle in Fluidverbindung steht, so daß die einge
fangene Flüssigkeit entweichen kann.
Wenn der Ventilschließkörper in seine voll geschlosse
ne Stellung gebracht ist, ist die Ventilkammer 103 an einer
Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 101 sowie der Auslaßöff
nung 102 gehindert, so daß eine Strömung von Fluid durch die
Ventilanordnung völlig unterbunden ist.
Wenn das Ventil geöffnet wird, wird das Handrad 6
entgegengesetzt, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um
die Ventilbetätigungsstange gleichsinnig mitzunehmen, wodurch
der Ventilschließkörper aus seiner voll geschlossenen Stellung
beispielsweise bis in die voll-geöffnete Stellung angehoben
wird. Natürlich kann der Ventilschließkörper nach Wunsch auch
an einer Zwischenstellung mit teilweiser Öffnung angehalten
werden.
Bei voll-geöffneter Stellung des Ventilschließkörpers,
der in seinem Boden eine flache Ausnehmung 2 e aufweist, kann
die Fluidströmung durch den Durchlaß im Ventilgehäuse im we
sentlichen in keiner Weise gestört werden.
Im Vergleich zu bekannten Ventilen hat sich gezeigt,
daß die Fluidströmungsverluste am geringsten sind.
Claims (2)
1. Ventilanordnung mit einem aus Kunststoff bestehenden
Ventilgehäuse (1) mit einem von einer Seite zur anderen Seite
durch das Gehäuse hindurchführenden Fluidkanal, einem nicht-
drehbaren Ventilschließkörper (2) aus Kunststoff, der im
Ventilgehäuse senkrecht zum Fluidkanal bewegbar und in belie
biger Stellung bei und zwischen voll-geschlossener und voll-
geöffneter Stellung im Verhältnis zum Fluidkanal anhaltbar
ist und konische Gestalt hat, und mit einer Betätigungsvor
richtung, die im Ventilgehäuse (1) drehbar angeordnet und mit
dem Ventilschließkörper (2) in Gewindeeingriff gehalten ist,
wobei der Ventilschließkörper (2) einen Hohlraum
(2 f) hat, in den unter Erleichterung des Ventilschließvor
ganges eingefangenes Fluid entweichen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließ
körper (2) mit zwei radial entgegengesetzten Vorsprüngen (2 a,
2 b) ausgebildet ist, die mit zwei parallelen Führungsnuten
(109 a, 109 b), welche im Innern des Ventilgehäuses (1) senk
recht zum Fluidkanal ausgebildet sind, verschiebbar in
Eingriff stehen,
das Arbeitsende
des Ventilschließkörpers (2) insgesamt konkav (bei 2 e) ge
staltet ist, und daß die Gestalt des Ventilschließkörpers
einem wahren Zylinder angenähert ist und eine Abschrägung
von 1/30-1/10 hat.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die beiden radial entgegengesetzten Vorsprünge
(2 a, 2 b) nahe des oberen Endes des Ventilschließkörpers (2)
vorgesehen sind, und daß die beiden parallelen Führungsnuten
(109 a, 109 b) in einer senkrechten oberen Verlängerung (106)
des Ventilgehäuses (1) ausgebildet sind.
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