DE513900C - Ventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil derjenigen Art, bei welcher der Sitz des Ventilkörpers stromabwärts angeordnet ist. Bei Ventilen dieser Art ist es bereits vorgeschlagen worden, den Ventilkörper sowohl stromaufwärts wie auch stromabwärts mit deformierbaren elastischen Wandungen zu verbinden, von welchen die eine dem Stromaufwärtsdruck und die andere dem Stromabwärtsdruck unterworfen ist, um den Ventilkörper in seinen sämtlichen Lagen vollkommen auszugleichen. Allerdings besitzt diese Ausbildung den Vorteil, daß die auf die Ventilkörper bei dessen Handhabung auszuübende Kraft wesentlich vermindert wird; jedoch entsteht dabei ein schwerwiegender Nachteil, daß sie durch die Fluidumströmung in Vibrierungen versetzt werden, welche, wenn sie anhaltend sind, gefährliche Werte erreichen

ao können, besonders wenn die Schwingungsperiode der Stromimpulse in der Leitung sich derjenigen des Ventilkörpers selbst nähert. Die Erfindung hat den Zweck, den Vorteil der Kraftverminderung beim Öffnen und Schließen des Ventils zu wahren und dabei die Vibrierungen des Ventilkörpers vollständig auszuschließen. Zu diesem Zweck ist es nur nötig, das stromabwärts angeordnete Ausgleichungssystem zu beseitigen, um die überraschende Wirkung zu erzielen, daß damit auch die Vibrierungen vollständig ausgeschaltet werden, ohne daß der Vorteil der Kraftverminderung für die Handhabung irgendwie verschwindet. In der Tat bleibt der Ventilkörper in der Schließlage, bei weleher der Stromabwärtsdruck äußerst gering oder so gut wie gleich Null ist, praktisch von selbst ausgeglichen, und dessen Öffnen bedarf nur einer äußerst geringen Kraftanstrengung. Wird das Ventil geöffnet, so steigt der Stromabwärtsdruck sehr bedeutend und erreicht fast den Wert des Stromaufwärtsdruckes. Eine wesentliche Kraft hat somit das Bestreben, das Ventil in seine Schließlage zu bringen. Da jedoch der Ventilkörper sich gewöhnlich auf einen irreversiblen Handhabungsteil abstützt, so wird der Ventilkörper stark festgehalten und wird dadurch gegen Vibrierungen geschützt. Anderseits kann das Schließen mit großer Leichtigkeit bewerkstelligt werden, weil die auf den Ventilkörper ausgeübte Kraft in demselben Sinne wirksam ist wie die zum Schließen erforderliche Bewegung. Infolgedessen bedarf der Ventilkörper nur einer geringen Anstrengung sowohl beim öffnen wie beim Schließen, während in der Offenlage das Ventil zwangsläufig gegen den Handhabungsteil angestützt bleibt und gegen Vibrierungen geschützt wird. Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß lediglich auf Seite des Stromaufwärtsdruckes der Ventil-

körper in an sich bekannter Weise mit einer deformierbaren elastischen Wandung verbunden ist, welche dem Fluidumdruck ausgesetzt ist, zum Zweck, in der Schließlage eine nur geringe hydrostatische Kraft hervorzurufen, welche das Ventil auf seinen Sitz anpreßt, während in der Offenlage diese Kraft hydrodynamisch wird und genügende Stärke erreicht, um den Ventilkörper gegen ίο den Handhabungsteil anzupressen und jede Vibrierung auszuschließen. Das elastisch deformierbare Ganze kann in einem Raum angeordnet sein, welcher momentan mit der Zuflußleitung des Fluidums in Verbindung gesetzt werden kann, um die axiale Komponente aus dem Flüssigkeitsdruck auf das elastisch deformierbare Ganze auszugleichen und das öffnen des Ventils zu fördern. Der Raum befindet sich vorzugsweise dauernd mit der Ausflußleitung der Flüssigkeit in Verbindung, derart, daß das elastisch deformierbare Ganze während des normalen Ausfließens sich ausgleicht und das Schließen des Ventils beim Druckabfall in der Ausflußleitung selbsttätig sichern wird. Das elastisch deformierbare Ganze wird zwecks Unterdrückung der durch den Flüssigkeitsdruck auf dieses Ganze erzeugten axialen Komponente durch einen elastischen Teil, wie z. B. eine Feder, beeinflußt, wodurch der Durchflußquerschnitt der Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdruck selbsttätig geregelt wird. Die Erfindung bezieht sich f erjier auf einen Handan trieb des Ventils, bei welchem in bekannter Weise ein Handhebel mit einem !exzentrischen Teil benutzt wird, welcher bei Verschwenkung des Handhebels in einer lotrechten Ebene auf das Ventil mittels eines Stößels einwirkt. Erfindungsgemäß ist der Stößel in einer axialen Bohrung einer Schraube verschiebbar, die eine den Schwenkzapfen des Hebels umfassende Gabel trägt, derart, daß jede Teil-" Schwenkung dieses Hebels in einer waagerechten Ebene um die Längsachse der Schraube eine entsprechende Bewegung derselben bewirkt, um sei es das öffnen des Ventils durch die Einwirkung der Schraube, sei es die Regelung der Anfangslage des Stößels zu ermöglichen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt:

Abb. ι zeigt den axialen Schnitt durch die Gesamtanordnung nach dem ersten Ausführungsbeispiel.

Abb. 2 zeigt einen teilweisan Schnitt des zweiten Ausführungsbeispiels.

Abb. 3 zeigt einen teilweisen Axialschnitt des dritten Ausführüngsbeispiels, Abb. 4 einen Axialschnitt der vierten Ausführungsform.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 enthält die Vorrichtung ein Gehäuse 1, an welches sich einerseits das Zuleitungsrohr 2 und anderseits das Ableitungsrohr 3 anschließt. Eine waagerechte Öffnung wird durch den Ventilkörper 4 gesteuert und sichert die Verbindung zwischen den Rohren 2 und 3. Der Ventilkörper 4 ist vorzugsweise eben und stützt sich in der Schließlage auf einem Sitz 2⁶ mit scharfer Kante ab, so daß die Berührung nach einer Kreislinie erfolgt. Ferner ist eine deformierbare, flüssigkeitsdichte Kammer S, z. B. aus Metall, vorgesehen, die harmonikaartig gefaltet und einerseits bei 5° mit dem ortsfesten Gehäuse und anderseits bei 5^δ mit einer Platte 4" verbunden ist. Die Platte 4° besitzt nach abwärts eine Fortsetzung in Form einer Stange 6, die teilweise oder ganz mit dem Ventilkörper 4 verbunden ist. Es ist ersichtlich, daß der Sitz des Ventilkörpers eben, dagegen der Ventilkörper scharfkantig sein könnte, wodurch ebenfalls eine kreisförmige Berührungslinie geschaffen wäre. Die Verbindung zwischen der Platte 4" und dem Ventilkörper 4 wird durch eine Schraubenmutter 6^ß hergestellt, welche auf das untere, mit Gewinde versehene Ende der Spindel 6 aufgesetzt ist und sich auf eine Schulter 4⁶ abstützt, die das obere Ende eines Hohlraumes 4^e in dem Ventilkörper 4 abschließt. Bei dieser Anordnung kann man durch entsprechende Drehung der Mutter 6« den Abstand zwischen der Platte 4" und dem Ventilkörper 4 einstellen. Die Kammer 5 ist innerhalb einer Kuppel 7 aufgenommen, die fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Der obere Teil der Kuppel 7 ist mit einer Muffe 8 mit Innengewinde ausgestattet, in welchem eine Schraube 9 beweglich ist. Die Schraube 9 trägt an ihrem oberen Ende ein gabelförmiges Lager für den Zapfen eines Handgriffes 11, welcher um den-Zapfen 9° drehbar ist. Die Öse des Handgriffes ist exzentrisch ausgebildet und tritt beim Verschwenken des Handgriffes 11 in lotrechter Ebene mit einem Stößel 10 in Eingriff, wodurch der Stößel mehr oder weniger nach abwärts vorgestoßen wird, indem dieser Stößel in einer axialen Bohrung der Schraube 9 verschiebbar ist. Der Stößel 10 wirkt auf die Platte 4^a durch Vermittlung eines Kopfes io^a ein. Durch diese Anordnung kann man durch eine Teildrehung der Schraube 8, sei es den Ventilkörper durch den Druck seitens der Schraube 9 auf den Kopf 10« öffnen, sei es die Anfangslage des Stößels 10 regeln, wobei dann der Ventilkörper durch die Einwirkung der exzentrischen öse des Handgriffes 11 auf den Stößel 10 geöffnet wird. Das Ventil 4 wird mit Spiel durch einen Zapfen 12 geführt, der in den Hohlraum 4^e eintritt und mit einer Unterplatte 13 ver-

bunden ist. Das Gehäuse ι, die Kuppel 7 und die Platte 13 sind gemeinsam durch Schraubenbolzen 14, 15 und einen nicht dargestellten vereinigt.

In einigen Fällen ist eine auf Torsion beanspruchte Feder 18 in den Hohlraum 4« aufgenommen und wird bei i8^a an dem Zapfen 12 festgestellt. Das obere Ende dieser Feder ist durch Verklemmung mit dem Ventil 4 infolge der leicht konischen Form des Hohlraumes 4^C befestigt. Das Ventil 4 erhält infolgedessen unabhängig von seiner Schubbewegung eine kleine Teildrehung, welche dazu dient, die Fremdstoffe, welche sich etwa zwischen dem Ventilkörper und seinem Sitz befinden können, zu beseitigen. Es ist ersichtlich, daß die Teildrehungen des Ventilkörpers 4 auch durch eine andere Einrichtung bewirkt werden können.

ao Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende:

Befindet sich das Ventil in seiner Schließlage, d. h. wenn der Ventilkörper 4 an seinem Sitz 2* anliegt, so wirkt die durch das Rohr 2 eintretende Flüssigkeit oder Gas einerseits auf die untere Fläche der Platte 4" und anderseits auf die obere Fläche des Ventilkörpers 4 ein. Diese beiden Flächen sind derart, daß die axiale Resultierende, welche durch den Druck der Flüssigkeit auf die Platten 4" hervorgerufen wird, größer ist als die axiale Resultierende, welche in umgekehrtem Sinne durch den Druck auf das Ventil 4 erzeugt wird, derart, daß der Ventilkörper 4 bei Abwesenheit von äußeren Einflüssen auf seinem Sitz angelegt verbleibt.

Der Anpreßdruck des Ventils 4 gegen seinen Sitz ist eine Funktion der Differenz der beiden Resultierenden und kann so gering wie nur wünschenswert gestaltet werden, ohne daß dadurch die Abdichtung benachteiligt ist. Eine Winkeldrehung des Armes 11, sei es in waagerechter, sei es in lotrechter Ebene, verursacht ein Zusammenklappen der deformierbaren Kammer 5 sowie die Verstellung des Ventils 4 im Sinne des dargestellten Pfeiles /, wodurch das Ventil geöffnet wird. Wenn sich das Ventil in der Offenlage befindet, so fließt die aus dem Rohr 2 zufließende Flüssigkeit an dem Ventil 4 vorbei und wirkt lediglich auf die Platte 4^a ein. Sobald der Arm 11 in seine Anfangslage zurückgeführt worden ist, hat das Ventil 4 das Bestreben, energisch in seine Anfangslage zurückzukehren. Infolge des Durchflusses der Flüssigkeitsschicht an der ringförmigen Durchflußöffnung und infolge der allmählichen Wiederherstellung des Druckes der Flüssigkeit nur auf die obere Fläche des Ventilkörpers wird der letztere sich auf seinem Sitz mit einem Druck anlegen, welcher gleich dem Schließdruck ist, welch letzterer, wie schon erwähnt, so gering wie nur möglich gestaltet werden kann. Somit bildet die Vorrichtung eine Art von Stoßdämpfung.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 ist der Abfluß der Flüssigkeit für eine bestimmte Anfangsbewegung des Ventils eine Funktion des Flüssigkeitsdruckes. Dieses Ventil ist im allgemeinen ähnlich dem vorigen ausgestaltet, jedoch wirkt der Stößel 10 in diesem Falle auf die Platte 4" nicht unmittelbar, sondern durch Vermittlung einer Platte 16 und einer Zwischenfeder 17, deren Anfangsspannung durch eine Teildrehung der Schraube 9 einstellbar ist. Die Feder 17 wird derart eingestellt, daß sie einen bestimmten Druck ausgleichen kann, so daß in der Offenlage des Ventils jede Änderung des Druckes in den Röhrea 2 und 3 eine Vorschubbewegung des Ventilkörpers und somit eine Änderung des Durchflußquerschnittes verursacht. Man kann die Feder 17 derart einstellen, daß ein Bruch des Rohres 3 oder ein gefährlicher Überdruck im Rohr 2 ein selbsttätiges Schließen des Ventils sichert und das Zurückdrücken der Flüssigkeit vermeidet.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 wird das Öffnen des Ventils auf Entfernung bewerkstelligt und das Schließen im FaEe des Bruches im Rohr 3 oder bei einem wesentlichen Druckabfall in diesem letzteren selbsttätig bewirkt. Zu diesem Zweck ist die deformierbare Kammer, insbesondere die Platte 4^a, einerseits innen und dauernd dem Flüssigkeitsdruck und anderseits außen sei es ^dem Druck der zufließenden Flüssigkeit, sei es dem Druck der abfließenden Flüssigkeit ausgesetzt. Der Raum 19 steht einerseits dauernd durch zwei Kanäle 20 mit dem Rohr 3 und anderseits zeitweise zwecks Öffnens des Ventils mit dem Rohr 3 durch die Kanäle 22, 23 und das Hilfsventil oder dem Verteiler in Verbindung. Dieser Verteiler wird weiter besonders beschrieben. Der obere Teil des Raumes 19 steht mit einem Manometer 25 durch eine Hilfskammer 26 in Verbindung, in welcher eine Feder 27 eingesetzt ist, die sich einerseits auf einer ortsfesten Muffe 28 und anderseits auf einer Ausbohrung in der Platte 4" abstützt.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die folgende:

Mittels einer Fernsteuerung, die hydraulisch, pneumatisch, mechanisch usw. sein kann, wirkt man auf das Hilfsventil 24 derart ein, daß durch die Kanäle 22, 23 das Rohr 2 mit dem Raum 19 zwecks Ausgleichung der Drücke auf die Platte 4" in Verbindung gesetzt wird. Der Druck auf das Ventil 4, welcher nicht mehr durch denjenigen auf die Platte 4" ausgeglichen ist,

sichert das selbsttätige Öffnen des Ventils. Das Hilfsventil 24 wird alsdann in seine Schließlage gebracht, derart, daß die Verbindung zwischen dem Raum 19 und dem Rohr 2 unterbrochen wird. Das Abflußrohr 3 befindet sich in dauernder Verbindung mit dem Raum 19 durch die beiden Kanäle 20, derart, daß nach dem öffnen des Ventils 4 die Platte 4° stets ausgeglichen ist. Bei Abwesenheit von äußeren Einflüssen bleibt somit das Ventil in seiner Offenlage, schließt sich jedoch selbsttätig bei Druckabfall in dem Rohr 3. Die Spannung der Feder 27 gleicht einen Ideinen, nicht in Betracht kommenden Druckabfall

aus.

Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform des in Abb. 3 dargestellten Hilfsventil«? 24, welches Ventil durch Fernsteuerung in irgendeiner Weise beeinflußt werden kann. Die Beeinflussung erfolgt z. B. durch eine Scheibe 50, die mit der Druckschraube 51 ein Stück bildet. Dieses Hilfsventil besteht aus dem Gehäuse i, in welchem die Öffnung 2 für den Zutritt und die öffnung 3 für den Austritt der Flüssigkeit vorgesehen sind. Ein Gewindepfropfen 52 ist in das Gehäuse 1 eingeschraubt und besitzt eine axiale Gewindebohrung zwecks Aufnahme der Schraube 51. Der Ventilkörper 4 ist mit Spiel auf dem Zapfen 12 geführt und stützt sich gegen den scharfkantigen Sitz 2* ab. Der Ventilkörper ist an dem oberen Teil z. B. durch Schwei-

; ßung mit einer Membran 53 befestigt, die elastisch deformierbar ist. Diese Membran 53 spielt gleichzeitig die Rolle der Platte 4" und diejenige der deformierbaren Kammer 5. Die Wirkungsweise dieses Hilfsventils, abgesehen von seiner Fernsteuerung, ist derjenigen des Ventils nach Abb. 1 ähnlich. Die in Abb. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung gestattet:

a) den Ventilkörper 4 offen zu halten (eine Teildrehung des Handhebels in einer waagerechten Ebene), welche Steuerung irreversibel ist und gestattet, die Anfangslage des Handhebels einzustellen;

b) den Ventilkörper zu verstellen, um das Öffnen des Ventils mittels eines reversiblen Antriebes mit selbsttätiger Schließung zu bewerkstelligen (Teilschwenkung des Hebels 11 in einer lotrechten Ebene).

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Ventil, bei welchem der Ventilsitz stromabwärts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich auf Seite des Stromaufwärtsdruckes der Ventilkörper in an sich bekannter Weise mit einer deformierbaren elastischen Wandung verbunden ist, welche dem Fluidumdruck ausgesetzt ist, zum Zweck, in der Schließlage eine nur geringe hydrostatische Kraft hervorzurufen, welche das Ventil auf seinen Sitz anpreßt, während in der Offenlage diese Kraft hydrodynamisch wird und genügende Stärke erreicht, um den Ventilkörper gegen den Handhabungsteil anzupressen und jede Vibrierung auszuschließen.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch deformierbare Ganze in einem Raum (19) angeordnet ist, welcher momentan mit der Zuflußleitung (2) des Fluidums in Verbindung gesetzt werden kann, um die axiale Komponente aus dem Flüssigkeitsdruck auf das elastisch deformierbare Ganze auszugleichen und das Öffnen des Ventils zu fördern.
3. 3. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (19) sich dauernd mit der Ausflußleitung (3) der Flüssigkeit in Verbindung befindet, derart, daß das elastisch deformierbare Ganze während des normalen Ausfließens sich ausgleicht und das Schließen des Ventils beim Druckabfall in der Ausflußleitung selbsttätig sichern wird.
4. 4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch deformierbare Ganze zwecks Unterdrückung der durch den Flüssigkeitsdruck auf dieses Ganze erzeugten axialen Komponente durch einen elastischen Teil, wie z. B. eine Feder (27), beeinflußt wird, wodurch der Durchflußquerschnitt der Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdruck selbsttätig geregelt wird.
5. 5. Ventil nach Anspruch 1, bei welchem ein Handhebel mit einem exzentrischen Teil benutzt wird, welcher bei Verschwenkung des Handhebels in einer lotrechten Ebene auf das Ventil mittels eines Stößels einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (10) in einer axialen Bohrung einer Schraube (9) verschiebbar ist, die eine den Schwenkzapfen (9«) des Hebels umfassende Gabel trägt, derart, daß jede Teilschwenkung dieses Hebels in einer waagerechten Ebene um die Längsachse der Schraube eine entsprechende Bewegung derselben bewirkt, um sei es das Öffnen des Ventils durch die Einwirkung der Schraube, sei es die Regelung der Anfangslage des Stößels zu ermöglichen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen