DE7401401U

DE7401401U - Als regel- und abschliessorgan ausgebildetes durchgangsventil

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Publication number: DE7401401U
Application number: DE19747401401
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1974-01-16
Publication date: 1977-06-23
Also published as: CH562418A5; DE2401970A1

Description

Als Regel- und Abschliessorgan ausgebildetes Durchgangsventil

Die Erfindung betrifft ein als Regel- und Abschliessorgan ausgebildetes, vorzugsweise in eine von einem Arbeitsmedium durchströmte-Rohrl-eitung eingebautes Durchgangsventil, das im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse, einem mit dem Ventilgehäuse fest verbundenen Einsatz und einem im Ventilgehäuse axial verschiebbaren'Hubteil besteht, der einen Ventilteller trägt, welcher durch den Mediumsdruck eines Steuersystems von seinem Sitz abgehoben und bei Druckentlastung im Steuersystem durch Federkraft auf den Sitz gepresst wird.

Es sind hydraulisch, pneumatisch oder mit motorischer Kraft angetriebene Durchgangsventile bekannt, bei denen das Antriebsystem ausserhalb des Venti!gehäuses angeordent ist. Am Eintritt des Ventilschaftes in das Ventilgehäuse sind dabei immer Dichtungen notwendig, um das Austreten von

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Arbeitsmedium nach aussen zu verhindern. Wenn bei einem hydraulisch betätigten Ventil das Arbeits- und das Steuermedium auf Je eine Seite eines Kolbens wirken, muss dieser so ausgebildet sein, dass die Medien gegeneinander abgedichtet sind, damit niemals das eine mit den anderen in Berührung kommt. Für alle diese Dichtungen werden praktisch immer Lippendichtungen oder Dichtungsringe, beispielsweise O-Ringe verwendet, die aus Kunststoff bestehen. Wegen ihrer beschränkten Beständigkeit gegenüber z.B. Benzin, Aromaten oder Lösungsmittel quellen diese Dichtungen auf, was zu einer Erhöhung der mechanischen Reibung und schließlich zu ihrer vorzeitigen Zerstörung führt. Wo hochgiftige Flüssigkeiten oder Dämpfe nach aussen treten können, ist der Einsatz derartiger Ventile zumindest problematisch.

Ferner sind elektromagnetisch betätigte Ventile bekannt, deren Verwendung vegeη der Grosse des benötigten Magneten auf sehr kleine Durchmesser und damit auf entsprechend geringen Durchsatz beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Durchgangsventil zu schaffen, das eine in sich geschlossene, kompakte Einheit bildet, bei dem das Arbeits- und das Steuermedium völlig getrennt voneinander sind und kein Mediumsaustritt nach aussen möglich ist, und das für praktisch alle indu-

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striell vorkommenden Arbeitsmedien in einem breiten Temperf.t.urbersich verwendbar is·'¹" und einen f^enÜFrenden Durchsatz aufweist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch ein geschlossenes Ventilgehäuse, das durch keine bewegten Teile des Steuersystems oder des Kubteils durchbrochen ist, und durch leckagefreie Abdichtungen zwischen dem Arbeits- und dem Steuermedium.

Da bei dem erf indungsgeir.ässen Durchgangsventil keine bewegten Teile das Gehäuse du· .■'!-!brechen, sine auch keine der Abnützung oder schädlichen Einwirkungen des Arbeitsmediums untervjorfenen Dichtungen vorhanden und somit ist der Austritt von Arbeitsmedium nach aussen völlig una dauernd unterbunden. Im Innern des Ventils sind das Arbeits- und das Steuermediuir. durch ein flexibles Element voneinander getrennt. Dort, wo über Spalten oder Nahtstellen ein Uebertritt von Arbeitsmedium ins Steuermedium oder umgekehrt denkbar wäre,sind ausschliesslich leckagefreie Abdichtungen vorgesehen, worunter das Abdichten von gegeneinander unbeweg —ten Teilen zu verstehen ist, vas zum unterschied von gegeneinander bewegten Te:len absolut leckagefrei möglich ist.

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Es sind auch keine metallischen Gleitflächen vorhanden. Alle Lagerungen zwischen bewegten und unbewegten Teilen bestehen aus Kui&stoff, wofür vorzugsweisef#e**»e-verwendet ist. Dieses hat optimale Gleiteigenschaften und ist zwischen -100° und +300⁰C praktisch temperaturunempfindlich, d.h. es quillt nicht, wodurch das Ventil über einen sehr weiten Temperaturbereich funktionsfähig ist. Eine als Dichtung ausgeoildete Lagerung ist selbstnachstellend, so dass ihre Dichtungseigenschaft auch nach längerem Betrieb erhalten bleibt.

Das Ventil ist praktisch für alle technisch vorkommenden. Arbeitsmedien geeignet und auch gegen Verunreinigungen im Medium weitgehend unempfindlich. Es ist Vorserge getroffen ,. , dass solche Verunreinigungen von den Gleitflächen möglichst φ

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ferngehalten werden, auch hatfe die Eigenschaft, Ver- : unreinigungen einzubetten und so eine Blockierung des Ventils zu vermeiden.

Sowohl in offener als auch in geschlossener Stellung ist der Hubteil des Ventils nahezu druckentlastet, so dass zum Oeffnen und für die Regelung vom Druck des Steuermediums nur die Kraft der Schliessfeder und die Reibungen des Hubteils überwunden werden müssen. Die Position "geschlossen", die

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betriebstechnisch besonders wichtig ist, aber auch jede Zwischenstellung des Ventiltellers lässt sich z.B. durch eine elektrische Anzeige ablesen. Die Funktionstüchtigkeit der bewegten Teile ist über den Druck im Steuersystem überwachbar. Die Durchströrming des Ventils ist in beiden Richtungen gleicherweise möglich. Es ist ströirungstechnisch gut ausgebildet, da es nur schwache Umlenkungen aufweist und überall ein möglichst gleicher Strömungscuerschnitt eingehalten ist. Ausreichender Durchsatz ist gewährleistet, kV - Werte bis ²I-OOO können ohne weiteres eingehalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, deren Fig. 1-5 drei Ausführungsbeispiele und deren Fig. 4 und 5 je einen Bauteil nach dem Schnitt A-A in Fig. 1 im gleichen Massstab zeigen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Ventilgehäuse 1 zweiteilig, und jeder Teil ist mit einem Anschlussgewinde 40 für die Zulauf- bzw. Ablaufleitung (nicht eingezeichnet) versehen. Zwischen den beiden Teilen, die durch die Schrauben 4 zusammengepresst sind, ist der Einsatz befestigt, der im wesentlichen aus dem Tragkörper 3, der Halterung 16 und der Abdeckkappe 27 besteht. Zur Abdichtung nach aussen sind die O-Ringe 2 eingelegt. Der Tragkörper 2 und die

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Halterung ΐβ sind durch die Schrauben 17 verbunden, dazwischen ist zur Abdichtung der O-Ring 18 eingelegt. Die Abdeckkappe 27 ist dichtend, aber lösbar mit dem Tragkörper 3 verbunden.

Der Hubteil besteht im wesentlichen aus dem Gleitrohr 5> der Haltekappe 8, der Ringscheibe 9, dem Führungsrohr 12 und der Abschlussplatte 14. Die Haltekappe 8 und die Ringscheibe 9 sind durch die Schrauben 10 verbunden. Das Gleitrohr 5 ist durch den Seegerring 11, das Führungsrohr 12 durch den Seegerring 13 in der Haltekappe 8 festgehalten. Die Abschlussplatte 14 ist in zweckdienlicher Weise am Führungsrohr 12 befestigt.

Um eine axiale Bewegung des Hubteils zu ermöglichen, ist das Gleitrohr 5 derart über einen Teil seiner Länge mit Ausnehmungen 7 versehen, dass die stehenbleibenden Teile (Fig. 4 und 5) gerade in die Räume passen, die von den Tragarmen 33 freigelassen werden, welche den flanschartigen und den zylindrischen Teil des Tragkcrpers 3 miteinander verbinden. Oder anders gesehen, die Tragarme 33 können sich relativ zum Gleitrohr 5 in dessen Ausnehmungen 7 axial hin und her bewegen.

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Der Hubteil ist am Einsatz geführt. In die Halterang 16 ist, durch den Seegerring 20 gehalten, die innere, feststehende Lagerung I9 eingesetzt, in der das Führungsrohr 12 gleitet. Mit 2j5 ist die zweite Lagerung des iluoteils bezeichnet, die in das Gleitrohr 5 eingesetzt ist, somit axial beweglich ist und am Tragkörper 3 gleitet. Beide Lagerungen bestehen aus Ktfststoff, vorwiegend aus J¹ Um die Gleitfläche am Tragkörper 3 vor allfälliger Verschmutzung zu schützen, ist der Abstreifring 24 vorgesehen.

Die Lagerung I9 muss nicht unbedingt dicht sein, da auf beiden Seiten die Räume mit Arbeitsmedium gefüllt sind. Dies trifft zwar auch für die Lagerung 25 zu, doch steht bei geschlossenem Ventil das Arbeitsmedium auf beiden Seiten unter sehr unterschiedlichem Druck und eine Leckage muss gegebenenfalls unter allen Umständen verhindert werden. In diesem Falle bewährt sich bestensf, das unter Druck plastisch verformbar ist. Zu diesem Zwecke 1st der Pressring 22 vorgesehen, auf den ständig die Kraft der Schraubenfeder 21 wirkt. Der Luftspalt 25 ermöglicht die selbsttätige Nachstellung der Lagerung 25.

Die Feder 21 stützt sich am Tragkörper 3 ab. Sie ist so dimensioniert,"dass sie im Ruhezustand des Ventils über

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den Pressring 22, die Lagerung 23 und den Abstreifring den Ventilteller 6, der in diesem Ausführungsbeispiel das Ende des Gleitrohres 5 bildet, mit genügendem Dr. 2k auf seinen Ventilsitz J>o presst.

Zwischen dem Hubteil und dem Einsatz erstreckt sich als abdichtende Verbindung der Balg 15, der das Arbeits- und das Steuermedium voneinander trennt. Er ist zweckentsprechend, z.B. durch Löten, Schweissen oder Einster.ir.en, mit der Abschlussplatte lh und der Heiterung 16 verbunden. Durch die Bewegung des Hubteils streckt oder verkürzt sich der Balg 15, wodurch der Innenraum 30 zwischen Balg und Führungsrohr 12 sein Volumen ändert. Es sind daher im Führungsrohr die Durchs trörnoe ff nungen 31 vorgesehen, über die der Innenraum 30 mit dem Arbeitsmedium in Verbindung steht, das vorzugsweise in der Richtung 39 das Ventil durchströmt, aber ebenso in umgekehrter Richtung strömen kann. Es wäre aber auch möglich, den Innenraum 30 abzuschliessen und von der Kontage her Luft darinnen zu lassen.

Der Raum 29 zwischen dem Balg 15 und der Innenwand des Tragkörpers 3 ist mit Steueimedium gefüllt, das nach aussen über die Bohrung 28 im Tragkörper 3 mit einem (nicht gezeichneten) Steuersystem in Verbindung steht. Damit das

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Steuermedium, wofür z.B. ein entsprechendes OeI wie Siliconoel verwendbar ist, ohne Schwierigkeiten auch unter die Abschlussplatte 14 gelangen kann, ist diese mit grossem Spiel in den Tragkörper 3 eingesetzt und mit Abstützfüssen 26 versehen.

Zur Betätigung des Ventils wird der Druck im Steuersystem erhöht, was von Hand aus oder mechanisch, auch ferngesteuert erfolgen kann. Der Druck des Steuermediums auf die untere Seite der Abschlussplatte Ik bewegt den Hubteil unter Ueberwindurts; der Schliesskraft der Feder 21, und der Ventilteller 6 hebt von seinem Sitze ^3 ab. Die maximale Hubhöhe ist erreicht, wenn der tiefste Punkt der Ausnehmung 7» der als Anschlag 52 ausgebildet ist, am Tragarm 3J> des Tragkörpers 3 anschlägt. Bei Druckentlastung im Steuersystem wird die Feder 21 wieder wirksam und presst den Ventilteller 6 auf seinen Sitz jQ. Zur Kontrolle, ob das Ventil tatsächlich geschlossen ist, dient der Magnetschalter 35, der in der Abdeckkappe 27 untergebracht ist und so eingestellt ist, dass er erst bei der grösstmöglichen Annäherung des an der Abschlussplatte 14 befestigten Magneten Jk schliesst. Dafür eignet sich beispielsweise ein Reed-Schalter, doch können ebenso induktive Annäherungsschalter verwendet werden, bei denen auc die reproduzierbare Schaltgenauigkeit ca. 0,1 mm beträgt.

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Das Schliessignal wird durch die Kabel 36, die in den Kabelkanal J7 eingelegt sind, nach aussen geleitet, wo es an einem Anzeige instrument abgelesen werden kann. Auch ist die Auslösung eines optischen oder akustischen Signals auf einfache Keise möglich.

Durch Aenderung des Druckes im Steuersystem kann das beschriebene Ventil als Regelorgan mit sich änderndem Durchflussquerschnitt verwendet werden. Je höher der Druck im Steuersystem wird, was ebenfalls von Hand aus oder durch eine automatische Regelung erfolgen kann, desto grosser wird der Hub und desto mehr öffnet das Ventil. Für eine Handsteuerung kann es zweckmässig sein, eine Regelkurve der Ventilöffnung oder des Ventilhubes in Abhängigkeit vom Druck im Steuersystem aufzustellen. Dies bietet gleichzeitig eine vorzügliche Kontrollmöglichkeit für das einwandfreie Funktionieren der bewegten Teile. Ist bei Erreichung oder gar bei Ueberschreitung des vorher ermittelten notwendigen Maximaldruckes im Steuersystem das Ventil noch nicht voll geöffnet oder spricht der Magnetschalter, welcher die Schliessstellung anzeigt, bei Druckentlastung nicht an, dann liegt irgend ein Schaden vor und das Ventil muss zur Behebung der Störung kontrolliert werden.

Das Ventilgehäuse, der Einsatz und der Hubteil sind üblicher-

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v;eise aus Aluminium öder Bronze hergestellt. Sollte es sich un aggressive Arbeitsrredien vie z.B. Säuren, Laugen oder Lösungsmittel handeln, dann massen die genannten Teile aus einem hochlegierten austenitischen Stahl oder aus einer ni chb-f <? Torräume ti sch·? η Micke 1 lesrierun=" rerfen*"»] 1 *: verden. Auch der Ueberzug mit einer Schutzschicht, bc^jisr.ielswGise aus Err.aii, ist möglich, ferner-die Vervrendung fέτοτerne ti seher Legierungen, doch funktioniert dann ein Magnetschalter nicht mehr und es muss eine andere Lösung für die Anzeige der Ventilstellung gewählt werden.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber der Fig. 1 etv/as abweichende Ausführung, in der linken Hälfte bei geschlossene-, in eier rechter Hälfte bei geöffnetem Ventil. Statt der Halterung 16 ist die stillstehende Lagt-' :?.% 4°· vorgesehen, die mit dem Tragkörper 3 durch die Schrauben 44 verbunden ist und an ihrem Aussenumfang die Bombierung 50 aufweist, an der das Gleitrohr 5 gleitet. Die Bohrung 2 8 für das Steuermediurr. ist auch durch den zylindrischen Teil des Tragkörpers 3 geführt und setzt sich in der Trägerplatte 42 fort, die zwischen dein Tragkörper und die Abdeckkappe 27 eingebaut ist. Die Bohrung 28 mündet in dem Zwischenraum 45 aus, der von zwei Koaxial angeordneten Bälgen l^r gebildet wird, die einerseits in die Trägerplatte 42, anderseits in die axial bewegliche Stirnplatte 4? dichtend eingebaut, sind.

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Der Zwischenraum 45 ist rr.it Steuermediurr. gefallt. Wird der Druck desselben erhöht, so strecken sich die Bälge 15, die Stirnplatte 47 wird gehoben und drückt iuf Qcn zylindrischen Ansatz 4l der Haltekappe S, wodurch das Gleitrohr 5 axial bewegt und der Ventilteller 6 gehoben wird. Bei Druckentlastung des Steuersystems presst die Feder 21 den Ventilteller wieder auf seinen. Sitz.

Eine Führung des zylindrischen Ansatzes 4l in der Lagerung 49 ist überflüssig. Es ist sogar ein gewisser Spalt gelassen, wodurch der äussere Hohlraum 51 mit dem das Ventil durchströmenden Arbeitsmedium in Verbindung steht. Um eine rasche Bewegung der Stirnplatte 4γ und damit des Ventiltellers 6 nicht zu behindern, ist in der Lagerung zusätzlich die Entlastungsbohrung 54 vorgesehen, welche die Räume ober- und unterhalb der Lagerung 49 verbindet. Der innere Hohlraum 46 ist abgeschlossen und normalerweise mit Luft gefüllt, er könnte aber auch zur Druckentlastung durch eine Bohrung in der Stirnplatte 47 mit dem Raum über derselben und daher mit dem Arbeitsmedium in Verbindung stehen.

Mit der Trägerplatte 42 verbunden ist das gegen die Abdeckkappe 2" hin offene Trägerrohr 43. In dieses ist für die Stellungsanzeige des V^ntiltellers d-i:r Magnetschalter

eingebaut, dessen Kabel 36 durch das Trägerrohr und durch J einen (nicht gezeichneten) Kabelkanal nach aussen führen. Der zugehörige Magnet 34 ist am Rohransatz 48 befestigt, der mit der Stirnplatte 47 verbunden und mit dieser axial beweglich ist. Selbstverständlich könnten in das Trägerrohr 43 auch zwei Magnetschalter eingebaut sein, um beide Endstellungen des Ventiltellers anzuzeigen. Es würde dafür ein einziger Magnet genügen.

Fig. 3 zeigt ein ähnlich aufgebautes Ventil wie Fig. 2. Mit der Stirnplatte 47 ist der Stab 52 verbunden, der durch eine Oeffnung in der Trägerplatte 42 hindurch ragt und einen Teil des Differenzial-Transformators 53 trägt, welcher in die Abdeckkappe 27 eingebaut ist. Die elektrische Anzeige des Transformators lässt sich direkt als Stellungsanzeige des Hubteils auswerten.

Zu ervrähnen ist noch, dass die beschriebenen Ventile in jeder Lage, stehend, liegend oder geneigt, gleicherweise verwendet werden können.

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Claims

>sr>rucne:

1. Als Regel- und -Vbochiie^sorgan ausgebildetes, TGr-u^sweioe in eine von einem Arbeitsmedium durchströmte 7or.rleitun~ eingebautes Durchgangsventil, das in ^T»~esen~;liche:i aus einer Ventilgehäuse, einem nit den Ventilgehäuse fest verbundenen Einsatz· und eines im Ventilgehäuse axial verschiebbaren üubteil "besteht, der einen Ventilteller trägt, welcher durch den "ediumsdruck eines Steuersystems von seinen Sitz abgehoben und bei Druckentlastung im Steuersystem durch Federkraft auf den Sitz gepresst ivird, gekennzeichnet durch ein geschlosoener Ventilgehäuse (1), das durch keine bewegten Teile des Steuersystems oder des Hubteils durchbrochen ist, und durch leckagefreie Abdichtungen sv/ischen dem Arbeits- und dem oteuemediiru.

2. Durchgangsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubteil am Einsatz geführt ist.

3. Durchgangsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schraubenfeder (21), die sich an Einsatz abstützt und bei Druckentlastung in Steuersystem den Ventilteller (5) auf seine: ii~s (33) presst.

±. Durchgangsventil nach -Inspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen das Arbeits- und das Steuernedium trennenden Balg (15) als abdichtende Verbindung zv/ischen den: "'abteil und den Fiit

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Ing.Benno Perren 9286-74/H/Elf

5.) Durchgangsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Lagerungen (19,23,49) aus Kunststoff zwischen bewegten und
unbewegten Teilen.

6.) Durchgangsventil nach Anspruch 5, dadurch gekenn' zeichnet , daß als Kunststoff für die Lagerungen (19,23,49) Polytetrafluoräthylen oder Copolymere aus Tetrafluoräthylen und
Hexafluorpropylen verwendet, sind.

7.) Durchgangsventil nach Anspruch 5,dadurch gekenn zeichnet , daß eine als Dichtung ausgebildete Lagerung (23) selbstnachstellend ist.

8.) Durchgangsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in das Ventilgehäuse (1) eingebaute elektrische Einrichtung (35,53) zur Stellungsanzeige des Hubteils.

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