DE4105070C2 - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in Armatu­ ren einsetzbaren Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden Gehäuse, in dem stromaufwärts quer zur Längsachse eine Scheibe mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung unver­ drehbar als Ventilsitz angeordnet ist und an der ein als drehbare Scheibe ausgebildetes Absperrglied mit we­ nigstens einer Durchtrittsöffnung stromabwärts axial angelagert ist, wobei die drehbare Scheibe von einem im Gehäuse axial abgestützten, von außen drehbaren Mitneh­ mer drehfest gehalten ist und die Einlaßöffnung, die stirnseitig am Gehäuse ausgebildet ist, mittels Dich­ tung mit dem Zulaufkanal der Armatur verbindbar ist.

Ein derartiges Ventil ist aus der deutschen Offenle­ gungsschrift DE 31 40 353 A1 bekannt. Bei diesem Ventil ist zur Verringerung der Stellkraft eine zusätzliche Abdeckplatte vorgesehen, die im Gehäuse abgestützt ist, wobei der Raum zwischen Abdeckplatte und unverdrehbarer Scheibe mit einem elastischen Element ausgefüllt ist. Hierdurch kann die Anpreßkraft der beiden Scheiben er­ heblich reduziert werden, weil der Fluiddruck durch die Abdeckplatte von der unteren Scheibe abgehalten wird. Somit sind nur kleine Stellkräfte zur Betätigung des Ventils erforderlich. Diese Anordnung ist jedoch rela­ tiv aufwendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das verhältnismäßig einfach herstellbar ist und bei dem die beiden Scheiben mit einer relativ geringen Mindestan­ preßkraft angeordnet werden können, so daß im Normal­ betrieb nur kleine Stellkräfte zur Betätigung des Ven­ tils erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die drehfest im Gehäuse angeordnete Scheibe axial an einer Schulter im Gehäuse gehalten ist und beide Schei­ ben im Bereich der Mittelachse eine Durchgangsbohrung aufweisen, die einen Kanal vom stromaufwärts gelegenen Zuflußbereich zu einer Gegendruckkammer zwischen dem Mitnehmer und der drehbaren Scheibe bildet, wobei die wirksame Druckfläche an der drehbaren Scheibe in der Gegendruckkammer so bemessen ist, daß die drehbare Scheibe in der Absperrstellung vom anstehenden Fluid­ druck gegen die unverdrehbare Scheibe gedrückt ist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung wird insbeson­ dere erreicht, daß die Zusammenpreßkraft der beiden Ventilscheiben im wesentlichen von dem anstehenden Fluiddruck bestimmt wird, wobei durch Variation der Flächen in der Gegendruckkammer die vom Fluiddruck er­ zeugte Zusammenpreßkraft auf das zum Erzielen von Dichtheit notwendige Minimum einstellbar ist, so daß mit relativ kleinen Kräften eine Betätigung des Ventils im Normalfall möglich ist. Lediglich bei Druckspitzen oder Druckerhöhungen ist eine entsprechend höhere Betä­ tigungskraft erforderlich, wobei jedoch sichergestellt ist, daß die beiden Ventilscheiben unabhängig von dem an­ stehenden Fluiddruck dicht zusammengepreßt bleiben. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü­ chen 2 bis 7 angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein als Baueinheit in einer Armatur eingesetztes Ventil im Längsschnitt;

Fig. 1a ein Detail des Ventils gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte verdrehbare Scheibe in Ansicht von der Anströmseite;

Fig. 3 die Scheibe gemäß Fig. 2 in der Schnittebene III;

Fig. 4 die in Fig. 1 gezeigte unverdrehbare Scheibe in der Schnittebene IV der Fig. 5;

Fig. 5 die Scheibe gemäß Fig. 4 in Ansicht von der Anströmseite;

Fig. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel des Ventils als Baueinheit im Längs­ schnitt;

Fig. 7 die in Fig. 6 gezeigte drehbare Scheibe in Ansicht von der Anströmseite;

Fig. 8 die Scheibe gemäß Fig. 7 in der Schnittebene VIII.

Der Einfachheit halber sind bei den Ausführungsbeispie­ len in der Zeichnung gleiche oder entsprechende Elemen­ te mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Das in Fig. 1 dargestellte Ventil ist in seiner Ein­ baustellung in einem teilweise dargestellten Körper ei­ ner Armatur 5 gezeigt. Das Ventil selbst ist als Bau­ einheit ausgebildet, in einem hülsenförmigen Gehäuse 1 angeordnet und mit einem Gewinde 11, das dem Rohrge­ winde 3/4" entspricht, für den Einsatz in der Armatur 5 versehen.

Konzentrisch zur Mittelachse 10 ist in dem Gehäuse 1 in einer durchgehenden Bohrung 12 ein Mitnehmer 2 angeord­ net. Der Mitnehmer 2 stützt sich mit Hilfe eines Gleit­ rings 14 an einer Schulter des Gehäuses 1 axial ab. Zur Drehbetätigung des Mitnehmers 2 ist eine Spindel 21 ge­ dichtet aus dem Gehäuse 1 herausgeführt, wobei das in­ nere Ende der Spindel 21 mit einem Quersteg 211 in eine entsprechende Quernut des Mitnehmers 2 einfaßt, so daß beide Teile drehfest verbunden sind. An der gegenüber­ liegenden Stirnseite des Mitnehmers 2 ist eine drehbare Scheibe 4 aus Keramik angeordnet, wobei der Mitnehmer 2 mit Kupplungszapfen 25 in entsprechende Ausnehmungen in der Scheibe 3 zur drehfesten Verbindung eingreift. Die Scheibe 4 ist somit mit Hilfe der Spindel 21 in dem Gehäuse 1 drehbar.

An dem stromaufwärts gelegenen Endbereich des Gehäuses 1 ist in der erweiterten Bohrung 12 eine Schulter 13, wie es insbesondere aus Fig. 1a ersichtlich ist, aus­ gebildet. An dieser Schulter 13 liegt eine von der stromaufwärts gelegenen Stirnseite des Gehäuses 1 ein­ gesetzte, unverdrehbare Scheibe 3 aus Keramikmaterial an. Zur Drehsicherung kann die Scheibe 3 an der Mantel­ fläche mit Vorsprüngen 32 versehen sein, die in ent­ sprechende Nuten im Gehäuse 1 einfassen. Alternativ kann aber auch die drehfeste Anordnung der Scheibe 3 mit Hilfe von Reibschluß durch eine zwischen der strom­ aufwärts gelegenen Stirnseite der Scheibe 3 und einem Vorsprung an der Armatur 5 verpreßte Dichtung 6 bewerk­ stelligt werden. Die stromaufwärts angeordnete unver­ drehbare Scheibe 3 weist zwei diametral gegenüberlie­ gende Durchtrittsöffnungen 31 auf, wie es insbesondere aus Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist. Außerdem weist sie konzentrisch zur Mittelachse 10 eine Durchgangsbohrung 30 auf. Die drehbare Scheibe 4, wie es insbesondere aus Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, weist ebenfalls eine konzentrisch zur Mittelachse 10 angeordnete Durchgangs­ bohrung 40 auf und hat entsprechend diametral gegen­ überliegend zwei Durchtrittsöffnungen 43. Die Durch­ trittsöffnungen 43 sind an der stromaufwärts gelegenen Stirnseite schlitzförmig ausgebildet, wobei zunächst ein axialer Eintritt und danach ein radialer Austritt vorgesehen ist. An der stromabwärts gelegenen Stirn­ seite der Scheibe 4 ist ein zylindrischer Ansatz 41 an­ geformt. Der Ansatz 41 greift in der Einbaulage in eine Ausnehmung 22 des Mitnehmers 2 ein, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Ansatz 41 bildet somit zusammen mit der Ausnehmung 22 eine Gegendruckkammer 20, die mit Hilfe der Durchgangsbohrungen 40,30 mit dem stromauf­ wärts befindlichen Fluiddruck verbunden ist. Zur Ab­ dichtung der Gegendruckkammer 20 ist in dem Mantelbe­ reich der Ausnehmung 22 eine Ringnut 23 zur Aufnahme eines Dichtrings 24 ausgebildet, wobei der Dichtring 24 zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Ansatzes 41 und der Ringnut 23 eine derartige Abdichtung bewirkt, daß der zylindrische Ansatz 41 mit der drehbaren Scheibe 4 begrenzt axial verschiebbar ist. Zur Erzeu­ gung einer Mindestanpreßkraft, mit der die drehbare Scheibe 4 gegen die unverdrehbare Scheibe 3 gedrückt ist, ist eine Feder 42 zwischen den Stirnflächen der Ausnehmung 22 und des Ansatzes 41 angeordnet.

Die Montage des Ventils kann in folgender Weise gesche­ hen:
In die sich zur stromaufwärts gelegenen Stirnseite er­ weiternde Bohrung 12 des Gehäuses 1 kann zunächst die Spindel 21 mit dem Mitnehmer 2 und der drehbaren Scheibe 4 eingeschoben werden. Danach kann die unver­ drehbare Scheibe 3 gegen die Schulter 13 im Gehäuse 1 und die Dichtung 6 eingeschoben werden. Die Dichtung 6 kann dabei so bemessen sein, daß sie durch Reibschluß in der Stecklage die Ventileinbauten in der Bohrung 12 sichert.

Nunmehr kann das als Baueinheit zusammengefügte Ventil in den Körper einer Armatur 5 mit dem Gewinde 11 dicht eingeschraubt werden. Bei dem Einschraubvorgang gelangt die Dichtung 6 mit der stromaufwärts gelegenen Stirn­ seite an der Wandung eines Zulaufkanals 50 der Armatur 5 zur Anlage und wird zwischen der Stirnseite der dreh­ festen Scheibe 3 und der Armatur 5 verpreßt, so daß die Scheibe 3 durch Reibschluß, sofern keine formschlüssige Verbindung durch radiale Vorsprünge vorgesehen ist, drehfest gehalten ist. Das aus dem Zulaufkanal 5 heran­ geführte Fluid ist somit gedichtet an die Scheibe 3 herangeführt und kann, wenn die Durchtrittsöffnungen 31, 43 mehr oder weniger sich in Deckung befinden, über ra­ diale Öffnungen 15 in der Wandung des Gehäuses 1 in ei­ nen Abströmkanal 51 abgegeben werden. Der an der strom­ aufwärts gelegenen Stirnseite der Scheibe 3 herrschende Fluiddruck wird dabei durch die hintereinander liegen­ den Durchgangsbohrungen 30,40 in die Gegendruckkammer 20 übertragen und wirkt dabei in entgegengesetzter Richtung gegen die Stirnseite der drehbaren Scheibe 4 im Bereich der Gegendruckkammer 20. Die wirksame Druck­ fläche an der drehbaren Scheibe 4 in der Gegendruckkam­ mer 20 ist dabei etwa um 20% größer als die stromauf­ wärts vom Fluid maximal beaufschlagte Dichtfläche der Scheibe 4. Hierdurch ist sichergestellt, daß in Abhän­ gigkeit vom herrschenden Fluiddruck die Scheibe 3 immer gegen die drehfest im Gehäuse 1 gehalterte Scheibe 3 gedrückt wird. Damit die Scheiben 3, 4 auch bei ausge­ bauter Ventileinheit aneinanderliegen, ist die Feder 42 vorgesehen.

Das in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Ausführungsbei­ spiel der Erfindung entspricht weitgehend dem vorste­ hend beschriebenen. Lediglich die drehbare Scheibe 4 mit dem Mitnehmer 2 ist verändert ausgebildet.

Der Mitnehmer 2 ist hierbei einstückig mit der Spindel 21 ausgebildet. Die Scheibe 4 weist dabei keinen zylin­ drischen Ansatz 41 an der stromabwärts gelegenen Stirn­ seite auf, sondern ist hier eben ausgebildet. In dem Mitnehmer 2 ist die Gegendruckkammer 20 ebenfalls als Ausnehmung 22 ausgebildet, wobei zwischen der Stirn­ seite der Ausnehmung 22 und der Scheibe 4 ein Dichtring 24 angeordnet ist, der einerseits die Abdichtung zum stromabwärts gelegenen Bereich sicherstellt und ande­ rerseits als Feder 42 in axialer Richtung die Scheibe 4 gegen die Scheibe 3 mit einer Mindestanpreßkraft drückt.

Die Funktionsweise des Ventils entspricht im übrigen dem ersten Ausführungsbeispiel.

Claims (7)

1. Ventil mit einem in Armaturen einsetzbaren Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden Gehäuse, in dem strom­ aufwärts quer zur Längsachse eine Scheibe mit we­ nigstens einer Durchtrittsöffnung unverdrehbar als Ventilsitz angeordnet ist und an der ein als dreh­ bare Scheibe ausgebildetes Absperrglied mit wenig­ stens einer Durchtrittsöffnung stromabwärts axial angelagert ist, wobei die drehbare Scheibe von ei­ nem im Gehäuse axial abgestützten, von außen dreh­ baren Mitnehmer drehfest gehalten ist und die Ein­ laßöffnung, die stirnseitig am Gehäuse ausgebildet ist, mittels Dichtung mit einem Zulaufkanal der Armatur verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfest im Gehäuse (1) angeordnete Scheibe (3) axial an einer Schulter (13) im Gehäuse (1) gehal­ ten ist und beide Scheiben (3, 4) im Bereich der Mittelachse (10) eine Durchgangsbohrung (30,40) aufweisen, die einen Kanal vom stromaufwärts gele­ genen Zuflußbereich zu einer Gegendruckkammer (20) zwischen dem Mitnehmer (2) und der drehbaren Scheibe (4) bildet, wobei die wirksame Druckfläche an der drehbaren Scheibe (4) in der Gegendruckkammer (20) so bemessen ist, daß die drehbare Scheibe (4) in der Absperrstellung vom anstehenden Fluiddruck ge­ gen die unverdrehbare Scheibe (3) gedrückt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Druckfläche an der drehbaren Scheibe (4) in der Gegendruckkammer (20) etwa um 20% größer ist als die stromaufwärts vom Fluid beaufschlagte Dichtfläche der Scheibe (4).

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gegendruckkammer (20) in dem Mitnehmer (2) als konzentrisch zur Mittelachse (10) angeord­ nete Ausnehmung (22) ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (22) eine Ringnut (23) für einen Dichtring (24) vorgesehen ist und die drehbare Scheibe (4) mit einem zylin­ drischen Ansatz (41) in die Ausnehmung (22) ein­ faßt, derart, daß mit dem eingelegten Dichtring (24) eine Abdichtung zwischen dem Mitnehmer (2) und der Mantelfläche des Ansatzes (41) erzielt ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mitnehmer (2) und der drehbaren Scheibe (4) eine Feder (42) angeord­ net ist, die die drehbare Scheibe (4) mit einer Mindestanpreßkraft gegen die unverdrehbar angeord­ nete Scheibe (3) drückt.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der stromabwärts gelegenen Stirnseite der drehbaren Scheibe (4) ein Dichtring (24) vorgesehen ist, mit dem eine Abdichtung zur Stirnseite der Ausnehmung (22) in dem Mitnehmer (2) und eine Mindestanpreßkraft zum Andrücken der dreh­ baren Scheibe (4) an die unverdrehbare Scheibe (3) erzeugbar ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) für den An­ schluß an einen Zulaufkanal (50) einer Armatur (5) stirnseitig an der unverdrehbaren Scheibe (3) an­ liegt und diese nach dem Einschrauben in die Arma­ tur (5) gegen die Schulter (13) im Gehäuse (1) drückt, wobei die Abdichtung mit den beiden Stirn­ seiten des Dichtrings (6) an der Scheibe (3) und der Armatur (5) bewerkstelligt ist.