DE3106730A1

DE3106730A1 - Freiflussventil oder -regler

Info

Publication number: DE3106730A1
Application number: DE19813106730
Authority: DE
Inventors: Karl 7060 Schorndorf Dungs; Herman 7067 Urbach Schmid
Original assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date: 1981-02-24
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE3106730C2

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 10.2.1981

Karl Dungs GmbH & Co. P 4003

7067 Urbach
Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41

7000 Stuttgart 1

Freiflußventil oder -regler

Die Erfindung betrifft ein Ventil oder einen Regler nach dem Freiflußprinzip, mit einem beweglichen Ventilteller, der sich bei offenem,Ventil außerhalb des Bereiches eines etwa geradlinig verlaufenden Strömungskanales befindet .

Derartige Freiflußventile oder -regler sind bekamt (DE-OS 29 30 131). Dieses bekannte Ventil ist als Tellerventil ausgebildet, wobei jedoch der Ventilteller nicht von dem durchströmenden Medium umströmt ist und das durchströmende Medium nicht senkrecht durch die Ventilsitzebene hindurchtritt, sondern wobei der Zufluß- und der Abfluß durch in die Ven,tilsitzf lache eingearbeitete, einander gegenüberliegende öffnungen erfolgt. Derartige Ventile weisen zwar, bezogen auf den Durchtrittsquerschnitt des Strömungskanales relativ geringe Druckabfälle auf, doch bauen sie- verhältnismäßig groß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannten Ventile oder Regler dahingehend zu verbessern, daß bei im wesentlichen unveränderter Baugröße und unverändertem Druckabfall ein wesentlich erhöhter Durchsatz und außerdem eine im Öffnungsanfangsbereich steiler ansteigendes Verhältnis von Durchsatz/Hub erzielt wird. Dabei soll weiterhin das Ventil einen einfachen Aufbau aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Ventil oder Regler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß zwei gemeinsam bewegbare Ventilteller, zwei einen Abstand voneinander aufweisende Ventilsitze und zwei zueinander parallele Strömungskanäle in dem selben Gehäuse untergebracht sind. Das erfindungsgemäße Ventil weist bei gleichem Druckabfall und gleicher Gehäusebaugröße einen mehr als verdoppelten Durchsatz auf. Der für einen gegebenen Durchsatz erforderliche Hub ist vermindert, was zur Folge hat, daß ein weniger leistungsfähiges Antriebssystem verwendet werden kann. Insbesondere bei der

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Verwendung von Elektromagneten als Antriebsystem wirkt sich die Hubverminderung vorteilhaft aus,.weil bei Elektromagneten bei zunehmendem Hub eine überproportionale Vergrößerung bei vorgegebener Kraftentwicklung vorliegt. Schließlich ist noch von Vorteil, daß bei dem erfindungsgeraäßen Ventil bzw. Regler die Einstellung einer Durchsatzmenge durch Hubbegrenzung deshalb vereinfacht ist, weil die Durchsatz/Hub-Kennlinie nicht mehr anfangs flach und nachher steil sondern umgekehrt anfangs steil und nachher abflachend (mit zunehmendem Hub) verläuft. Da stets eine Menge im oberen Durchflußbereich eingestellt wird, ergibt sich deshalb eine wesentlich feinfühligere und damit für den Benutzer einfacher einzu-

stellende Mengenregulierung bzw· Durchsatzregulierung.

Die beiden Ventilteller könnten gelenkig miteinander verbunden sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch die beiden Ventilteller starr miteinander verbunden und sind ggfls. mit elastischen Auflagen an ihrer Dichtfläche versehen. Eine starre Verbindung und insbesondere eine einstückige Herstellung der beiden Ventilteller führt zu einer sehr preisgünstigen Herstellung.

Bevorzugt liegen die beiden Ventilsitze und die Dichtflächen der beiden Ventilteller auf einer gemeinsamen •Kegelmantelfläche. Dies hat den Vorteil, daß die Ventilsitze ebenso wie die beiden Ventilteller jeweils in einer gemeinsamen Einspannung rotierend bearbeitet werden können. Es lassen sich dadurch hohe Genauigkeiten und hohe Oberflächengüten preiswert verwirklichen.

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Die zuvor erläuterten Vorteile hinsichtlich Durchsatz und Druckabfall des erfindungsgemäßen Ventiles vorgegebener Baugröße werden dadurch erreicht, daß beim Öffnungsvorgang der eine Ventilteller in eine Gehäusevertiefung versenkt wird, wie auch bei dem bekannten Freiflußventil, der andere Ventilteller jedoch in Strömungsrichtung hinter einem Steg verschwindet, der ohnedies als Träger des Ventilsitzes erforderlich ist. Dadurch ist bei gleicher Baugröße eine Vergrößerung des Durchflußquerschnittes ohne Vergrößerung des Ventilhubes möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die beiden Ventilsitze .eine in der Seitenansicht quer zur Strömungsrichtung stufige oder zur Strömungsrichtung schräge Dichtlinie auf. Dabei ist mit Dichtlinie der streifenförmige, einen ununterbrochenen Linienzug bildende Bereich gemeint, an dem der Ventilteller in der Schließlage dicht an dem Ventilsitz anliegt und dem Zulauf vom Ablauf trennt. Die beanspruchte Gestaltung der Dichtlinie ermöglicht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Ventiles oder Reglers, bei dem die beiden Strömungskanäle an der Zuströmseite oder der Abströmseite durch einen die Dichtlinien tragenden Steg voneinander getrennt sind, wobei an der gegenüberliegenden Seite die beiden StrÖmungskanäle zu einen mittleren Kanal zusammengeführt sind und einen gemeinsamen Kanal in diesem Bereich zwischen den Ventilsitzen bilden. Trotzdem ist eine einfache Bearbeitung der.in dem Gehäuse befindlichen Ventilsitze möglich. Außerdem läßt sich das Gehäuse im Spritzguß sehr einfach herstellen, intern die StrÖmungskanäle. durch entsprechend in das Herstellwerkzeug eingesetzte Schieber gebildet werden.

Der Vorteil, daß der Ventilsitz weitgehend druckentlastet ist und daher auch .eine öffnung gegen den Druck mit geringer Antriebskraft möglich ist, bleibt auch bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Freiflußventiles bzw. -regiere erhalten.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Ansprüchen. Es zeigen in vereinfachter Darstellung unter Weglassung für das Verständnis der Erfindung nicht erforderliche Einzelheiten:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Doppel-

Freiflußventil in geschlossener Stellung,

Pig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse

ohne Antriebssystem und ohne Ventilteller in der selben Schnittebene, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Gehäuse

in Richtung eines Pfeiles III der Fig. 2.

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse 1 mit einer Zulauföffnung 2 und einer gegenüberliegenden Ablauföffnung 3- Bei geschlossenem Ventil liegen zwei bewegbare Ventilteller 4- und 5 an je einem Ventilsitz 6 bzw. 7 dicht an und trennen dadurch die Zulauföffnung 2 von der Ablauföffnung 3 ab. Die beiden Ventilsitze 6 und 7 sind durch einen im Bereich der Zu-

laufseite befindlichen Steg 8 und zwei im Bereich der Ablaufseite vorgesehene Stege 9 und 10 gebildet, die einstückig mit dem Gehäuse 1 hergestellt sind. Während sich der Steg 8 etwa in der Mittelebene des Gehäuses 1 befindet, befinden sich die Stege 9 und 10 in dem einem Antrieb 11 benachbarten bzw. einem Antrieb 11 abgewandten Bereich, des Gehäuses 1 und lassen zwischen sich einen gemeinsamen Strömungskanal 12 frei, der in die Ablauföffnung 3 übergeht. Auf der gegenüberliegenden Zuströmseite sind zwischen dem Steg 8 einerseits und einem dem Antrieb benachbarten Gehäuseoberteil sowie einem dem Antrieb abgewandten Gehäuseunterteil andererseits zwei Strömungskanäle 13 bzw. 14 gebildet, die in die Zulauföffnung übergehen. Die Ventilsitze 8 und 9 weisen eine als dichte Anlagefläche für die Ventilteller dienende Dichtlinie bzw. 16 auf. die, wie in Fig. 2 dargestellt, einen stufenförmigen Verlauf vom Steg 8 zum Steg 9 bzw. zum Steg aufweist. Dabei sind die Dichtlinien 15 und 16 durch Kreisbogenabschnitte gebildet, die an der Oberfläche eines Kegelmantels liegen und es sind die Übergänge von Kreisbogenabschnitt zu Kreisbogenabschnitt entlang einer Mantellinie dieses Kegelmantels angeordnet.

Die beiden Ventilteller H- und 5 eines beweglichen Ventilgliedes 17 weisen eine entsprechende Oberfläche in Gestalt Jeweils eines Kegelmantelabschnittes auf; sie sind starr an einem Träger 18 befestigt, der an einem Anker 19 eines als Antrieb 11 dienenden Elektromagneten angebracht ist. Der als Antrieb 11 dienende Elektromagnet mit einer Wicklung 21 und einem Anschlußkasten 20, einem die Wicklung 21 umgebenden Gehäuse 22 und einem in dem Gehäuse 22 befestigten und von der Wicklung 21

umgebenen Hülse 23 ist mittels eines an dem einen Ende der Hülse 23 vorgesehenen Gewindes in ein Zwischenstück 24 eingeschraubt, das in eine Gehäuseöffnung 25 abgedichtet eingesetzt und befestigt ist. Das Zwischenstück 24 ist mit einer elastischen Führung 26 für den Träger 18 versehen, der unter, der Vorspannung einer den Anker 19 umgebenden Schraubendruckfeder 27 steht, die sich andererseits an einem Ringansatz der Hülse 23 abstützt. Der Anker 19 ist an der dem Ventilglied 17 abgewandten Seite mit einem koaxialen Zapfen 28 versehen, der in eine Bohrung einer in die Hülse 23 abgedichtet eingedrehten Hohlschraube 29 ragt, die nach Abnehmen einer Abdeckkappe 30 zugänglich ist. Durch Verdrehen der Hohlschraube 29 läßt sich ein Anschlag einstellen, der den Hub des Ankers 19 und damit den Hub des Ventilgliedes 17 begrenzt.

Zum öffnen des Ventiles wird der Antrieb 11 betätigt, also der Elektromagnet erregt, worauf der Anker 19 mit dem beweglichen Ventilglied 17 entgegen der Wirkung der Schraubendruckfeder 27 angezogen wird. Dadurch gelangt der Ventilteller 4 in die Ebene des Steges 10 und der Ventilteller 5 in die Ebene des Steges 8, worauf ein freier Durchflußquerschnitt entsteht, der durch die Strömungskanäle 13und 14 an der Zulaufseite gebildet ist, die in den etwa denselben Querschnitt aufweisenden Strömungskanal 12 an der Abflußseite übergehen. In dieser Position ist ein relativ großer Querschnitt freigegeben, weil sich der Ventilteller 5 im Strömungsschatten des Steges 8 befindet.und seine freie Stirnseite eine glatte Wand des Strömungskanales bildet. Desgleichen bildet die dem Ventilteller 5 zugewandte Stirnfläche des Ventiltellers 4 eine glatte Wandung des weiteren Strömungskanales und es befindet sich der Steg

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10 im Strömungsschatten des Ventiltellers 4-, Während das durch den Strömungskanal 14- fließende Medium einen völlig hindernisfreien und weitgehend umlenkungsfreien Strömungsr weg vorfindet, umströmt das durch den Strömungskanal fließende Medium den die beiden Ventilteller 4- und 5 verbindenden Träger 18, der jedoch einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen kann und ein entsprechend geringes Strömungshindernis bildet.

Die Ventilteller 4- und 5 bestehen bevorzugt aup einem ausreichend steif-elastischen Kunststoff, beispielsweise aus PVC oder sind mit einer gummielastischen Beschichtung an ihrer Kegelmanteloberfläche versehen.

Dasselbe Ventilgehäuse 1 und dieselben Ventilteller 4- und 5 lassen sich auch zur Bildung eines Reglers verwenden. Es ist dann die öffnung 25 durch einen Deckel dicht abgeschlossen und auf der gegenüberliegenden Seite in das Ventilgehäuse eine mit den Ventiltellern 4- und koaxiale Bohrung eingearbeitet, durch die hindurch ein entsprechender Träger für die beiden Ventilteller 4- und 5 hindurchgeführt und mittels einer Manschette abgedichtet ist. Die Betätigung kann dann in üblicher Weise mittels einer Membran erfolgen, der der ablaufseitige Druck über eine entsprechende, den an den Steg 9 angrenzenden Gehäusebereich durchsetzende Bohrung zugeführt ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der · Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne

der Erfindung sinerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden. So ist es insbesondere auch möglich, die Ventilteller 5 und 6 beweglich an dem
Träger 18 zu befestigen, beispielsweise teleskopisch verschiebbar, um auch größere Anstelltoleranzen zulassen zu können, ohne daß die Dichtigkeit des Ventiles in der Schließlage beeinträchtigt ist.

Claims

Patentansprüche ji Ventil oder Regler nach dem Preiflußprinzip, mit einem bewegbaren Ventilteller, der sich bei offenem Ventil außerhalb des Bereiches eines etwa geradlinig verlaufenden Strömungskanales befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gemeinsam bewegbare Ventilteller (4· und 5), zwei einen Abstand voneinander aufweisende Ventilsitze (6 und 7) und zwei zueinander parallele Strömungskanäle (13 und 14·) in dem selben Gehäuse (1) untergebracht sind.
2. Ventil oder Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilteller (4· und 5) starr miteinander verbunden und ggfls.. mit elastischen Auflagen an ihren Dichtflächen versehen sind.
3. Ventil oder Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilteller einstückig hergestellt sind.
4. Ventil oder Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsitze (6 und 7) und die Dichtflächen der beiden Ventilteller (4· und 5) auf einer gemeinsamen Kegelmantelfläche liegen.
5. Ventil oder Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilsitze (6 und 7) eine in der Seitenansicht quer zur Strömungsrichtung stufige oder zur Strömungs-

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richtung schräge Dichtlinie (15 bzw. 16) aufweisen.
6. Ventil oder Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungskanäle (13 und 14) an der Zuströmseite (2) oder der Abströmseite durch einen die Dichtlinien (15 und 16) tragenden Steg (8) voneinander getrennt sind, und daß an der gegenüberliegenden Seite die beiden Strömungskanäle zu einem mittleren Strömungskanal (12) zusammengeführt sind und einen gemeinsamen Kanal in diesem Bereich zwischen die Ventilsitze bildenden Stegen .(9 und 10) bilden.