DE3638516A1 - Regulierventil mit einem kugelventilkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regulierventil mit einem Kugelventilkörper, in dessen Durchlaß ein unabhängig vom Kugelventilkörper verstellbares Drosselorgan angeordnet ist. Mit dem Drosselorgan wird vom Fachmann eine Voreinstellung vorgenommen, durch die die maximale Durchflußmenge bei vollständig geöffnetem Kugelventil bestimmt wird. Durch teilweises Öffnen des Kugelventils kann diese im Maximum begrenzte Durchflußmenge noch verringert werden.

Um jedoch Wirbelbildung und damit einen Druckverlust zu vermeiden, wird von dieser Steuerung des Kugelventils in der Regel kein Gebrauch gemacht. Die Normalstellung des Kugelventils ist daher entweder ganz geschlossen oder ganz geöffnet. Aus diesem Grunde muß das Drosselorgan eine Feinverstellung aufweisen, um z. B. zu erreichen, daß die Durchflußmenge bis auf ca. 5 Liter pro Stunde reduziert werden kann. Eine Erhöhung der Durchflußmenge soll in kleinsten Schritten durchführbar sein.

Bei einer bekannten Ausführungsform eines Regulierventils mit einem Kugelventilkörper, in dessen Durchlaß ein unabhängig vom Kugelventilkörper verstellbares Drosselorgan angeordnet ist, ist in die Verschwenkachse des Kugelventilkörpers ein unabhängig von dem Kugelventilkörper verdrehbar im Ventilgehäuse gelagerter Bolzen eingesetzt, an dem eine das Drosselorgan bildende Ronde befestigt ist. Diese Ronde entspricht in Außenform und Außendurchmesser dem Querschnitt des in den Kugelventilkörper eingebrachten Durchlasses. Hierbei wird zum Verändern des Voreinstellquerschnittes die Ronde um eine in ihrer Fläche liegende Mittelachse verdreht. Hiermit ist gerade bei der Regelung der kleinsten Durchflußmengen nur eine relativ grobe Veränderung des Voreinstellquerschnittes erreichbar, da bei einer Verstellung der Ronde um wenige Winkelgrade aus ihrer Schließstellung heraus sich sofort ein relativ großer Voreinstellquerschnitt ergibt. Erreicht die Ronde nahezu ihre Öffnungsstellung, so wird die Vergrößerung des Voreinstellquerschnittes pro Gradeinheit der Verstellung des Drosselorgans geringer. Weiterhin besteht bei dieser Ausführungsform noch der Nachteil, daß durch Verschmutzung, die sich in dem Durchlaß des Kugelventilkörpers ablagert, die das Drosselorgan bildende Ronde nicht mehr ganz geschlossen werden kann, so daß die gewünschten geringen Durchflußmengen nicht mehr erreichbar sind.

Um feindosierbare Durchflußmengen zu erreichen, ist in der ePA 01 71 004 bereits vorgeschlagen worden, das in dem Kugelventilkörper angeordnete Drosselorgan durch einen Stab zu bilden, der in den Durchlaß des Kugelventilkörpers hineinragt und in seiner Eindringtiefe einstellbar ist. Dabei gleitet der Stab mit seiner Mantelfläche an zylindrischen Wandungsteilen des Durchlasses. Bei dieser Ausführungsform ist die Änderung des Voreinstellquerschnittes auch bei geringen Durchflußmengen in ziemlich feinen Stufen durchzuführen, jedoch besteht die Gefahr, daß der Stab durch Ablagerung von Schmutz an den ihn führenden Wandungsteilen nur noch schwer oder gar nicht mehr zu verstellen ist. Insbesondere kann sich auf dem Grund der das untere Ende des Stabes aufnehmenden Bohrung sehr leicht Schmutz ablagern, der eine Einstellung von kleinsten Durchflußmengen nicht mehr zuläßt oder zumindest bewirkt, daß die Soll- und Istgröße des Voreinstellquerschnittes voneinander abweichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drosselorgan zu schaffen, dessen gleitende Flächen nicht mehr frei im Flüssigkeitsstrom liegen, und die den Voreinstellquerschnitt bildenden und begrenzenden Teile nicht so angeordnet sind, daß sie bei einem völligen Schließen des Drosselorgans aufeinanderstoßend sich gegenüberliegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anwendung folgender Merkmale gelöst:

• a) Das Drosselorgan besteht aus zwei quer zur Achse des Durchlasses stehenden und mit ihrem Außenrand an der Durchlaßwandung angrenzenden Scheiben,
• b) die Scheiben liegen mit jeweils einer Planfläche aneinander,
• c) mindestens eine der Scheiben ist kreisrund und mit ihrem Außenrand in dem Kugelventilkörper um ihre zentrische Achse verdrehbar gelagert,
• d) der Antrieb der verdrehbaren Scheibe erfolgt über eine mit der Verdrehachse des Kugelventilkörpers fluchtende und mit der Scheibe verzahnende Antriebswelle,
• e) die beiden Scheiben weisen jeweils eine außerhalb des Zentrums und innerhalb eines Halbkreises der verdrehbaren Scheibe angeordnete Öffnung auf.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen in den Scheiben nierenförmig ausgebildet, wobei der Außenbogen zumindest in etwa zu dem Außenrand der verdrehbaren Scheibe konzentrisch verläuft. Durch diese Ausgestaltung der Öffnungen ist gewährleistet, daß die Veränderung des Voreinstellquerschnittes gerade bei kleinen Durchflußmengen sich in kleinen Schritten durchführen läßt. Außerdem gibt die nierenförmige Ausgestaltung der Öffnungen im völlig geöffneten Zustand des Drosselorgans bei vorgegebenem Scheibendurchmesser einen möglichst großen Voreinstellquerschnitt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, die drehbare Scheibe an einer ihrer Außenkanten mit einer Verzahnung zu versehen, in die das als Kegelzahnrad ausgeführte Ende der Antriebswelle eingreift. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß sich der Antrieb möglichst einfach gestaltet und man diesem Antrieb ohne besondere zusätzliche Mittel eine große Untersetzung geben kann. Dieses trägt weiterhin dazu bei, eine möglichst feinstufige Änderung des Voreinstellquerschnittes zu erreichen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn beide Scheiben verdrehbar in dem Kugelventilkörper gelagert sind und auch beide Scheiben auf den einander benachbarten Außenkanten eine Verzahnung aufweisen, in die das als Kegelzahnrad ausgebildete Ende der Antriebswelle eingreift. Ein solcher Antriebsmechanismus läßt sich mit leichten Mitteln spielfrei herstellen, so daß eine kontinuierliche und keine sprunghafte Verstellung des Voreinstellquerschnittes erreicht wird.

Weitere in den Ansprüchen enthaltene Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf das gezeichnete Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch das Regulierventil, wobei der Schnitt in der Verdrehachse der Kugel und in Strömungsrichtung des Durchflußmediums liegt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Regulierventil in Richtung der Verstellachse des Kugelventilkörpers und

Fig. 3 eine Ansicht auf eine Scheibe des Drosselorgans in Richtung X.

Das Ventilgehäuse (1) weist die beiden Anschlußstutzen (2 und 3) auf, mit denen das Regulierventil in ein Rohrleitungssystem einsetzbar ist. Der Anschlußstutzen (2) ist mittels Gewinde (4) in das Ventilgehäuse eingeschraubt. Mit dem Einschrauben des Anschlußstutzens (2) wird der Kugelventilkörper (5) in dem Ventilgehäuse (1) festgesetzt. Damit der Kugelventilkörper (5) gegenüber dem Gehäuse (1) und dem Anschlußstutzen (2) abgedichtet ist, und damit eine gleitende und damit ruckfreie Verstellung des Kugelventilkörpers (5) möglich ist, ist dieser in Gummi- oder Kunststoffdichtungen (6) gelagert.

Der Kugelventilkörper (5) weist einen zylindrischen, im Querschnitt kreisrunden Durchlaß (7) auf, in dem die beiden kreisrunden Scheiben (8 und 9), welche das Drosselorgan bilden, eingesetzt sind. Diese Scheiben (8 und 9) entsprechen in ihrer Außenform und in ihrem Außendurchmesser dem Querschnitt des Durchlasses (7), so daß die Wandung (11) des Durchlasses (7) ein Gleitlager für die beiden Scheiben (8 und 9) bildet. Damit die beiden Scheiben (8, 9) auch in Richtung der Längsachse des Durchlasses (7) festgesetzt sind, werden sie seitlich von zwei Sprengringen (12, 13) eingegrenzt.

Die beiden Scheiben (8, 9) liegen mit ihren einander zugekehrten Planflächen (14) aneinander. Die einander zugewandten, umlaufenden Kanten der Scheiben sind abgeschrägt, und diese Schrägen sind jeweils mit einem Zahnkranz (15, 16) versehen. In diese Zahnkränze greift eine in der Schwenkachse (17) des Kugelventilkörpers (5) angeordnete Antriebswelle (18) mit ihrem am freien Ende angeordneten Kegelrad (19) ein. Mit Hilfe dieses Kegelrads (19) sind die beiden Scheiben (8, 9) um ihre zentrische Achse (20) verdrehbar.

In die beiden Scheiben (8, 9) ist jeweils eine Öffnung (21 und 22) eingebracht, die, wie aus Fig. 3 ersichtlich, eine Nierenform aufweisen. In der in Fig. 1 dargestellten Form ist das aus den Scheiben (8 und 9) bestehende Drosselorgan völlig geschlossen. Bei Verdrehung der Scheiben (8 und 9) um 90° ist das Drosselorgan völlig geöffnet, da in dieser Stellung die beiden Öffnungen (21 und 22) übereinanderliegen. Da die Anzahl der Zähne des Kegelrades (19) über den gesamten Umfang wesentlich geringer ist als die Anzahl der am Außenrand der Scheiben (8, 9) angebrachten Verzahnung, ist die Antriebswelle um einen wesentlich größeren Winkel zu verdrehen. Dadurch ergibt sich eine weitere Verbesserung der Feineinstellung des Drosselorgans.

Die Außenkanten der Öffnungen (21, 22) in den Scheiben sind, um Verwirbelungen zu vermeiden, wie bei (23) ersichtlich, stark angefast.

Zur Verdrehung des Kugelventilkörpers (5) um die Achse (17) ist er mit einer Hohlwelle (24) versehen, die drehfest mit dem Kugelventilkörper verbunden, jedoch verdrehbar in das Ventilgehäuse (1) eingesetzt ist. Diese Hohlwelle ist gegenüber dem Ventilkörper (1) durch einen O-Ring (26) abgedichtet und mittels eines Sprengrings (27) festgesetzt. Die Antriebswelle (18) wird von der Hohlwelle (27) aufgenommen und gegenüber dieser durch den O-Ring (28) abgedichtet. Zur Betätigung der Hohlwelle ist auf deren freies Ende ein Handrad (29) verdrehsicher aufgesetzt und durch den Sprengring (30) gesichert. Auf das freie Ende der Antriebswelle (18) ist ein Zeigerelement (31) verdrehsicher durch eine Verschraubung befestigt. Das Zeigerelement wirkt mit einer auf das Handrad (29) aufgebrachten Skala (32) zusammen und zeigt die Größe des Voreinstellquerschnittes an. Das Zeigerelement dient gleichzeitig als Handhabe zum Verdrehen der Antriebswelle (18).

Claims (10)

1. Regulierventil mit einem Kugelventilkörper, in dessen Durchlaß ein unabhängig vom Kugelventilkörper verstellbares Drosselorgan angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Das Drosselorgan besteht aus zwei quer zur Achse (20) des Durchlasses (7) stehenden und mit ihrem Außenrand (10) an der Durchlaßwandung (11) angrenzenden Scheiben (8, 9),
• b) die Scheiben (8, 9) liegen mit jeweils einer Planfläche (14) aneinander,
• c) mindestens eine der Scheiben (8, 9) ist kreisrund und mit ihrem Außenrand (10) in dem Kugelventilkörper (5) um ihre zentrische Achse (20) verdrehbar gelagert,
• d) der Antrieb der verdrehbaren Scheibe (8, 9) erfolgt über eine mit der Verdrehachse (17) des Kugelventilkörpers (5) fluchtende und mit der Scheibe (8, 9) verzahnende Antriebswelle (18),
• e) die beiden Scheiben (8, 9) weisen jeweils eine außerhalb des Zentrums und innerhalb eines Halbkreises der verdrehbaren Scheibe (8, 9) angeordnete Öffnung (21, 22) auf.

2. Regulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21, 22) in den Scheiben (8, 9) nierenförmig sind, wobei der Außenbogen zumindest in etwa zu dem Außenrand (10) der verdrehbaren Scheibe konzentrisch verläuft.

3. Regulierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Scheibe (8, 9) an einer ihrer Außenkanten eine Verzahnung (15) aufweist, in die das als Kegelzahnrad (19) ausgeführte Ende der Antriebswelle (18) eingreift.

4. Regulierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben (8, 9) verdrehbar in dem Kugelventilkörper (5) gelagert sind.

5. Regulierventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben (8, 9) auf den einander benachbarten Außenkanten eine Verzahnung (15) aufweisen, in die das als Kegelzahnrad (19) ausgebildete Ende der Antriebswelle (18) eingreift.

6. Regulierventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (8, 9) zwischen zwei ringförmigen Einschnürungen (12, 13) des Durchlasses (7) eingesetzt sind, von denen zumindest eine als Federring ausgeführt ist.

7. Regulierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (18) durch die hohl ausgeführte Verstellachse (25) des Kugelventilkörpers (5) hindurchgeführt ist.

8. Regulierventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem freien Ende der Antriebswelle (18) ein Zeiger (31) fest verbunden ist, der mit einer auf der als Handrad (29) ausgebildeten Handhabe zum Verstellen der Achse (25) des Kugelventilkörpers (5) aufgebrachten Skala (32) zusammenwirkt.

9. Regulierventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger (31) gleichzeitig als Handhabe zum Verdrehen der Antriebswelle (18) dient.

10. Regulierventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten (23) der Öffnungen (21, 22) stark angefast sind.