DE388090C - Durchgangsventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8. JANUAR 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47g GRUPPE 43 fr]

(L 50431 ^! "

Chester W. Larner in New York.

Durchgangsventil. Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Mai 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 2. Mai 1919 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile für Rohrleitungsanlagen und betrifft namentlich solche, die von dem betreffenden Durchgangsmittel (Gas, Dampf, Luft, Flüssigkeit) umgeben und mithin dessen Druck ausgesetzt sind. Bei

oder von einer ruhenden Säule von Gas ο. dgl. erfüllt ist, nur ein geringer Widerstand gegen die Handhabung des Ventils vorhanden, so daß ein verhältnismäßig geringer Kraftaufwand genügt, das Ventil zu öffnen oder zu schließen. Hin-

solchen Anlagen ist, wenn die Leitung leer ] gegen werden bei fließendem oder vom Ventil

gehemmtem Gas ο. dgl. auf beiden Seiten des Ventils große Druckunterschiede auftreten, so daß es oft schwierig ist, das Ventil in richtiger Weise zu handhaben. Um auch in solchen Fällen die Handhabung zu erleichtern, ist es bekannt, den einstellbaren Ventilkörper als Plunger auszubilden und in diesem ein besonders kleines Einstellventil vorzusehen. Gemäß der Erfindung wird eine weitere Erleichterung ίο der Ventilhandhabung dadurch erzielt, daß im Ventilgehäuse auf der dem Einstellventil entgegengesetzten Seite ein zweites Hilfsventil (Voröffnung) angeordnet ist, die in eigenartiger, nachstehend näher beschriebener Weise mit dem Plunger und dem Einstellventil zusammenarbeitet derart, daß der Plunger bei genügend großem Druckunterschied zu beiden Seiten des Ventils selbsttätig der jedesmaligen Bewegung des kleinen Einstellventils folgt. Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt. Abb. ι veranschaulicht einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung.

Abb. 2 zeigt einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Abb. 1 gegen das Austrittsende des Ventils zu gesehen.

Abb. 3 zeigt in einem Schnitt wie Abb. 1 eine geänderte Ausführungsform eines Ventils, das für den Durchfluß in beiden Richtungen in Verwendung kommen kann.

Abb. 4 zeigt eine Einzelheit. Das Ventilgehäuse besteht aus dem teils konischen, teils zylindrischen äußeren Mantel 1 und inneren Mantel 2, die durch Rippen 3 miteinander verbunden sind. In dem Zylinder 2 gleitet ein Plunger 4, dessen kegeliges Ende in der Schlußlage des Ventils den am Auslaßende des Ventils angeordneten Sitz 5 abdeckt.

Der Plunger 4 ist in seiner Achsenrichtung mit einer öffnung 6 ausgestattet, die von einem auf dem Ende einer Ventilstange 8 sitzenden Hilfsventilkörper 7 geschlossen oder freigegeben wird. Die Ventilspindel kann auf kurze Entfernungen bewegt werden, ohne den Plunger 4 mitzunehmen. Das Hilfsventil 7 wird im nachstehenden Einstellventil genannt.

Die Ventilspindel 8 ist an einem Ende in einem mit dem Plunger 4 durch Rippen verbundenen Lager 10 geführt und am anderen in einem Lager 11, das vom inneren Mantel 2 getragen wird. Die Spindel 8 ist auf eine ge- I wisse Länge mit einer Zahnung 12 versehen, die mit einem auf einer Welle 14 befestigten Zahnrad 13 in Eingriff steht. Diese Welle I4 geht durch eine Stopfbüchse 15 (Abb. 2) des j Gehäuses und trägt an ihrem xAußenende ein Handrad 16. Durch Merkstriche auf dem Hand- j rad ist die Stellung des Plungers 4 kenntlich ! gemacht. Das innere Ende der Welle 14 ist in j dem Lager 17 des inneren Zylinders 2 gelagert. Der Zylinder 2 besitzt im Scheitel seines : kegeligen Kopfes eine Öffnung 18, um den Leitungsdruck seinem Innenraum zugänglich j zu machen. Diese Öffnung ist kleiner als die öffnung 6 am anderen Ende, wofür der Grund noch später angegeben wird. Wenn der Plunger 4 vollständig zurückgezogen ist (Abb. 1), schließt die Spindel 8 mit ihrem verjüngten Ende die Öffnung 18.

Das Ventil arbeitet wie folgt: Bei geschlosse- : nem Ventil liegt der Plunger 4 auf seinem Sitz 5 und das kleine Einstellventil 7 auf seinem j Sitz 6, das Hilfsventil 18 ist offen und das ganze Ventilgehäuse ist mit Gas o. dgl. angefüllt. Um : das Ventil zu öffnen und den Stromlauf des Gases o. dgl. in Richtung der Pfeile in Abb. 1 zu ermöglichen, wird die Spindel 8 mit Hilfe des Zahnstangengetriebes zunächst nur wenig zurückbewegt. Das geöffnete Einstellventil 6, 7 gestattet ein Entweichen des im Innern des Plungers vorhandenen Druckes durch die Öffnung 6 hindurch in die Zone des geringen Druckes der Leitung. Hierauf wird der Plun- : ger 4 selbsttätig der Bewegung der Stange 8 folgen, und zwar infolge des angewachsenen ! Druckes auf die äußere Stirnfläche des Plungers. ! Auf diese Weise geht der Plunger in einem Maße zurück, das die von dem Handrade 16 eingeleitete Bewegung nicht überschreiten kann, da, wenn der Plunger aus irgendeinem Grunde schneller zurückgehen sollte, das kleine Einstell-, ventil 7 die Öffnung 6 im Plunger 4 abdeckt, so daß in dessen Innern wieder Druck auftreten wird, wodurch seine weitere Bewegung gehemmt wird. Wohl kann während der ersten Zurückbewegung des Plungers Druck in dessen Innern durch die öffnung 18 eintreten, doch hat dies, da diese wesentlich kleiner ist als die Austrittsöffnung 6, praktisch keinen Einfluß auf die durch letztere Öffnung verursachte Druckverringeiung.

Wenn der Außendruck auf die nasenförmig ausgebildete Stirnfläche des Plungers nicht genügend groß ist, um diesen zurückzudrücken, so wird diese Bewegung durch weitere Zurückbewegung der Ventilspindel 8 unterstützt, indem der Ventilkörper 7 hierbei an das Lager 10, das mit dem Plunger ein Stück bildet, anschlägt und letzteren mitnimmt. So wird der Plunger absatzweise in die Offenstellung überführt, und zwar vollständig selbsttätig, wenn der Druckunterschied zu beiden Seiten des Ventils genügend groß ist, andernfalls teilweise zwangläufig. In der vollen Offenstellung nehmen alle Teile die in Abb. 1 gezeigte Stellung ein.

Beim Schließen des Ventils wird die Ventilspindel 8 nach rechts bewegt. Dadurch wird zunächst das Hilfsventil (die Voröffnung) 18 geöffnet und das Einstellventil 7 geschlossen, so daß der Innendruck im Plunger 4 diesen bis zu seiner Sitzfläche 5 wieder absatzweise vorbewegt. Falls der durchfließende Strom nicht

die genügende Geschwindigkeit besitzt, um im Plungerinnern einen hinreichenden Druck zu erzeugen, so erfolgt das vollständige Schließen des Ventils zwangläufig durch das Handrad 16.

Im allgemeinen wird aber sowohl beim Öffnen wie beim Schließen des Ventils nicht mehr Kraft aufzubringen sein, als zur Bewegung des Einstellventils erforderlich ist.

Bei umgekehrter Stromrichtung des Gases

xo wird der Plunger 4 absatzweise jedesmal so weit zurückbewegt, als das Einstellventil η rein mechanisch zuläßt. Auf die Druckregelung hat in diesem Falle das Einstellventil keinen Einfluß. Wenn auf beiden Seiten des Ventils der · Druck gleich groß ist (ruhende Gassäule oder leere Leitungen), erfolgt das Öffnen undSchließen des Ventils lediglich zwangläufig durch das Handradgetriebe. In diesen Fällen ist eine Verminderung der zur Einstellung des Ventils erforderlichen Kraft nicht notwendig. Bei schwereren Ventilen kann das Handrad 16 durch einen Motor irgendwelcher Art ersetzt werden. Abb. 3 zeigt in einem Längsschnitt eine Ventilanordnung mit einigen Änderungen gegenüber der Ausführung nach Abb. 1 und 2, die besonders für die umgekehrte Stromrichtung (von rechts nach links) geeignet ist.

Das Einstellventil η^α ist nicht fest, sondern verschiebbar auf der Ventilspindel 8^a angeordnet. Der Plunger 4 ist mit einem biegsamen Dichtungsring 25 versehen, der sich gegen einen Absatz im Innern des Zylinders 2 anlegt, wenn der Plunger geschlossen ist, so daß ein Entweichen von Druck aus dem Zylinder bei der Stromrichtung von rechts nach links unmöglich gemacht wird. Die Voröffnung 18 des Zylinders 2 ist mit einem Kugelventil 19 ausgestattet, das von einem Käfig 20 umgeben ist und dazu dient, den Übergang des Druckmittels aus dem Zylinderinnern in das Ventilgehäuse zu verhindern.

Ferner ist am Zylinder eine weitere Öffnung 21 vorgesehen, die von einem Ventil 22 geregelt wird, um, falls erwünscht, Druckübergang aus dem Zylinderinnern in das Ventilgehäuse zuzulassen. Die Öffnung 21 ist größer als Öffnung 6, aus noch später angegebenen Gründen. Im übrigen ist diese Einrichtung die gleiche wie in Abb. 1 gezeigt, und für von links nach rechts fließenden Strom ist auch die Wirkungsweise gleich.

In diesem Falle legt sich bei geschlossenem Ventilgehäuse der Absatz 23 (Abb. 4) auf der Ventilspindel 8^a gegen die Nabe 24 des Plungers 4; Ventil η^α wird infolge des höheren Druckes im Innenraum des Plungers, da die Öffnungen 18 und 21 offen sind, gegen die Öffnung 6 gepreßt.

Um den_ePlunger zu öffnen, wird die Ventilstange 8^a zurückbewegt, bis der auf ihr befestigte Endstellring 9 das Ventil j^a von der Öffnung 6 abgehoben hat, durch die sodann der Druck innerhalb des Plungers entweicht, höher gespanntes Gas 0. dgl. durch die Öffnung 18 noch weiterhin Zugang hat, da die Öffnung 6 bedeutend größer ist als die Öffnung 18. Auf diese Weise folgt der Plunger 4 der Ventilstange 8^a absatzweise jedesmal so weit, bis die Nabe 24 an den Absatz 23 stößt, bis er schließlich ganz geöffnet ist.

Um das Ventil zu schließen, wird die Ventil-. stange 8^α vorbewegt, bis das Ventil η^α die Öffnung 6 schließt, wodurch der Plungerinnenraum, in den der Leitungsdruck durch Öffnung 18 Zugang hat, nach vorn zu abgeschlossen wird. Der Plunger bewegt sich nun infolge des Überdrucks im Innern selbsttätig vorwärts (nach rechts) und mit ihm die Öffnung 6; sie wird aber nicht freigegeben, denn das Ventil y^a bewegt sich gleichfalls infolge des Überdrucks nach rechts, bis es gegen den Stelking 9 anschlägt. Dann wird die Öffnung 6 freigegeben, der Überdruck im Innern des Plungers verschwindet und der Plunger bleibt stehen, bis infolge Weiterbewegung des Handgetriebes das Spiel von neuem beginnt.

Ist die Stromrichtung umgekehrt (von rechts nach links) und der Plunger 4 geschlossen, so befinden sich die Teile in der in Abb. 3 gezeigten Stellung. Das Ventil y^a legt sich von rechts gegen den Stellring 9 an, so daß Druck durch die Öffnung6 in denPlungerinnenraum gelangen kann, woselbst er abgeschlossen wird durch Schließen der Öffnung 18 durch das Rückschlagventil 19 und Andrücken des Packungsringes 25 gegen den Absatz im Zylinderinnern. Der Plunger 4 wird mithin durch den Überdruck in seinem Innern geschlossen gehalten, da seine in Betracht kommende und dem Druck ausgesetzte Innenfläche größer ist als seine freie nasenförmige Außenstirnfläche. Um nun das Ventil zu öffnen, wird das Handventil 22 geöffnet, so daß Druck aus dem Zylinder 2 entweichen kann. Dieser Vorgang verursacht einen⁷ Druckabfall im Zylinder, trotzdem dieser Raum durch die Öffnung 6 mit der Druckquelle in Verbindung steht, weil die Öffnung 21 größer ~ ist als die Öffnung 6. Der Plunger 4 bewegt sich nach links. Die Größe der Bewegung kann durch entsprechendes öffnen des Ventils 22 geregelt werden, so. daß nicht zu einem Handbetrieb gegriffen zu werden braucht, außer wenn die Geschwindigkeit des durch dieses Ventil fließenden Stromes und mithin auch der auf die Außenstirnfläche des Plungers wirkende Druck zu gering ist, um diesen zurückzubewegen.

Um den Plunger bei dieser Stromrichtung (von rechts nach links) zu schließen, muß zunächst das Handventil 22 geschlossen werden; wenn nun das durch das Ventil strömende Gas 0. dgl. eine bemerkenswerte Geschwindig-

keit besitzt, wird sich der Plunger 4 ebenso schnell vorwärts bewegen, als die Ventilstange 8'¹ vorgeschoben wird, weil sich das Gas bei der Öffnung 6 staut, wodurch sich im Innern des Plungers ein höherer Druck ergibt als an seiner Außenstirnfläche.

Wenn bei beiden Ausführungsformen der Strom von links nach rechts fließt, ist die Öffnung 18 einem Druck ausgesetzt, der dem Druckgefälle samt dem Geschwindigkeitsgefälle, und die Öffnung" 6 einem solchen, der dem. Druckgefälle abzüglich des Geschwindigkeitsgefälles entspricht; durch mehr oder weniger großes Abdecken der Öffnung 6 durch das Ventil 7 oder γ^τ kann dieser Druckunterschied für die Bewegung des Plungers ausgenutzt werden. Um den Plunger schließen zu können, wird die Öffnung 6 mehr oder weniger geschlossen, wodurch im Innern des Plungers der erforderliche Druck entsteht. Um den Plunger zu öffnen, wird zuerst das Einstellventil geöffnet, so daß der Druck im Plungerinnern abnimmt und der Plunger sich zurückbewegt, zuerst unter dem Einfluß des Druckes auf seine Ringfläche c und hierauf unter dem Druck auf seine äußere nasenförmige Stirnfläche.

Mit α sind die Anschläge bezeichnet, die die Bewegung des Plungers nach links begrenzen. Mit b ist, wie aus Abb. 1 hervorgeht, der verjungte Teil des Gehäuses bezeichnet, der aus einem abnehmbaren, mit Flansch versehenen Ring besteht, der zwecks Einsetzens des Plungers entfernt wird, so daß das Gehäuse in einem Stück angefertigt werden kann, anstatt dieses in der aus Abb. 3 dargestellten Weise geteilt herzustellen, wobei die Entfernung des Ringes b keine genügend große Öffnung für die Einführung des Plungers schaffen würde. Die Voröffnung 18 kann auch durch undichte Stellen bei e ersetzt werden.

Bei vorliegender Einrichtung stehen die durch die Leitungsdrücke gelieferten Hilfskräfte für die Plungerbewegung und das Maß dieser Bewegung jederzeit unter vollständiger Kontrolle, und die Stellung der äußeren Einstellvorrichtung (Handrad 16) zeigt diejenige des Ventils genau an. Da keine aus dem Gehäuse heraustretenden, sich verschiebenden Teile vorgesehen sind, kann auch kein Gas ο. dgl. entweichen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Durchgangs ventil mit innerhalb eines Gehäuses in geschlossener Führung laufendem Plunger, der sich in der Schlußlage des Ventils mit einem verjüngten Teil gegen einen Kegelsitz des Gehäuses legt und durch ein Einstellventil gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Plungerführung (2) auf der dem Einstellventil (7 oder y^a, 6) entgegengesetzten Seite eine Voröffnung (Hilfsventil 18) besitzt, die vom Gestänge des im Durchmesser größeren Einstellventils (7 oder y^a, 6) gesteuert wird und zur Einstellung des Flüssigkeitsdrucks im Innern des Plungers (4) dient, der im Zusammenwirken mit dem auf das sich verjüngende Ende des Plungers wirkenden äußeren Flüssigkeitsdruck die selbsttätige Einstellung des Plungers (4) in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewegung der Ventilspindel (8 oder 8") herbeiführt.
2. 2. Durchgangsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (4) mittels des Einstellventils (7) oder besonderer Absätze (23) an der Ventilspindel (8^J) während seines ganzen Hubes auch zwangläufig verschiebbar ist.
3. 3. Durchgangs ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (4) größer im Durchmesser ausgeführt ist als sein Sitz (5), so daß er bei genügend großem Druckunterschied des Gases

   o. dgl. zu beiden Seiten des Ventils selbsttätig vom Sitz abgehoben wird.
4. 4. Durchgangsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Rückschlagventils (19) in der Voröffnung (18) zwischen der Zuleitung und dem Innern des Plungers (4), derart, daß das Ventil für den Durchfluß des Gases ο. dgl. in beiden Richtungen verwendbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.