DE3913990C1 - Liq. stop valve with cylindrical housing - which has end inlet and outlet, hollow valve seat, guide near inlet, and hollow valve plug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsabsperrventil, das insbesondere dazu in der Lage ist, einen Flüssigkeitsstrom mit geringer Ventilbetätigungskraft abzusperren.

Es sind verschiedene Typen von Flüssigkeitsabsperrventilen bekannt, z. B. Diaphragma-betätigte Flüssigkeitsabsperrventile und Solenoid-betätigte Flüssigkeitsabsperrventile.

Im allgemeinen weist ein Diaphragma-betätigtes Flüssigkeitsab­ sperrventil ein Diaphragma auf, das zwei Kammern voneinander trennt. Ein Ventilelement erstreckt sich von einer Seite des Diaphragmas durch eine der beiden Kammern und arbeitet mit einem Ventilsitz, der in einem Flüssigkeitsrohr ausgebildet ist, zusammen. Das Diaphragma ist mit einer Feder gegen die andere der beiden Kammern vorgespannt, um das Ventilelement vom Ventilsitz fernzuhalten, wenn kein Signaldruck auf die andere der beiden Kammern angelegt wird. Wird jedoch auf die andere Kammer ein Signaldruck ausgeübt, dessen Höhe ausreicht, um die Kraft der vorgespannten Feder zu überwinden, so wird das Diaphragma gegen die Kraft der vorgespannten Feder gebo­ gen, wodurch das Ventilelement in Verbindung mit dem Ventil­ sitz gelangt, so daß der Flüssigkeitsweg geschlossen und dadurch der Flüssigkeitsstrom abgesperrt wird.

Ein Solenoid-betätigtes Absperrventil wird im Gegensatz zum Diaphragma-betätigten Flüssigkeitsabsperrventil, das auf ein Drucksignal reagiert, mit einem elektrischen Signal betätigt. Das Solenoid-betätigte Flüssigkeitsabsperrventil weist im allgemeinen eine Solenoidspule und einen beweglichen Kern, an dem ein Ventilelement befestigt ist, auf. Wird das Solenoid nicht betätigt, wird der bewegliche Kern unter der Kraft einer Feder in einer solchen Stellung gehalten, daß sich das Ventilelement im Kontakt mit dem Ventilsitz befindet. Wird jedoch das Solenoid durch einen elektrischen Signalstrom mit Energie versorgt, so wird eine elektromagnetische Kraft er­ zeugt, durch die der bewegliche Kern gegen die Federkraft angezogen wird, so daß das Ventilelement vom Ventilsitz weg entfernt wird und sich dadurch der Flüssigkeitsweg öffnet.

Sowohl Diaphragma-betätigte als auch Solenoid-betätigte Flüssigkeitsabsperrventile erfordern eine hohe Betätigungs­ kraft, d. h. es sind ein hoher Druck oder ein starker elektri­ scher Strom erforderlich, um eine große Kraft zu erzeugen, die die Kraft der vorgespannten Feder, die das Diaphragma oder den Kern in einen vorgespannten Zustand versetzt, überwin­ det.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Flüssigkeitsabsperrventil bereitzustellen, mit dem ein Flüssigkeitsstrom bei geringer Ventilbetätigungskraft abgesperrt werden kann.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Flüssigkeitsabsperr­ ventil bereitgestellt, das folgende Bestandteile umfaßt:

• - eine erste Absperrventileinheit, die folgende Bestandteile aufweist,
  • - ein hohles zylindrisches Gehäuse mit einem Flüssigkeitseinlaß an einem Ende und einem Flüssigkeitsauslaß am anderen Ende,
  • - einen hohlen Ventilsitz, der im Flüssigkeitsweg im Gehäuse neben dem Flüssgkeitsauslaß angeordnet ist und mindestens eine Ventilsitzöffnung zum Durchtritt von Flüssigkeit aufweist.
  • - ein Führungselement, das im Flüssigkeitsweg im Gehäuse neben dem Flüssigkeitseinlaß angeordnet ist und einen Führungsbereich, mindestens eine Öffnung zum Durchtritt von Flüssigkeit in großer Durchflußmenge und ein kleines Loch zum Durchtritt von Flüssigkeit als Signalflüssigkeit in geringer Durchflußmenge aufweist,
  • - und ein hohles Ventilelement, das entlang dem hohlen Ventilsitzelement und dem Führungsbereich des Führungslements verschiebbar ist, so daß die Ventilsitzöffnung selektiv zu öffnen und zu schließen ist;
• - ein Verbindungsrohr, das eine Verbindung zwischen einer Druckkammer, die vom hohlen Ventilelement und dem Führungsbereich begrenzt ist und mit dem kleinen Loch in Verbindung steht, und einem stromabwärts vom hohlen Ventilsitzelement gelegenen Bereich des Flüssigkeitswegs herstellt; und
• - eine zweite Absperrventileinheit zu einer selektiven Entfernung von Flüssigkeit aus der Druckkammer.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführung von der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen bruchstückartigen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeits­ absperrventils; und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1.

Nachstehend wird der Gesamtaufbau der bevorzugten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabsperrventils näher beschrieben.

Das Flüssigkeitsabsperrventil weist eine erste Absperrventil­ einheit 10 zwischen einem stromaufwärts gelegenen Rohrab­ schnitt 4 und einem stromabwärts gelegenen Rohrabschnitt 6 auf, wobei ein Filter 8 zwischen dem stromabwärts gelegenen Rohrabschnitt 4 und der ersten Absperrventileinheit 10 ange­ ordnet ist. Die erste Absperrventileinheit 10 weist einen Einlaß 12 und einen Auslaß 14 auf. Eine Umgehungleitung 40 ist mit dem Einlaß 12 und mit dem Auslaß 14 so verbunden, daß die erste Absperrventileinheit 10 umgangen wird. Ein kleines Ventil, als zweite Absperrventileinheit 48 bezeichnet, ist in der Umgehungsleitung 40 angeordnet. Diese Ventileinheit hat die Aufgabe, den Zustand bzw. die Stellung der ersten Absperrventileinheit 10 zu steuern.

Die Absperrventileinheit 10 umfaßt ein hohles, im wesentli­ chen zylindrisches Gehäuse auf, dessen beiden Enden den vorer­ wähnten Einlaß 12 und Auslaß 14 definieren. Der Einlaß 12 ist über den vorerwähnten Filter 8 mit dem stromaufwärts gelegenen Rohrabschnitt 4 verbunden. Der Filter 8 besteht aus einem Maschensieb, das das Eindringen von Fremdbestandteilen in die erste Absperrventileinheit 10 verhindern kann. Der Auslaß 14 des Gehäuses 16 ist mit dem stromabwärts gelegenen Rohrabschnitt 6 verbunden.

Die erste Absperrventileinheit 10 weist ein hohles Ventilsitz­ element 20 auf, das mit einem stromabwärts gelegenen Bereich eines im Gehäuse 16 gebildeten Flüssigkeitsdurchtritts 32 in der Nähe des Auslasses 14 zusammenpaßt, wobei ein dazwischen liegender O-Ring 34 als Dichtungselement dient. Das hohle Ventilsitzelement 20 umfaßt einen mit dem Gehäuse 16 zusam­ menpassenden Bereich 20 a von großem Durchmesser und einen vorstehenden Bereich 20 b von verringertem Durchmesser. Der vorstehende Bereich 20 b weist Öffnungen 30 auf. Ferner dient der vorstehende Bereich 20 b als Gleitführung für ein nachstehend beschriebenes hohles Ventilelement 22 und als Ventilsitz, der mit dem hohlen Ventilelement 22 zusammenarbei­ tet.

Ferner weist die erste Absperrventileinheit 10 ein Führungs­ element 24 auf, das mit einem stromabwärts gelegenen Bereich des Durchtritts 32 im Gehäuse 16 in der Nhe des Einlasses 12 zuammenpaßt, wobei abdichtende O-Ringe 34 vorgesehen sind.

Das Führungselement 24 weist einen mit dem Gehäuse 16 zusam­ menpassenden Basisbereich 24 a und einen Führungsbereich 24 b, der sich vom Basisbereich 24 a nach innen erstreckt, auf. Das Ventilelement 22 ist verschiebbar und bildet eine hermetische Dichtung mit dem Führungsbereich 24 b. Der Basisbereich 24 a weist eine Mehrzahl von kreisförmigen Öffnungen 24 f auf, die in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Diese kreisförmigen Öffnungen 24 f ermöglichen den Durchfluß einer Flüssigkeit vom Einlaß 12 aus. Der Basisbereich 24 a weist auch ein kleines zentrales, axiales Loch 24 c auf, das einem Teil der Flüssigkeit aus dem Einlaß 12 den Durchtritt ermöglicht. Das kleine axiale Loch 24 c steht in Verbindung mit einer im Führungsbereich 24 b gebildeten Bohrung 24 e. Die Bohrung 24 e steht über radiale kleine Löcher, die im Basisbe­ reich 24 a ausgebildet sind, und eine ringförmige Nut mit dem Einlaß der Umgehungsleitung 40 in Verbindung.

Das hohle Ventilelement 22 weist eine im wesentlichen zylin­ drische Form auf, wobei eine Trennwand 22 c im wesentlichen in der Mitte angeordnet ist, so daß eine linke Hälfte 22 a und eine rechte Hälfte 22 b entstehen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die linke Hälfte 22 a weist eine größere Wandstärke als die rechte Hälfte 22 b auf, so daß sie im Vergleich zur rechten Hälfte 22 b eine größere axiale Endfläche aufweist. Das hohle Ventilelement 2 ist um einen Hub L verschiebbar, und zwar zwischen einer linken Hubendstellung, bei der das Ventilele­ ment 22 eine im hohlen Ventilsitzelement 20 gebildeten Öffnungen 30 verschließt, und einer rechten Hubendstellung, bei der es, wie strichpunktiert dargestellt, die im hohlen Ventilsitzele­ ment 20 gebildeten Öffnungen 30 freigibt. Ein O-Ring 36, der in eine Nut in der äußeren Umfangsfläche des hohlen Ventilsitzelements 20 paßt, dichtet die linke Hälfte 22 a des hohlen Ventilelements 22 ab, wenn das letztgenannte Element nach links bewegt worden ist, wodurch die linke Hälfte frei von Wasser gehalten wird.

Die rechte Hälfte 22 b des hohlen Ventilelements 22 paßt verschiebbar mit dem Führungsbereich 24 b des Führungselements 24 zusammen, so daß von der rechten Hälfte 22 b des hohlen Ventilelements 22, der Trennwand 22 c und dem Führungsbereich 24 b eine Druckkammer 22 d definiert wird, die in Verbindung mit einem Durchtritt 24 e steht.

Wird eine nachstehend beschriebene, zweite Absperrventilein­ heit 48, die in der Umgehungsleitung 40 angeordnet ist, ge­ schlossen, so wird die Flüssigkeit in der Druckkammer 22 b festgehalten, so daß der Druck der Flüssigkeit auf die Trenn­ wand 22 c einwirkt und diese nach links drückt.

Wird andererseits die zweite Absperrventileinheit 48 geöffnet, so wird die Flüssigkeit in der Druckkammer 22 d durch die Umgehungsleitung 40 entleert, so daß in der Druckkammer 22 d kein Druck wirkt. Da die Druckaufnahmefläche der linken Hälfte 22 a des hohlen Ventilelements 2 2 größer als die der rechten Hälfte 22 b ist, wird in diesem Zustand das hohle Ventilelement 22 aufgrund der Druckdifferenzen, die durch den Druck der in den Einlaß 12 eingeführten Flüssigkeit hervorgerufen wird nach rechts bewegt und am rechten Hubende gehalten, wie durch die strichpunktierte Darstellung gezeigt ist. In diesem Zustand steht die Öffnung 30 des hohlen Ventilelements 20 in Verbindung mit dem Einlaß 12, so daß die vom stromaufwärts gelegenen Rohrabschnitt 4 kommende Flüssigkeit durch die Öffnungen 24 f im Führungselement 24, durch den von der Innen­ Wand des Gehäuses 16 definierten Weg, durch die Öffnung 30 und durch den Durchtritt 32 zum Auslaß 14 fließen kann.

Nachstehend wird die Umgehungsleitung 40 näher beschrieben. Die Umgehungsleitung 40 umfaßt ein Verbindungsrohr 46, das eine Verbindung zwischen dem Einlaß, genauer ausgedrückt mit kleinen radialen Löchern 24 d im Führungselement 24, und dem Auslaß 14 herstellt, Verbindungselemente 42 und 44 zur Befe­ stigung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden des Verbindungsrohrs 46 mit dem Gehäuse 16 und die im Verbin­ dungsrohr 46 vorgesehene zweite Absperrventileinheit 48. Die zweite Absperrventileinheit 48 kann von einem beliebigen ge­ wünschten Typ sein, vorausgesetzt, daß sie dazu in der Lage ist, den Durchfluß von Flüssigkeit, z. B. Wasser, durch das Verbindungsrohr 46 abzusperren. Vorzugsweise wird jedoch als zweite Absperrventileinheit 48 ein Solenoidventil oder ein motorgetriebenes Ventil verwendet, das in Übereinstimmung mit einem externen elektrischen Signal betätigt wird. Es ist fest­ zuhalten, daß das Solenoidventil oder elektrisch betätigte ventil, das als zweites Absperrventil verwendet wird, eine wesentlich geringere Kapazität als die vorerwähnten, dem Stand der Technik entspechenden Solenoid-betätigten Absperrventile aufweist. Die Solenoid-betätigten Flüssigkeitsabsperrventile des Stands der Technik sind nämlich im Flüssigkeitsrohr ange­ ordnet, so daß sie direkt den durch das Rohr hindurchtreten­ den Flüssigkeitsstrom absperren und demnach große Abmessungen aufweisen und hohe Ventilbetätigungskräfte erforderlich machen. Im Gegensatz dazu kann das Solenoidventil oder elek­ trisch betätigte Ventil, das als zweite Absperrventileinheit im erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabsperrventil verwendet wird, ein Ventil von kleinen Abmessungen sein, das zur Betä­ tigung nur geringe Kräfte erfordert. Dies ist darauf zurück­ zuführen, daß erfindungsgemäß nur das Absperren des als Signalflüssigkeit dienenden Flüssigkeitsstroms, der vom Haupt­ flüssigkeitsstrom abgezweigt wird, dient. Die Strömungsmenge der abgezweigten Signalflüssigkeit beträgt nur etwa 1/10 der Strömungsmenge der Flüssigkeit im Flüssigkeitsrohr.

Wenn beim Betrieb Flüssigkeit kontinuierlich durch das Flüs­ sigkeitsrohr geleitet wird, bleibt die zweite Absperrventil­ einheit 48 in der Umgehungsleitung 40 geöffnet, so daß die aus dem Einlaß 12 durch das kleine Loch 24 c im Führungs­ element 24 in die Umgehungsleitung 40 gelangende Flüssigkeit ungehindert zum Auslaß 14 fließt, so daß in der Druckkammer 22 d kein Druck aufgebaut wird. Infolgedessen bewegt sich, wie vorstehend erwähnt, das hohle Ventilelement in Richtung zum rechten Hubende und wird aufgrund der unterschiedlichen Druckaufnahmefläche in dieser (strichpunktiert dargestellten) Stellung gehalten. Infolgedessen kann das Wasser vom Einlaß 12 zum Auslaß 14 durch den Weg, der von der Innenfläche des Gehäuses 16 und der Öffnung 30 im hohlen Ventilelement 20 definiert wird, fließen.

Wird ein elektrisches Signal an das zweite Absperrventil 48 in der Umgehungsleitung 40 angelegt, so schließt sich die zweite Absperrventileinheit 48 und sperrt den Flüssigkeitsstrom in der Umgehungsleitung 40 ab, was dazu führt, das sich in der Druckkammer 22 d ein Druck aufbaut. Infolgedessen wird das hohle Ventilelement aus der rechten Stellung in die linke (mit durchgezogener Linie dargestellte) Stellung gebracht, so daß die Öffnung 30 im hohlen Ventilelement 20 geschlossen wird, wodurch der Flüssigkeitsstrom im Flüssigkeitsrohr abgesperrt wird.

Wie vorstehend erläutert, umfaßt das erfindungsgemäße Flüs­ sigkeitsabsperrventil eine erste Absperrventileinheit, die in einem Flüssigkeitsrohr angeordnet ist und zum Absperren des Flüssigkeitsstroms im Flüssigkeitsrohr in der Lage ist, und eine zweite Absperrventileinheit von geringen Abmessungen, die in einer Umgehungsleitung angeordnet ist. Die aus dem Flüssig­ keitsrohr kommende und in der Umgehungsleitung fließende Flüssigkeit dient als Signalflüssigkeit. Sie fließt mit ge­ ringer Strömungsmenge und dient dazu, einen Flüssigkeitsdruck selektiv auf- oder abzubauen, wodurch die erste Absperrventil­ einheit betätigt wird. Dadurch ist es möglich, den Flüssig­ keitsstrom mit einer geringen Ventilbetätigungskraft abzusper­ ren.

Claims (1)

1. Flüssigkeitsabsperrventil, umfassend:

   • - eine erste Absperrventileinheit (10) die folgende Bestandteile aufweist,
     • - ein hohles zylindrisches Gehäuse mit einem Flüssigkeitseinlaß (12) an einem Ende und einem Flüssigkeitsauslaß (14) am anderen Ende,
     • - einen hohlen Ventilsitz, (20) der im Flüssigkeitsweg im Gehäuse (16) neben dem Flüssigkeitsauslaß (14) angeordnet ist und mindestens eine Ventilsitzöffnung (30) zum Durchtritt von Flüssigkeit aufweist,
     • - ein Führungselement, (24) das im Flüssigkeitsweg im Gehäuse (16) neben dem Flüssigkeitseinlaß (12) angeordnet ist und einen Führungsbereich (24 b), mindestens eine Öffnung zum Durchtritt von Flüssigkeit in großer Durchflußmenge und ein kleines Loch (24 c) zum Durchtritt von Flüssigkeit als Signalflüssigkeit in geringer Durchflußmenge aufweist,
     • - und ein hohles Ventilelement (22), das entlang dem hohlen Ventilsitzelement (20) und dem Führungsbereich (24 b) des Führungselements (24) verschiebbar ist, so daß die Ventilsitzöffnung (30) selektiv zu öffnen und zu schließen ist;
   • - ein Verbindungsrohr (46), das eine Verbindung zwischen einer Druckkammer (22 d) die vom hohlen Ventilelement (22) und dem Führungsbereich begrenzt ist und mit dem kleinen Loch (24 c) in Verbindung steht, und einem stromabwärts vom hohlen Ventilsitzelement (20) gelegenen Bereich des Flüssigkeitswegs herstellt; und
   • - eine zweite Absperrventileinheit (48) zu einer selektiven Entfernung von Flüssigkeit aus der Druckkammer.