EP1071897A1 - Armatur zur umkehr der strömungsrichtung eines mediums - Google Patents

Armatur zur umkehr der strömungsrichtung eines mediums

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Publication number
EP1071897A1
EP1071897A1 EP99913177A EP99913177A EP1071897A1 EP 1071897 A1 EP1071897 A1 EP 1071897A1 EP 99913177 A EP99913177 A EP 99913177A EP 99913177 A EP99913177 A EP 99913177A EP 1071897 A1 EP1071897 A1 EP 1071897A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
openings
chambers
primary
connections
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99913177A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Heeren
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BERKENBUSCH Stefan
Original Assignee
BERKENBUSCH Stefan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BERKENBUSCH Stefan filed Critical BERKENBUSCH Stefan
Publication of EP1071897A1 publication Critical patent/EP1071897A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/20—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members
    • F16K11/22—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members with an actuating member for each valve, e.g. interconnected to form multiple-way valves

Definitions

  • the invention relates to a fitting for reversing the direction of flow of a medium, with a housing which has two primary connections, namely an inlet and outlet for the medium, and two secondary connections connected by a secondary line, and with a valve arrangement accommodated in the housing for exchanging the connections between the primary and secondary connections.
  • Such fittings are used, for example, in piping systems for heat exchangers, in the tubes of which cleaning brushes are moved back and forth by periodically reversing the direction of flow of the medium.
  • separate valve fittings are used that are electrically coupled. In small and medium-sized systems, however, the effort for piping can be significantly reduced if only one fitting is used for the flow reversal.
  • a simple example of such a valve is a four-way valve, the rotating plug of which connects two of the four ways.
  • a crossover of the pipes is inevitable.
  • a disadvantage of these known fittings is that the total length of the required seals is relatively large, so that correspondingly high costs arise, and, especially at relatively high system pressures, a satisfactory seal in the end positions of the valve member is difficult to achieve, so that not inconsiderable Leakage losses can occur.
  • the displacement path of the piston In the case of an axial piston, the displacement path of the piston must also be relatively large, so that a correspondingly high level of wear occurs and the efficiency of the valve is also impaired by relatively long switching times.
  • these disadvantages can only be largely avoided if the rotary lobe has a relatively complicated shape, which causes correspondingly high manufacturing costs.
  • the object of the invention is to create a fitting of the type mentioned at the outset, which is of compact construction and simple to produce and is distinguished by good sealing properties and short switching times.
  • the housing is divided by partitions into two primary chambers, each of which is assigned to one of the primary connections, and two secondary chambers, each of which is assigned to one of the secondary connections, in that each primary chamber has a partition with an opening each of the secondary chambers has in common, and that the valve arrangement is formed by two separate valve members, each of which alternately opens and closes two of the openings.
  • valve members which can however be driven synchronously, can achieve a considerable structural simplification of the valve without the connected pipelines having to cross one another.
  • the short travel ranges of the two valve elements also shorten the switching times and reduce wear.
  • the sealing properties of the valve are improved, since in principle only the edges of the four openings in the partition walls need to be sealed.
  • valve members can optionally be designed as rotary pistons or as axial pistons.
  • the design as a rotary lobe enables simple manufacture.
  • the rotary pistons can be designed simply as hollow cylinders, which are accommodated in the associated chambers of the housing in a rotatable and media-tight manner and have two axially offset openings in their wall, which, depending on the angular position, are aligned with one of the openings in the walls of the chamber.
  • the openings in the rotary lobes or the partition walls of the chamber need only be so far offset from one another in the circumferential direction that one opening is securely closed when the other opening is fully open. Consequently, the rotary angles of the rotary pistons required for switching need only be correspondingly small, so that wear is minimized and short switching times are made possible.
  • each valve member is simply formed by two swash plates arranged obliquely on a common axis, each of which is arranged in an opening of a dividing wall positioned at the same angle obliquely to the axis of rotation, so that they either release or close the opening depending on the angular position .
  • the embodiment with axial pistons has the advantage that wear on the sealing surfaces can be minimized and, in addition, a high sealing effect can be achieved by pressing the valve members against the sealing surfaces. Since the two valve members designed as axial pistons each move in opposite directions to one another, the hydrostatic forces occurring on the two axial pistons cancel each other out in the event of a pressure drop in the secondary circuit, so that, similarly to rotary piston fittings, no high forces are required to move the valve members in their respective end positions to hold and / or to move them from the end position when switching.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fitting according to a first embodiment.
  • Fig. 2 is a side view of one of two rotary pistons of the valve
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in Fig. 2.
  • Figures 4 - 6 a rotary piston according to a modified embodiment in a front view, side view and top view;
  • FIG. 7 shows a section through a fitting according to a second exemplary embodiment
  • Fig. 8 shows the valve of Figure 7 in plan view.
  • FIG. 10 A - C perspective views of a valve plate of the fitting according to FIG. 9 in different positions.
  • the fitting shown in Fig. 1 has a housing 10 with an oval-cylindrical jacket 12, which is closed at the upper and lower ends by plates 14, 16.
  • a partition 18 arranged halfway between the plates 14, 16 divides the housing 10 into an upper chamber 20 and a lower chamber 22.
  • each tube 24, 26 forms a chamber 32, which will be referred to below as the primary chamber, while the chambers 20 and 22 are referred to as secondary chambers.
  • the lower ends 34, 36 of the tubes 24 and 26 are referred to as primary connections.
  • the primary connection 34 forms an inlet for a liquid or gaseous medium, while the primary connection 36 forms an outlet for this medium.
  • a secondary connection 38, 40 is formed in the jacket 12 within each of the secondary chambers 20, 22.
  • the secondary connections 38 and 40 are connected to one another by a secondary line S shown in FIG. 2, for example the tube system of a heat exchanger. bound.
  • two openings 42, 44 are recessed, each of which lies in one of the secondary chambers 20, 22 and are offset from one another in the circumferential direction by an angle of, for example, 90 ° or slightly more than 90 °.
  • the opening 42 is only indicated by dashed lines, since it is invisible in the cut part of the tube 24.
  • the openings 42 and 44 are arranged symmetrically to the longitudinal center plane of the housing 10, and both face the interior of the housing 10.
  • the tube 36 has two openings 46 and 48, which are arranged point-symmetrically to the openings 42 and 44. Through openings 42, 44, 46 and 48, each primary chamber 32 is connected to each of the secondary chambers 20, 22.
  • Each of the tubes 24, 26 serves to rotatably receive a rotary piston 50, the structure of which is shown in FIG. 3.
  • the rotary piston has the shape of a hollow cylinder 52 which is open at the lower end and closed at the upper end, in the jacket of which two openings 54, 56 are cut out, which are at the same height as the openings 42 and 44 or 46 and 48 and have approximately the same internal width how these have openings.
  • Each opening 54, 56 is surrounded by a gasket 58, which seals on the inner surface of the tube 24 and 26, respectively.
  • An additional circumferential seal 60 between the openings 54 and 56 ensures that the rotary piston 50 is centered in the relevant primary chamber 32.
  • a shaft 62 extending from the upper end of the rotary piston can be rotated and is passed through the shaft bushing 30 in the plate 28 in a media-tight manner.
  • FIG. 2 shows the hollow cylinders 52 of the two rotary pistons inserted into the tubes 24 and 26.
  • the opening 54 of the rotary piston in the tube 24 is so angularly offset from the opening 42 of the tube that there is no overlap.
  • the primary chamber 32 formed in the interior of the tube 24 is thus sealed off from the secondary chamber 20.
  • the openings 54 and 46 of the rotary piston and the tube are aligned, so that the secondary chamber 20 is connected to the primary chamber 32 formed in the interior of the tube 26. Since the openings 44 and 48 are arranged angularly offset from the openings 42 and 46, however, the openings 56 of the rotary pistons have the same azimuth as the openings.
  • the conditions in the lower secondary chamber 22 are just reversed.
  • the medium introduced via the opening 34 thus passes through the opening 44 into the secondary chamber 22 and from there via the secondary connection 40 into the secondary line S.
  • the medium flowing back from the secondary line reaches the secondary connection 38 upper secondary chamber 20 and from there via opening 46 to outlet 36.
  • the shafts 62 of the two rotary pistons are coupled to one another by a gear, not shown, so that they can be driven in opposite directions.
  • a gear not shown
  • the opening 42 of the tube 24 is opened through the opening 54 of the rotary piston, and in the other tube 26 the Opening 46 blocked by the rotary piston.
  • the conditions in the lower secondary chamber 22 also reverse accordingly.
  • the medium introduced via the inlet 34 then passes through the upper opening 42 into the upper secondary chamber 20 and now flows in the opposite direction to the previous flow direction, from the secondary connection 38 to the secondary connection 40, through the secondary line S. From the secondary connection 40, the medium passes through the lower secondary chamber 22 and the opening 48 again to the outlet 36.
  • the two rotary pistons 50 therefore only need to be rotated by a relatively small angle in order to reverse the direction of flow in the secondary line.
  • the rotary pistons do not have to overcome the pressure of the medium, so that only small actuating forces are required. Only small forces are required to fix the rotary lobes in their respective end positions.
  • the valve has a compact structure and facilitates the pipeline routing in that both the primary connections 34 and 36 and the secondary connections 38 and 40 each lie in one plane. While in the example shown the secondary connections 38 and 40 are arranged on the same side of the housing 10, it is optionally also possible to arrange the secondary connections on opposite sides of the housing. In general, the secondary connections can be arranged at any point on the jacket 12.
  • FIGs 4 to 6 show a modified embodiment of the rotary piston 50.
  • an S-shaped plate 64 is fastened to the shaft 62, which appears circular in the plan view according to FIG. 6 and seals on its entire circumferential edge on the inner surface of the tube 24 or 26. With its approximately vertically extending central region, the plate 64 thus separates the two openings 42 and 44 or 46 and 48, so that only one of these openings is connected to the inlet 34 and the outlet 36, respectively. Switching here requires the two rotary pistons to be turned by 180 ° each.
  • FIGS. 7 and 8 show a fitting in which the valve members are not designed as rotary pistons, but as axial pistons 66.
  • Each axial piston 66 has a piston rod 68 which is axially displaceable in the housing 10 and which carries two conical frustoconical valve disks 70 which are arranged in mirror image to one another.
  • the lower ends of the piston rods 68 are slidably held in guides 72 fixed to the housing and in the region of their upper ends they are led out of the housing 10 in a media-tight manner by means of passages 74.
  • a pinion 76 With the help of a pinion 76, the two piston rods 68 can be driven synchronously and in opposite directions.
  • the housing 10 has cambered upper and lower floors 78, which are each flanged together with the cylindrical jacket 12 with the interposition of a partition 80.
  • the various parts of the housing 10 are held together in a pressure-resistant manner by tie rods 81.
  • the secondary chambers 20 and 22 are each delimited by one of the bottoms 78 and the associated partition 80.
  • the secondary connections 38 and 40 lie on opposite sides of the housing.
  • the inlet 34 and the outlet 36 are formed here diametrically opposite one another in the jacket 12.
  • the two primary chambers 32 are separated from one another by a partition 82 arranged at right angles between the two partition walls 80.
  • the openings 42 and 44 are formed opposite one another in the partition walls 80, so that they can be closed alternately by the valve plate 70 of the left axial piston 66. The same applies to the openings 46 and 48 on the side of the outlet 36.
  • Fig. 9 shows an embodiment that in terms of the structure of the housing is similar to the embodiment of Fig. 7, but in which the valve members are again designed as rotary pistons 50.
  • the partition walls 80 are arranged at right angles to one another and are each set at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the housing 10.
  • each rotary piston 50 carries two swash plates 84 which are also set at an angle of 45 ° to the axis of the shaft 62 and which are arranged in the openings 42, 44, 46 and 48 in such a way that they either open these openings depending on the angular position close or release. In the open position, these swash plates 84 also act as guide plates that support the deflection of the flow of the medium.
  • the valve is switched by synchronously rotating both shafts 62 in the same or opposite direction by 180 °.
  • the movement carried out by the swash plates 84 is illustrated in FIGS. 10 A, 10 B and 10 C in 45 ° steps.
  • Each swashplate is provided on its edge with a seal, not shown, which seals on the inner edge of the associated opening (e.g. 42).
  • the functions of the primary and secondary chambers are interchangeable.

Abstract

Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums, mit einem Gehäuse (10), das zwei Primäranschlüsse, nämlich einen Einlass und Auslass (36) für das Medium, und zwei durch eine Sekundärleitung (S) verbundene Sekundäranschlüsse (38, 40) aufweist, und mit einer in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilanordnung zum Vertauschen der Verbindungen zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) durch Trennwände (18, 24, 26; 80, 82) aufgeteilt ist in zwei Primärkammern (32), denen jeweils einer der Primäranschlüsse (34, 36) zugeordnet ist, und zwei Sekundärkammern (20, 22), denen jeweils einer der Sekundäranschlüsse (38, 40) zugeordnet ist, dass jede Primärkammer eine mit einer Öffnung (42, 44, 46, 48) versehene Trennwand (24, 26; 80) mit jeder der Sekundärkammern (20, 22) gemeinsam hat und dass die Ventilanordnung durch zwei getrennte Ventilglieder (50; 66) gebildet wird, die jeweils zwei der Öffnungen (42, 44; 46, 48) abwechselnd öffnen und schliessen.

Description

ARMATUR ZUR UMKEHR DER STROMUNGSRICHTUNG EINES MEDIUMS
Die Erfindung betrifft eine Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums, mit einem Gehäuse, das zwei Primäranschlüsse, nämlich einen Einlaß und Auslaß für das Medium, und zwei durch eine Sekundärleitung verbundene Sekundäranschlüsse aufweist, und mit einer in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilanordnung zum Vertauschen der Verbindungen zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen.
Solche Armaturen werden beispielsweise in Rohrleitungssystemen für Wärmeaustauscher eingesetzt, in deren Röhren Reinigungsbürsten dadurch hin und her bewegt werden, daß die Strömungsrichtung des Mediums periodisch umgekehrt wird. Bei größeren Anlagen werden dazu getrennte Ventilarmaturen einge- setzt, die elektrisch gekoppelt sind. Bei kleinen und mittleren Anlagen läßt sich jedoch der Aufwand für die Rohrleitungsführung wesentlich verringern, wenn für die Strömungsumkehr nur eine einzige Armatur eingesetzt wird.
Ein einfaches Beispiel einer solchen Armatur ist ein Vierwegehahn, dessen dreh- bares Küken jeweils zwei der vier Wege miteinander verbindet. Bei Verwendung eines solchen Vierwegehahns ist jedoch eine Überkreuzung der Rohrleitungen unvermeidbar.
In DE 34 30 860 C2 und DE 35 14 899 AI werden Beispiele für Armaturen der eingangs genannten Art beschrieben, bei denen sich eine Überkreuzung der Rohrleitungen vermeiden läßt. Auch bei diesen Armaturen ist jeweils nur ein einziges Ventilglied vorgesehen, das entweder als Drehkolben oder als rohrförmi- ger Axialkolben ausgebildet ist.
Ein Nachteil dieser bekannten Armaturen besteht darin, daß die Gesamtlänge der benötigten Dichtungen relativ groß ist, so daß entsprechend hohe Kosten entstehen und, insbesondere bei verhältnismäßig hohen Systemdrücken, eine zufriedenstellende Abdichtung in den Endlagen des Ventiglieds nur schwer zu erreichen ist, so daß nicht unbeträchtliche Leckverluste auftreten können. Im Falle eines Axialkolbens muß zudem der Verschiebeweg des Kolbens relativ groß sein, so daß ein entsprechend hoher Verschleiß auftritt und die Effizienz der Armatur außerdem durch verhältnismäßig lange Schaltzeiten beeinträchtigt wird. Im Falle eines Drehkolbens lassen sich diese Nachteile nur dann weitgehend vermeiden, wenn der Drehkolben eine verhältnismäßig komplizierte Form aufweist, die entsprechend hohe Herstellungskosten verursacht.
Aus DE 26 08 469 AI ist ein Vierwege-Mischventil für Heizungsanlagen bekannt, dessen Gehäuse durch Trennwände in vier Kammern aufgeteilt ist. Die Öffnungen in den Trennwänden liegen einander paarweise gegenüber und werden mit Hilfe zweier synchron bewegbarer Axialkolben abwechselnd geöffnet und geschlossen. Diese Armatur dient jedoch nicht zur Strömungsumkehr, sondern vielmehr dazu, dem Vorlauf der Heizungsanlage einerseits Heißwasser aus dem Kessel und andererseits kälteres Wasser aus dem Rücklauf der Heizungsanlage in einem einstellbaren Mischungsverhältnis zuzuführen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Armatur der eingangs genannten Art zu schaf- fen, die kompakt aufgebaut und einfach herstellbar ist und sich durch gute Dichtungseigenschaften und kurze Schaltzeiten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse durch Trennwände aufgeteilt ist in zwei Primärkammern, denen jeweils einer der Pri- märanschlüsse zugeordnet ist, und zwei Sekundärkammern, denen jeweils einer der Sekundäranschlüsse zugeordnet ist, daß jede Primärkammer eine mit einer Öffnung versehene Trennwand mit jeder der Sekundärkarnmern gemeinsam hat, und daß die Ventilanordnung durch zwei getrennte Ventilglieder gebildet wird, die jeweils zwei der Öffnungen abwechselnd öffnen und schließen.
Durch die Verwendung von zwei getrennten Ventilgliedern, die jedoch synchron angetrieben werden können, läßt sich eine beträchtliche bauliche Vereinfachung der Armatur erreichen, ohne daß die angeschlossenen Rohrleitungen einander überkreuzen müssen. Durch kurze Stellwege der beiden Ventilglieder wird au- ßerdem eine Verkürzung der Schaltzeiten und eine Verringerung des Verschleißes erreicht. Weiterhin sind die Dichtungseigenschaften der Armatur verbessert, da im Prinzip nur die Ränder der vier Öffnungen in den Trennwänden abgedichtet zu werden brauchen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Ventilglieder können wahlweise als Drehkolben oder als Axialkolben ausgebildet sein.
Die Ausbildung als Drehkolben ermöglicht eine einfache Herstellung. Beispiels- weise können die Drehkolben einfach als Hohlzylinder ausgebildet sein, die drehbar und mediendicht in den zugehörigen Kammern des Gehäuses aufgenommen sind und in ihrer Wand zwei axial versetzte Öffnungen aufweisen, die je nach Winkelstellung mit einer der Öffnungen in den Wänden der Kammer fluchten. Die Öffnungen in den Drehkolben oder den Trennwänden der Kammer brauchen in Umfangsrichtung nur so weit gegeneinander versetzt zu sein, daß die eine Öffnung sicher geschlossen ist, wenn die andere Öffnung ganz geöffnet ist. Folglich brauchen auch die zum Umschalten benötigten Drehwinkel der Drehkolben nur entsprechend klein zu sein, so daß der Verschleiß minimiert wird und kurze Schaltzeiten ermöglicht werden.
In einer anderen Ausführungsform wird jedes Ventilglied einfach durch zwei schräg auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Taumelscheiben gebildet, die jeweils in einer Öffnung einer unter demselben Winkel schräg zur Drehachse angestellten Trennwand angeordnet sind, so daß sie die Öffnung je nach Winkel- Stellung entweder freigeben oder verschließen.
Die Ausführungsform mit Axialkolben hat den Vorteil, daß der Verschleiß an den Dichtflächen minimiert werden kann und außerdem durch Anpressung der Ventilglieder gegen die Dichtflächen eine hohe Dichtwirkung erzielt werden kann. Da sich die beiden als Axialkolben ausgebildeten Ventilglieder jeweils gegensinnig zueinander bewegen, heben sich bei einem Druckgefälle im Sekundärkreis die an den beiden Axialkolben auftretenden hydrosthatischen Kräfte gegenseitig auf, so daß ähnlich wie bei Drehkolbenarmaturen keine hohen Kräfte erforderlich sind, um die Ventilglieder in ihrer jeweiligen Endlage zu halten und/ oder um sie beim Umschalten aus der Endlage heraus zu bewegen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Armatur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ; Fig. 2 eine Seitenansicht eines von zwei Drehkolben der Armatur nach
Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 - 6 einen Drehkolben gemäß einen abgewandelten Ausführungsbeispiel in einer Frontansicht, Seitenansicht und in der Draufsicht;
Fig. 7 einen Schnitt durch eine Armatur gemäß einem zweiten Ausfüh- rungsbeispiel;
Fig. 8 die Armatur nach Fig. 7 in der Draufsicht;
Fig. 9 einen Schnitt durch eine Armatur gemäß einem dritten Ausfüh- rungsbeispiel; und
Fig. 10 A - C perspektivische Ansichten eines Ventiltellers der Armatur nach Fig. 9 in unterschiedlichen Stellungen.
Die in Fig. 1 gezeigte Armatur weist ein Gehäuse 10 mit einem ovalzylindrischen Mantel 12 auf, der am oberen und unteren Ende durch Platten 14, 16 abgeschlossen ist. Eine auf halber Höhe zwischen den Platten 14, 16 angeordnete Trennwand 18 unterteilt das Gehäuse 10 in eine obere Kammer 20 und eine untere Kammer 22.
In die Platten 14, 16 und die Trennwand 18 sind zwei parallele Rohre 24, 26 eingelassen, die am unteren Ende offen sind und am oberen Ende durch eine Platte 28 jeweils bis auf eine Wellendurchführung 30 abgeschlossen sind. Das Innere jedes Rohres 24, 26 bildet eine Kammer 32, die im folgenden als Primär kammer bezeichnet werden soll, während die Kammern 20 und 22 als Sekundärkammern bezeichnet werden. Die unteren Enden 34, 36 der Rohre 24 und 26 werden als Primäranschlüsse bezeichnet. Der Primäranschluß 34 bildet einen Einlaß für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, während der Primäranschluß 36 einen Auslaß für dieses Medium bildet. Innerhalb jeder der Sekundärkammern 20, 22 ist in dem Mantel 12 ein Sekundäranschluß 38, 40 ausgebildet. Die Sekundäranschlüsse 38 und 40 sind durch eine in Fig. 2 gezeigte Sekundärleitung S, beispielsweise das Röhrensystem eines Wärmetauschers, miteinander ver- bunden.
In der Wand des Rohres 24 sind zwei Öffnungen 42, 44 ausgespart, die jeweils in einer der Sekundärkammern 20, 22 liegen und in Umfangsrichtung um einen Winkel von beispielsweise 90° oder etwas mehr als 90° gegeneinander versetzt sind. In Fig. 1 ist die Öffnung 42 lediglich gestrichelt angedeutet, da sie unsichtbar in dem abgeschnittenen Teil des Rohres 24 liegt. In der Draufsicht gemäß Fig. 2 sind die Öffnungen 42 und 44 symmetrisch zur Längsmittelebene des Gehäuses 10 angeordnet, und beide sind dem Inneren des Gehäuses 10 zuge- wandt. Das Rohr 36 weist zwei Öffnungen 46 und 48 auf, die punktsymmetrisch zu den Öffnungen 42 und 44 angeordnet sind. Durch die Öffnungen 42, 44, 46 und 48 wird jede Primärkammer 32 mit jeder der Sekundärkarnmern 20, 22 verbunden.
Jedes der Rohre 24, 26 dient zur drehbaren Aufnahme eines Drehkolbens 50, dessen Aufbau in Fig. 3 gezeigt ist. Der Drehkolben hat die Form eines am unteren Ende offenen und am oberen Ende geschlossenen Hohlzylinders 52, in dessen Mantel zwei Öffnungen 54, 56 ausgespart sind, die auf derselben Höhe liegen wie die Öffnungen 42 und 44 bzw. 46 und 48 und etwa dieselbe lichte Weite wie diese Öffnungen aufweisen. Jede Öffnung 54, 56 ist von einer Dichtungsbrille 58 umgeben, die an der Innenfläche des Rohres 24 bzw. 26 abdichtet. Eine zusätzliche umlaufende Dichtung 60 zwischen den Öffnungen 54 und 56 stellt eine Zentrierung des Drehkolbens 50 in der betreffenden Primärkammer 32 sicher. Eine vom oberen Ende des Drehkolbens ausgehende Welle 62 ist drehbar und mediendicht durch die Wellendurchführung 30 in der Platte 28 hindurchgeführt.
In Fig. 2 erkennt man die Hohlzylinder 52 der beiden in die Rohre 24 und 26 eingesetzten Drehkolben. In dem in Fig. 2 gezeigten Zustand ist bei dem Rohr 24 die Öffnung 54 des Drehkolbens so weit gegenüber der Öffnung 42 des Rohres winkelversetzt, daß keine Überlappung besteht. Somit ist die im Inneren des Rohres 24 gebildete Primärkammer 32 gegenüber der Sekundärkammer 20 abgedichtet. Bei dem Rohr 26 fluchten dagegen die Öffnungen 54 und 46 des Drehkolbens und des Rohres, so daß die Sekundärkammer 20 mit der im Inne- ren des Rohres 26 gebildeten Primärkammer 32 verbunden ist. Da die Öffnungen 44 und 48 winkelversetzt zu den Öffnungen 42 und 46 angeordnet sind, die Öffnungen 56 der Drehkolben jedoch denselben Azimut haben wie die Öffnun- gen 54, sind die Verhältnisse in der unteren Sekundärkammer 22 gerade umgekehrt. In dem in Fig. 2 gezeigten Schaltzustand gelangt somit das über die Öffnung 34 eingeleitete Medium über die Öffnung 44 in die Sekundärkammer 22 und von dort über den Sekundäranschluß 40 in die Sekundärleitung S. Das aus der Sekundärleitung zurückströmende Medium gelangt über den Sekundäranschluß 38 in die obere Sekundärkammer 20 und von dort über die Öffnung 46 zum Auslaß 36.
Die Wellen 62 der beiden Drehkolben sind durch ein nicht gezeigtes Getriebe miteinander gekoppelt, so daß sie gegensinnig antreibbar sind. Wenn in Fig. 2 der linke Drehkolben im Uhrzeigersinn und entsprechend der rechte Drehkolben im Gegenuhrzeigersinn um etwas mehr als 90° gedreht wird, so wird die Öffnung 42 des Rohres 24 durch die Öffnung 54 des Drehkolbens freigegeben, und in dem anderen Rohr 26 wird die Öffnung 46 durch den Drehkolben versperrt. Entsprechend kehren sich auch die Verhältnisse in der unteren Sekundärkammer 22 um. Das über den Einlaß 34 eingeleitete Medium gelangt dann also über die obere Öffnung 42 in die obere Sekundärkammer 20 und strömt nun entgegengesetzt zur bisherigen Strömungsrichtung, vom Sekundäranschluß 38 zum Sekundäranschluß 40, durch die Sekundärleitung S. Vom Sekundäranschluß 40 gelangt das Medium über die untere Sekundärkarnmer 22 und die Öffnung 48 wieder zum Auslaß 36.
Die beiden Drehkolben 50 brauchen somit nur um einen relativ kleinen Winkel gedreht zu werden, um die Strömungsrichtung in der Sekundärleitung umzu- kehren. Bei dem Umschaltvorgang brauchen die Drehkolben nicht den Druck des Mediums zu überwinden, so daß nur geringe Stellkräfte erforderlich sind. Auch zum Fixieren der Drehkolben in ihrer jeweiligen Endlage sind nur geringe Kräfte erforderlich. Die Armatur weist dabei einen kompakten Aufbau auf und erleichtert die Rohrleitungsführung dadurch, daß sowohl die Primäranschlüsse 34 und 36 als auch die Sekundäranschlüsse 38 und 40 jeweils in einer Ebene liegen. Während im gezeigten Beispiel die Sekundäranschlüsse 38 und 40 auf derselben Seite des Gehäuses 10 angeordnet sind, ist es wahlweise auch möglich, die Sekundäranschlüsse auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses anzuordnen. Generell können die Sekundäranschlüsse an beliebigen Stellen des Mantels 12 angeordnet werden.
Figuren 4 bis 6 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Drehkolbens 50. An der Welle 62 ist hier eine S-förmig gebogene Platte 64 befestigt, die in der Draufsicht gemäß Fig. 6 kreisförmig erscheint und auf ihrem gesamten Um- fangsrand an der Innenfläche des Rohres 24 bzw. 26 abdichtet. Mit ihrem annähernd vertikal verlaufenden Mittelbereich trennt die Platte 64 somit die beiden Öffnungen 42 und 44 bzw. 46 und 48, so daß jeweils nur eine dieser Öffnungen mit dem Einlaß 34 bzw. mit dem Auslaß 36 verbunden ist. Das Umschalten erfordert hier eine Drehung der beiden Drehkolben um jeweils 180°.
Figuren 7 und 8 zeigen eine Armatur, bei der die Ventilglieder nicht als Drehkol- ben, sondern als Axialkolben 66 ausgebildet sind. Jeder Axialkolben 66 weist eine axial in dem Gehäuse 10 verschiebbare Kolbenstange 68 auf, die zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete kegelsturnpfförrnige Ventilteller 70 trägt. Die Kolbenstangen 68 sind mit ihren unteren Enden verschiebbar in gehäusefesten Führungen 72 gehalten und im Bereich ihrer oberen Enden mit Hilfe von Durch- führungen 74 mediendicht aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Mit Hilfe eines Ritzels 76 sind die beiden Kolbenstangen 68 synchron und gegensinnig antreibbar. Das Gehäuse 10 weist im gezeigten Beispiel bombierte obere und untere Böden 78 auf, die jeweils unter Zwischenfügung einer Trennwand 80 mit dem zylindrischen Mantel 12 zusammengeflanscht sind. Die verschiedenen Teile des Gehäuses 10 werden durch Zuganker 81 druckfest zusammengehalten.
Die Sekundärkammern 20 und 22 werden jeweils durch einen der Böden 78 und die zugehörige Trennwand 80 begrenzt. Die Sekundäranschlüsse 38 und 40 liegen bei diesem Beispiel auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses. Der Ein- laß 34 und der Auslaß 36 sind hier einander diametral gegenüberliegend in dem Mantel 12 ausgebildet. Die beiden Primärkammern 32 werden durch eine rechtwinklig zwischen den beiden Trennwänden 80 angeordnete Trennwand 82 voneinander getrennt.
Die Öffnungen 42 und 44 sind einander gegenüberliegend in den Trennwänden 80 ausgebildet, so daß sie abwechselnd durch die Ventilteller 70 des linken Axialkolbens 66 verschlossen werden können. Entsprechendes gilt für die Öffnungen 46 und 48 auf der Seite des Auslasses 36.
In dem in Fig. 7 gezeigten Zustand strömt das Medium vom Einlaß 34 über die Öffnung 44 zum Sekundäranschluß 40 und, nachdem es die Sekundärleitung durchströmt hat, vom Sekundäranschluß 38 über die Öffnung 46 zum Auslaß 36. Bei einem großen Druckabfall in der Sekundärleitung ergibt sich ein entsprechendes Druckgefälle an den Ventiltellern 70, die die Öffnungen 42 und 48 verschließen. Auf beide Kolbenstangen 68 wirken daher aufwärts gerichtete Kräfte, die sich durch die Wirkung des Ritzels 76 gegenseitig aufheben. Beim Umschalten der Armatur in die entgegengesetzte Schaltstellung brauchen deshalb auch hier keine hohen hydrosthatischen Kräfte überwunden zu werden. Durch die konischen Dichtflächen an den Ventiltellern und den zugehörigen Öffnungen, und durch Ausübung einer geeigneten Schließkraft mit Hilfe des Ritzels 76 läßt sich bei dieser Ausführungsform jedoch eine zuverlässige Abdichtung der Öffnungen 42 und 48 bzw. 44 und 46 erreichen, so daß Leckverluste minimiert werden. Diese Ausführungsform eignet sich deshalb besonders für Anwendungen mit relativ hohem Systemdruck.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, daß hinsichtlich des Aufbaus des Gehäuses der Ausführungsform nach Fig. 7 ähnelt, bei dem jedoch die Ventilglieder wieder als Drehkolben 50 ausgebildet sind.
Die Trennwände 80 sind hier einander rechtwinklig kreuzend angeordnet und jeweils unter einen Winkel von 45° zur Längsachse des Gehäuses 10 angestellt.
Die Welle 62 jedes Drehkolbens 50 trägt zwei Taumelscheiben 84, die ebenfalls unter einem Winkel von 45° zur Achse der Welle 62 angestellt sind und die so in den Öffnungen 42, 44, 46 und 48 angeordnet sind, daß sie diese Öffnungen je nach Winkelstellung entweder verschließen oder freigeben. In der Öffnungsstel- lung wirken diese Taumelscheiben 84 zugleich als Leitbleche, die die Umlen- kung der Strömung des Mediums unterstützen.
Die Umschaltung der Armatur erfolgt durch synchrone gleich- oder gegensinnige Drehung beider Wellen 62 um 180°. Die dabei von den Taumelscheiben 84 aus- geführte Bewegung wird in Figuren 10 A, 10 B und 10 C in 45°-Schritten illustriert. Jede Taumelscheibe ist auf ihrem Rand mit einer nicht gezeigten Dichtung versehen, die am Innenrand der zugehörigen Öffnung (z.B. 42) abdichtet.
Für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, daß die Funktionen der Pri- mär- und Sekundärkammern austauschbar sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums, mit einem Gehäuse (10), das zwei Primäranschlüsse, nämlich einen Einlaß und Auslaß (36) für das Medium, und zwei durch eine Sekundärleitung (S) verbundene Sekundäranschlüsse (38, 40) aufweist, und mit einer in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilanordnung zum Vertauschen der Verbindungen zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) durch Trennwände (18, 24, 26; 80, 82) aufgeteilt ist in zwei Primärkammern (32), de- nen jeweils einer der Primäranschlüsse (34, 36) zugeordnet ist, und zwei Sekun- därkammern (20, 22), denen jeweils einer der Sekundäranschlüsse (38, 40) zugeordnet ist, daß jede Primärkammer eine mit einer Öffnung (42, 44, 46, 48) versehene Trennwand (24, 26; 80) mit jeder der Sekundärkammern (20, 22) gemeinsam hat und daß die Ventilanordnung durch zwei getrennte Ventilglieder (50; 66) gebildet wird, die jeweils zwei der Öffnungen (42, 44; 46, 48) abwechselnd öffnen und schließen.
2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder als Drehkolben (50) ausgebildet sind.
3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Trennwand (18) das Gehäuse (10) in zwei Kammern (Sekundärkammern 20,22) unterteilt, daß zwei weitere Trennwände als Rohre (24, 26) ausgebildet sind, die die erste Trennwand (18) durchsetzen und deren Inneres die beiden anderen Kam- mern (Primärkammern 32) bildet, daß die Öffnungen (42, 44, 46, 48) im Mantel der Rohre (24, 26) ausgebildet sind und daß die Drehkolben (50) in den Rohren (24, 26) angeordnet sind.
4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (50) jeweils einen Hohlzylinder (52) aufweisen, der an einem Ende zu der zugehörigen Kammer (32) offen ist und in dessen Wänden zwei axial gegeneinander versetzte Öffnungen (54, 56) ausgebildet sind, von denen in jeder Winkelsstellung höchstens eine mit den Öffnungen (42, 44, 46, 48) im Rohrmantel überlappt.
5. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen (42, 44; 46, 48) jedes Rohres (24, 26) in Umfangsrichtung gegeneinan- der versetzt sind und das der Drehkolben (50) eine auf einer Welle (62) angeordnete, S-förmig gebogene Platte (64) aufweist, deren Umfangsrand auf ganzer Länge mit der Innenfläche des Rohres (24, 26) in Dichtberührung steht und deren im wesentlichen parallel zu der Welle (62) verlaufender mittlerer Abschnitt die beiden Öffnungen (42, 44; 46, 48) des Rohres in jeder Schaltstellung voneinander trennt.
6. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehkolben (50) eine Welle (62) aufweist, auf der axial gegeneinander versetzt zwei unter ei- nem Winkel 45° zur Wellenachse angestellte Taumelscheiben (84) angeordnet sind, daß die Trennwände (80) des Gehäuses einander rechtwinklig kreuzen und daß die Wellen (62) der Drehkolben sich parallel zueinander jeweils unter einem Winkel von 45° durch die Öffnungen (42, 44, 46, 48) der Trennwände erstrecken und diese Öffnungen mit ihren Taumelscheiben (84) entweder öffnen oder ver- schließen.
7. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder als Axialkolben (66) ausgebildet sind.
8. Armatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen zwei parallelen Trennwänden (80) durch eine weitere Trennwand (82) in zwei Kammern (Primärkammern 32) aufgeteilt wird und daß die Axialkolben (66) parallele Kolbenstangen (68) aufweisen, die sich beiderseits der weiteren Trennwand (82) durch die Öffnungen (42, 44, 46, 48) in den parallelen Trennwänden (80) erstrecken.
9. Armatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteller (70) der beiden Axialkolben (66) in dem Zwischenraum zwischen den parallelen Trennwänden (80) angeordnet sind und daß die Kolbenstangen (68) durch ein Getriebe (76) gegensinnig antreibbar sind.
10. Armatur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) durch mehrere Teile (12, 78) gebildet wird, die durch Zuganker (81) zusammengehalten und gegeneinander gespannt sind.
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