WO2018083255A1 - Absperrventil - Google Patents

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WO2018083255A1
WO2018083255A1 PCT/EP2017/078213 EP2017078213W WO2018083255A1 WO 2018083255 A1 WO2018083255 A1 WO 2018083255A1 EP 2017078213 W EP2017078213 W EP 2017078213W WO 2018083255 A1 WO2018083255 A1 WO 2018083255A1
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WO
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shut
valve
flow channel
outlet
seals
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Application number
PCT/EP2017/078213
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Inventor
Martin Rolf Wagner
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Martin Rolf Wagner
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Publication date
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    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/10Means for stopping flow from or in pipes or hoses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/22Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F16K3/24Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
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    • F16K3/26Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members with fluid passages in the valve member
    • F16K3/262Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members with fluid passages in the valve member with a transverse bore in the valve member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/04Devices for relieving the pressure on the sealing faces for sliding valves

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to shut-off valves or shut-off valves, for example, for piping systems, which are traversed by a flow medium such as a liquid or gaseous flow medium.
  • the shut-off valve comprises a flow channel for the flow medium and a shut-off element for blocking the flow channel for the flow medium. When closed, the shut-off valve should seal an inlet of the flow channel with respect to an outlet of the flow channel.
  • Shut-off valves are used, inter alia, in pipeline construction to transport a flow medium, which may be, for example, liquid or gaseous. If the media pressure rises, the shut-off valve installed in it is subject to a higher mechanical load, often also wear. The differential pressure of the medium in front of and behind the shut-off element, i. the closing body, loads the closing body and presses it against a sealing element. If the pressure is correspondingly high, the closing body of the valve can no longer be moved by hand. To operate then large levers or drives are needed.
  • the invention has for its object to provide a simple-to-operate and low-wear shut-off valve for a piping system.
  • a shut-off valve is to be provided which can be operated by hand even at high differential pressures.
  • a shut-off valve is, for example, provided for a pipeline, in particular with liquid or gaseous substances.
  • the shut-off valve has a shut-off element with a through-opening, wherein circumferentially on the shut-off two (or more) circumferential seals are mounted and wherein the departure or the entrance of the shut-off valve between the two (or more) circumferential seals.
  • the shut-off element is in some embodiments a closing tube, in particular a cylindrical tube such as a circular cylindrical tube.
  • the shut-off valve has a flow channel extending from the entrance to the outlet for a flow medium, wherein the shut-off between a blocking position in which it blocks the flow channel, and a release position in which it releases the flow channel in one Movement direction is displaced.
  • the inlet of the flow channel is inside of the passage opening of the shut-off element, and the outlet of the flow channel is located on the outside of the side wall of the shut-off between the two circumferential seals, or vice versa.
  • a shut-off valve comprises a valve body which forms a flow passage for a flow medium extending from an entrance to an outlet, and a shut-off element, wherein the shut-off between a blocking position in which it blocks the flow channel for the flow medium, and a Release position, in which it releases the flow channel for the flow medium, is displaceable in a direction of movement, wherein the shut-off element has a passage opening for the flow medium, which provides a fluid connection between two opposite sides of the shutoff in the direction of movement.
  • a fluid connection between two internal volumes of the valve body is made via the passage opening in the blocking position, which adjoin in the direction of movement at two opposite ends of the shut-off element.
  • a shut-off valve which is adapted for attaching a lock element for removal of the shut-off element in pressurized flow channel.
  • a valve assembly comprising: a fiction, contemporary shut-off valve and a lock element, which is adapted for attachment to the shut-off valve for removal of the shut-off element with pressurized flow channel.
  • a method for actuating a shut-off valve in particular a shut-off valve described hereinbefore, is provided.
  • the shut-off valve has a flow channel extending from an inlet to an outlet for a flow medium and a shut-off element for blocking the flow channel.
  • the blocking element is displaced in a direction of movement between a blocking position in which the blocking element blocks the flow channel and a release position in which the blocking element releases the flow channel, while a passage opening extending through the blocking element forms a fluid connection for the flow medium between two opposite sides the shutoff in the direction of movement produces.
  • FIG. 1A is a schematic sectional view of a first embodiment of a shut-off valve in a blocking position (I);
  • FIG. 1B is a schematic sectional view of the shut-off valve shown in FIG. 1A in a release position (II); FIG.
  • FIG. 2A is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve in a blocking position (I);
  • FIG. FIG. 2B is a schematic sectional view of the shut-off valve shown in FIG. 2A in a release position (II); FIG.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve in a release position (II);
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve in a blocking position (I);
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve in a blocking position (I).
  • FIG. Figure 6 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve in a locked position (I).
  • Shut-off valves are typically used in pipelines, which are provided for transporting a flow medium.
  • the shut-off valve is provided in a blocking position for blocking a flow channel, so that the flow medium in the blocking position can not flow from the entrance to the outlet of the shut-off valve and / or vice versa.
  • the shut-off valve releases the flow channel, so that the flow medium can flow from the inlet to the outlet through a pipe of the shut-off valve.
  • Shut-off valves are not limited to use for piping.
  • shut-off valve as used in the present disclosure is to be understood broadly, and includes components such as shut-off valves, shut-off valves, shut-off valves, shut-off members or the like, which can be used to shut off any material flow in a flow channel
  • a shut-off fitting is not necessarily to be operated by means of a lever or a handle (such as a handle), but may alternatively or additionally be an automatic, hydraulic, motor, pneumatic, servo-controlled, remote-controlled and / or control-operated valve
  • an injector of an engine such as a diesel engine falls into the concept of "shut-off valve” because an injector is a member for shutting off and releasing a flow of material.
  • a lock or other disclosed barrier in a flow channel is a shut-off valve.
  • the flow medium may be at least partially or completely liquid and / or gaseous.
  • the flow medium includes solids that are transported by a fluid carrier through the conduit.
  • the flow medium may also be viscous or pasty.
  • the flow medium is at least partially liquid and / or gaseous.
  • the flow medium comprises at least one or more of the following: water, such as river or lake water, fresh water and sewage, oil, hydraulic oil, natural gas or other energy gases, air such as compressed air, steam, toxins, acids, bases, gasoline and others Flammable liquids such as fuel mixtures, aerosols such as fuel-air mixtures and other substances.
  • the shut-off valve can be set up to block a pipeline for the transport of water, for example. Fresh water or wastewater, or for the transport of oil or natural gas.
  • the shut-off valve is designed for installation in a gas line system or water supply system for home or industrial use.
  • the invention is not limited to such applications and may, for example, be used in engines and other industrial installations, for example for shutting off a fuel line, in pneumatic or hydraulic applications or the like.
  • the shut-off valve on a fitting housing which may be at least partially formed as a pipe for the transport of the flow medium.
  • the fitting housing forms the flow channel, which extends from the entrance to the outlet of the fitting housing.
  • the flow medium enters via the inlet in the flow channel formed by the valve body and leaves the valve body via the outlet.
  • the input may be provided for connection to a first line
  • the outlet may be provided for connection to a second line.
  • the shut-off element is provided between the entrance and the outlet for preferably sealing closing of the flow channel.
  • shut-off valves typically acts in the locked position, a high pressure on the shut-off, which is thus pressed against a seal or a valve seat. This asymmetric loading of the shutoff makes it difficult to operate the shut-off valve to release the flow channel and leads to high wear of the actuating, locking and sealing elements.
  • shut-off valves or shut-off valves described herein as shown by way of example and schematically in FIG. 1A and FIG. 1B are shown.
  • a shut-off valve 100 is shown in the blocking position I
  • the shut-off valve is shown in the release position II.
  • shut-off element 110 releases the flow channel 105 between the inlet 101 and the outlet 102 of the shut-off valve 100.
  • the shut-off element 110 closes the flow channel 105 between the inlet 101 and the outlet 102 preferably tightly.
  • the shut-off element 110 has (at least) a passage opening 115. Furthermore, the shut-off element 110 will rotate around (at least) two seals 112, 114, namely a first seal 112 and a second seal 114.
  • the outlet 102 of the shut-off valve in the blocking position I lies between the two seals 112, 114 on the outside of the shut-off element 110, and the inlet 101 of the shut-off valve is in fluid communication with the through-opening 115 and lies in the interior of the shut-off element.
  • the entrance and the exit are interchangeable.
  • the shut-off element 110 may have the form of a closing tube, a closing tube comprising a lateral surface and a through-opening circumscribed by the lateral surface, for example, the shut-off element is a tubular element having a rounded or rounded circumference.
  • a cylindrical tube such as a circular cylindrical tube, in an expedient embodiment, the closure tube may be formed substantially rotationally symmetrical.
  • the passage opening preferably runs along the longitudinal axis of the shut-off element centrally through the shut-off element. In other embodiments, the through hole does not extend through the center of the closure tube, but eccentrically through the closure tube.
  • the passage opening preferably runs straight or linear through the closure tube. However, it is also conceivable a curved or at an angle through the closing tube extending through opening. In particular, the passage opening establishes a fluid connection between two opposite sides of the shut-off element, preferably in its direction of movement.
  • the closure tube has the shape of a straight circular cylinder with a centrally extending passage opening 115.
  • a closure tube is particularly simple and inexpensive to produce and can be used in a pipeline with a circular inner diameter.
  • closing tubes with an oval or curved circumference, which can be used in a correspondingly shaped pipe.
  • the shut-off can be round, oval, elliptical, triangular or polygonal with or without rounded edges, for example.
  • the shut-off element can have one, two, three or more passage openings which can run straight and / or obliquely, centrally and / or eccentrically through the shut-off element.
  • the closure tube may be barrel-shaped, for example, with a passage opening with at least partially or completely concave running wall to compensate for a self-adjusting crowning when pressurized.
  • the two seals 112, 114 are preferably arranged on the outside of the shut-off element and this completely round. In the blocking position I, the seals each act between an outer wall of the shut-off element and an inner wall of the fitting housing 201.
  • the shut-off element 110 between the blocking position I, in which it closes the flow channel 105, and the release position II, in which it releases the flow channel 105 movable in a direction of movement X.
  • the shut-off valve of the in FIG. 1A in the blocking position I shown in FIG. 1B the shut-off element (in particular along a linear path) is moved in the direction of movement X.
  • the shut-off valve of the in FIG. 1B in the release position II shown in FIG. 1A the shut-off element is moved (in particular along a linear path) in the opposite direction.
  • the shut-off element is therefore preferably not rotated, but moved or moved linearly.
  • the orientation of the passage opening 115 in the blocking position I corresponds to the orientation of the passage opening in the release position II when the shut-off element is moved linearly.
  • the invention is based on the finding that the high wear in conventional slide or ball valves is caused in particular by an asymmetric load on the closing body.
  • the pressure of the inlet 101 (or alternatively outlet) of the flow channel can lie symmetrically on both sides of the shut-off element 110 in the direction of movement X.
  • the pressure of the outlet 102 (or alternatively input) in the blocking position I circumferentially outside of the shut-off between the two seals 112, 114 is applied. There is then no preferred direction in which the shut-off would be pressed against a sealing seat. Rather, the pressure of the outlet 102 on the entire shut-off element is circumferentially and preferably (rotationally) symmetrical, in particular at the same time the shut-off is acted upon by the passage opening at any time inside by the flow medium (in particular symmetrical) of the pressure of the input.
  • the closing tube on the outer side between the two seals 112, 114 depressurized or has the pressure of the outlet and is pressurized on the inside or has the pressure of the input.
  • the closing tube of the two seals is rotated in such a way that the two pressures rest symmetrically on the closing tube.
  • the closing tube thus hovers approximately and is not pressed in one direction.
  • the friction of the seals on the inner wall of the fitting housing is in this case many times lower than the pressure acting on seals in conventional slide valves or ball valves. This allows the shut-off, even if there are high pressures between input and output seals, be adjusted with the application of a low actuation force, and is subject to low wear.
  • the passage opening 115 may extend through the shut-off element 110 in the direction of movement X and thus provide the same pressure on both sides of the shut-off element in the direction of movement X.
  • the shut-off element 110 in the blocking position I establishes a fluid connection between a receiving space 206 for receiving the shut-off element 110 in the release position and the inlet 101 of the flow channel.
  • the receiving space 206 for receiving the shut-off element and in the inlet of the flow channel then prevails in the blocking position I, the same pressure.
  • the two seals 112, 114 circumscribe the obturator 110 spaced from one another in the direction of travel X by a distance greater than the diameter of the exit 102.
  • the distance between the first seal 112 and the second seal 114 is 114 in the direction of movement 5 cm or more, 10 cm or more, or 20 cm or more, depending on the diameter of the pipe to be shut off.
  • the distance between the two seals 112, 144 can also be greater, for example 1 m, 2 m or more.
  • the seals may be provided as separate sealing elements or as an integral sealing element.
  • the seals may, for example, each in the form of a ring seal, for example. Elastomer, polymer, silicone or rubber, be formed, each of which circulate the shut-off 110, in particular attached thereto.
  • the seals are designed as O-rings, in particular as circular O-rings. It can also seals of other materials are used, for example. Metal seals.
  • the seals are attached to the outside of the shutoff element, for example. Received in circumferential grooves on an outer wall of the shutoff and / or firmly attached to the shut-off, for example. By gluing. In some embodiments, the seals are formed integrally or integrally with the shut-off, for example. In the form of circumferential sealing projections on the shut-off.
  • a shut-off element in the form of a metallic or polymeric closing tube can have outwardly projecting annular projections which serve as seals. Particularly suitable in terms of a good seal and in terms of good mobility between shut-off and valve body annular polymer seals have been found.
  • the seals can each act between an outer wall of the shutoff 110 and an inner wall of the valve body 201, and seal in the locked position I the entrance from the outlet.
  • the passage opening 115 of the shutoff in the blocking position I is in fluid communication with the inlet 101 of the fluid channel, and a space between the two seals surrounding the shut-off 110 112, 114 is in fluid communication with the outlet 102 of the fluid channel.
  • the inlet and outlet of the flow channel can in principle also be interchanged.
  • the inlet 101 and the outlet 102 enclose an angle of 30 ° or more, preferably 45 ° or more, more preferably about 90 °, relative to each other.
  • the shut-off valve 100 may be formed as an angle cock, which leads the flow medium along a curved flow path, for example. Along a 90 ° curve.
  • the shut-off element 110 is movable either along the running direction of the inlet 101 or along the running direction of the outlet 102. In other words, the direction of movement X is either in the direction of the exit or in the direction of the entrance.
  • the shut-off element is displaceable to block the flow path from the receiving space 206 for receiving the shut-off element in the release position II in the direction of the input 101 to the input until the outer wall of the Shut off the from the entrance 101 concealed at an angle outgoing outlet 102 and separated by the seals tightly from the entrance.
  • the receiving space 206 for receiving the shut-off element in the release pitch may in this case be designed as a linear continuation of the input on the other side of the outlet.
  • the fitting housing 201 may form a substantially T-shaped conduit, as shown by way of example in FIG. 1A is shown.
  • the shut-off element may be formed as a closing tube, which is arranged in the passage tube of the T-shaped pipe and is displaceable along the passage tube. In the locked position, the closing tube is pushed in front of the outgoing pipe section of the T-shaped pipe and seals it from the passage pipe.
  • FIGs 1A and 1B Such an embodiment of the invention is shown in Figures 1A and 1B.
  • the outgoing tube does not necessarily branch at 90 ° from the passageway but that other angles are possible, for example 80 ° or less, 60 ° or less, or 30 ° or less, and / or 10 ° or more.
  • a shut-off valve with a fitting housing 201, which forms a T-shaped pipe is particularly easy to manufacture and assemble.
  • the fitting housing 201 may have the receiving space 206 for receiving the shutoff 110 in the release division II.
  • the fitting housing 201 may be closed with a cap 220, which is preferably removable, for example, for maintenance or replacement of the shutoff 110.
  • the cap 220 may be attached to a pipe end of the fitting housing 201 and this seal tightly.
  • the cap 220 is attached to a pipe end which forms the receiving space 206 of the shut-off element 110 in the release part II.
  • the cap 220 may close a pipe end of the valve body 201 that extends along the direction of movement X of the shut-off member so that the shut-off member 110 is movable toward the cap 220 toward and away from the cap 220.
  • the fitting housing 201 is closed with a cap 220 through which a drive part for adjusting the shut-off valve extends between the blocking position and the release position.
  • a drive part for adjusting the shutoff 110 extends through the cap 220.
  • the cap 220 has a sealed passage for the drive part.
  • the shut-off element 110 by means of an actuating element 217, which is arranged outside of the fitting housing 201 and is in operative connection with the shut-off 110, from the locking position to the release position and vice versa adjustable.
  • the actuator 217 may, for example, be a rotary handle.
  • the actuator 217 is manually operable.
  • a manually operable actuator is appropriate because typically no large forces are required to operate the faucet valve according to the Invention.
  • the shut-off element is, for example, movable by means of a motor.
  • the shut-off element is hydraulically or pneumatically movable, for example by at least one hydraulic or pneumatic cylinder.
  • shut-off Remote control operation and / or actuation by means of, for example, a programmable controller are possible.
  • the shut-off is movable servo-assisted. It is also possible to perform or assist a movement of the shut-off element by the inertia of the medium, which can exert a pressure on the shut-off element.
  • the shut-off valve has a rotary drive with a rotation axis 210 protruding outside of the fitting housing 201 for moving the shut-off element 110 between the blocking position I and the release position II by rotation of the rotation axis 210.
  • the rotary drive can be set up to convert the rotational movement of the rotational axis into the displacement movement of the shut-off element 110 along the direction of movement X.
  • the rotary drive is designed as a spindle drive.
  • a threaded spindle of the rotary drive cooperates with the shut-off element such that the rotation of the threaded spindle is converted into a linear movement of the shut-off element.
  • the threaded spindle can engage in a threaded hole, the the shut-off is provided.
  • the shut-off element is designed as a closing tube, the threaded bore may be provided on an end of the closing tube facing away from the flow channel, for example in a connecting element such as a holding plate arranged there.
  • the axis of rotation 210 of the rotary drive can be led out through a sealing passage formed outwardly from the fitting housing 201 and having an actuating element 217 such as a rotary handle for actuation.
  • the rotation axis 210 extends through a cap 220, which may be attached to one end of the fitting housing and can close an interior of the fitting housing.
  • a trained rotary drive is particularly easy to manufacture and in an exact manner by hand or motorized.
  • the axis of rotation 210 extends from one end of the shutoff 110 via a sealing passage formed outwardly out of the fitting housing 201, while extending from the opposite end of the Absperrelements no axis through the fitting housing through.
  • the shut-off is on one side, but not on both sides, connected to an emerging from the fitting housing axis such as a spindle.
  • the axle may, for example, at least partially made of metal or plastic.
  • a bearing (not shown in FIG. 1A) may be provided that acts between a first abutment surface of the rotary actuator and a second abutment surface of the valve body.
  • the bearing can be designed to accommodate axial forces that can act between the rotary drive or the shut-off element and the fitting housing 201 or the cap 220.
  • the bearing between a mounted on the axis of rotation in the interior of the fitting housing paragraph and an inner wall of the valve body or an inner wall of the cap 220 is arranged. Axial forces emanating from the shut-off element in the direction of movement X are then transferred to the inner wall of the cap in a low-friction manner via the bearing.
  • the bearing is designed as a ball bearing.
  • an axial guide for guiding the Shut off 110 may be provided relative to the fitting housing 201 in the direction of movement X.
  • the axial guide may be arranged in conduits of circular cross-section such that it limits or completely inhibits rotation of the obturator 110 about its own axis relative to the fitting housing 201 during axial movement.
  • the axial guide has a groove in an inner wall of the fitting housing, into which a projection of the shut-off element engages during the adjustment from the locking position into the release position and vice versa.
  • the axial guide has a pin extending in the direction of movement, which engages in a guide provided on the shut-off element.
  • the direction of movement X of the shut-off element 110 extends at an angle of approximately 90 ° to the inlet 101 and / or to the outlet 102 of the shut-off valve.
  • the direction of movement X of the shut-off element is perpendicular to both the inlet 101 and the outlet 102.
  • the fitting housing 201 may be substantially in the form of a T-piece formed at least partially of metal and / or plastic, for example can be.
  • the receiving space 206 for receiving the shut-off element 110 in the blocking position extends substantially perpendicular to the inlet and / or the outlet of the fitting.
  • the through-hole 115 extends linearly and in a straight path in the direction of movement X through the shut-off element.
  • the shut-off element is designed substantially as a straight cylindrical tube piece. This simplifies manufacture and ensures quick and reliable pressure compensation without dead spaces inside the housing.
  • the clear width of the passage opening 115 is preferably over the entire extent of the passage opening 115 in the direction of movement X 1 mm 2 or more, in particular 5 mm 2 or more, or even 1 cm 2 or more.
  • the clear width of the passage opening 115 is preferably over the entire extent in the direction of movement greater than 10%, in particular greater than 20%, or even greater than 30% of the nominal diameter of the flow channel of the shut-off valve or Cross-sectional area of the receiving space 206 for receiving the Absperrelements in the locked position.
  • FIGS. 2A and 2B show a further embodiment of a shut-off device 300 according to the invention.
  • the shut-off device has the flow channel 105 for the flow medium extending from the inlet 101 to the outlet 102.
  • the shut-off element 110 is displaceable in the direction of movement X between the blocking position I, in which it blocks the flow channel 105, and the release position II, in which it releases the flow channel 105.
  • FIG. 2A shows the shut-off valve 300 in the blocking position I
  • FIG. 2B shows the shut-off valve in the release position II.
  • the outlet 102 of the flow channel 105 lies on an outer side wall of the shut-off element 110 between the (at least) two seals 112, 114 and is opposite the inlet 101 via the two seals 112, 114 sealed.
  • the two seals 112, 114 circulate the shut-off element 110.
  • the shut-off device 300 may have any other features of the shut-off device 100 described above, which are not recited here to avoid repetition. In particular, the entrance and exit are interchangeable.
  • the shut-off element 110 has a passage opening 115 for the flow medium, which, in particular in the blocking position I, provides a fluid connection between two opposite sides of the shut-off element 110 in the movement direction X.
  • the actuation of the shut-off element 110 starting from the blocking position I is facilitated by this symmetrical pressure loading of the shut-off element.
  • the pressure of the outlet 102 can preferably lie rotationally symmetrically with respect to the axis of the shut-off element on the outer wall of the shut-off element between the two seals 112, 114. Reference is made to the above statements.
  • the flow medium in the blocking position I can rest under a high relative pressure relative to the outlet 102 and / or relative to the environment.
  • the relative pressure can, for example, 1 bar or more, 5 bar or more, 10 bar or more, 20 bar or more, or even 100 bar or more, depending on the pipe power system in which the shut-off valve is used.
  • the flow channel 105 extends substantially linearly between the inlet 101 and the outlet 102.
  • the flow channel 105 which can be closed by the blocking element 110 is designed as a straight through pipe, in particular with a substantially constant channel cross section extending flow channel 105, which is formed by the fitting housing 201, in the release division II is a reduced obstacle for a cleaning or inspection device such as a pig.
  • the shut-off element 110 can be designed such that it hardly or not at all changes or reduces the inner diameter or the clear width of the flow channel in the release division II.
  • the shut-off element in the release division the shut-off element hardly or not at all engages in the flow channel.
  • the flow channel 105 formed by the fitting housing 201 forms in the release division, in particular when it runs linearly, in this case no obstacle to an inspection device and is particularly well piggable.
  • the shut-off element completely shuts off a straight pipeline in the blocking position I and completely releases the straight pipeline in the release division without interfering with the flow channel.
  • the shut-off element is completely moved out of the flow channel in the release parting.
  • the shut-off element has a channel opening 301 extending in the direction of the flow channel, which is aligned or substantially congruent with the flow channel 105 in the release division II, so that the shut-off element 110 hardly affects the clear width of the flow channel.
  • a first part of the shut-off element is arranged on a first side of the flow channel and a second part of the shut-off element is arranged on a second, opposite side of the flow channel.
  • At least one baffle for example in the form of a baffle or a plurality of baffles, may be arranged on the shut-off element 110, which is shaped such that it forms the flow medium in the release division II according to the course of the flow channel directs.
  • the guide devices can be provided to reduce, in the release position II, an inflow of the flow medium into the passage opening 115 or into a receiving space 206 extending transversely to the flow passage for receiving the shut-off element.
  • at least one guide may have one or more openings through which the passage opening 115 of the shut-off element extends in the blocking position I.
  • FIG. 2A and FIG. 2B schematically indicated.
  • FIG. 2A is shown in dashed lines (see reference numeral 315) that the passage opening 115 of the shutoff 110 in the blocking position I fluidly connects between the inlet 101 and the two sides of the shutoff 110 in the direction of movement X, while the outlet 102 through the two seals 112, 114 is sealed from the entrance 101.
  • the direction of movement X of the shut-off element 110 is at an angle to the direction of extension of the inlet 101 and / or the outlet 102, for example an angle of 30 ° or more.
  • the direction of movement X may be at an angle of 30 ° or more, 45 ° or more, 60 ° or more or about 90 ° to the flow channel.
  • the angle between the flow channel 105 and the movement direction X is between 30 ° and 60 °.
  • FIG. 2A The structure shown in FIG. 2A shown faucets housing 201 has an oblique seat tube 305 which is connected at an angle to the passage tube of the linear flow passage 105, and in which the shut-off element 110 is movably supported in the direction of movement X.
  • the blocking element 110 is arranged in the oblique seat tube 305 such that it closes the flow channel 105.
  • the outlet 102 is located between the two seals 112, 114, which rotate around the shut-off 110.
  • the inner diameter of the Schrägsitzrohrs 305 may be greater than the inner diameter of the flow channel.
  • the geometry of the oblique seat tube does not necessarily correspond to the geometry of the flow channel.
  • the two seals 112, 114 act in the blocking position I between an outer wall of the shutoff 110 and an inner wall of the Schrägsitzrohrs 305 and seal the outlet 102 relative to the entrance 101.
  • the first seal 112 thereby seals a direct path between the inlet 101 and the outlet 102, and the second seal seals an indirect path between the inlet and the outlet, which would pass through the passage opening 115.
  • the oblique seat tube 305 can be closed at at least one end with an optionally removable cap 220, which allows the maintenance and / or replacement of the shut-off.
  • the cap can also permanently close the oblique seat tube 305, for example, be welded to one end of the oblique seat tube.
  • an externally operable drive for example a rotary drive, in particular a spindle drive, can be provided.
  • An axis of rotation of the rotary drive may pass through a wall or cap which closes one end of the oblique seat tube.
  • There may be provided a bearing between the rotary drive and the oblique seat tube.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off device 400 in the release part II, in which the shut-off element 110 releases the flow channel 105.
  • the basic structure of the shut-off valve 400 corresponds to the basic structure of the shut-off valve 100 of FIG. 1A, so that reference can be made to the above statements.
  • a receiving space provided on an inner wall of the fitting housing 201 is provided for reducing or avoiding a contact pressure between at least one of the two seals 112, 114 and the inner wall of the fitting housing 201 in the release pitch II .
  • the receiving space may be formed as one or more recesses 402 for receiving one or more seals in be provided the release position II.
  • the bottom of the depressions 402 can, for example, be recessed by 0.5 mm or more, in particular 2 mm or more, with respect to the adjoining inner wall of the fitting housing, the depth of the depressions depending on the dimensions of the seals and the shut-off element.
  • recesses 402 are provided, whose distance corresponds to the axial distance between the first seal 112 and the second seal 114.
  • the recesses 402 may, for example, in each case be provided circumferentially in the receiving space 206 for receiving the shut-off element in the release parting on the inner wall.
  • At least one arranged on the shut-off element 110 and movable with this wiping element 404 for cleaning a sealing surface on an inner wall of the fitting housing 201 is provided.
  • the stripping element 404 may be provided peripherally on the shut-off element 110, for example in the form of a wiper ring.
  • more than one scraper element is provided on the shut-off element 110, for example, a scraper per seal for cleaning that sealing surface against which the respective seal in the locked position.
  • the stripping element 404 may, for example, be formed from a plastic, in particular from POM (polyoxymethylene).
  • the wiping element 404 can run in the direction of movement X in front of at least one of the two seals 112, 114 and at least partially circumferentially on the inner wall of the fitting housing 201 are present.
  • the stripping element 404 contacts the sealing surface on the inner wall of the fitting housing 201 in time before the corresponding seal and cleans it.
  • sealing surface 404 on the inner wall of the inlet 101, with the first seal 112 comes in the blocking position I in contact.
  • This sealing surface may be particularly susceptible to contamination, since it is located on the flow channel and can regularly come into contact with the flowing flow medium.
  • the shut-off fitting may include a guide 406 that may be mounted on the shut-off element 110.
  • the guide 406 is used to direct the flow medium according to the course of the flow channel 105 in the release position II.
  • the guide 406 is provided as a guide plate, guide plate or guide body.
  • the guide 406 may include one or more openings 407 that may form a portion of the passageway 115 through the obturator 110.
  • the openings 407 in the embodiment of FIG. 3, a fluid connection between the inlet 101 and a central portion of the passage opening 115 ago.
  • the guide device 406 can simulate a curvature of the flow channel 105, which is predetermined by the valve housing 201, so that the flow medium flows along the flow channel and does not or hardly flows into the through hole 115.
  • the openings 407 in the guide 406 may have a smaller (total) area than a central portion of the passage opening 115.
  • the guide may represent a local constriction of the passage opening in its initial area to reduce an influx of the flow medium.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a further embodiment of a shut-off valve 500.
  • the shut-off valve 500 is shown in the blocking position I, in which the shut-off element 110 blocks the flow channel.
  • this embodiment corresponds to the in FIG. 2A shut-off valve 300, so referred to the above statements can be.
  • the shut-off valve 500 may have some or all of the features described above in any combination that will not be repeated here.
  • a flow channel running essentially linearly from the inlet 101 to the outlet 102 can be provided in the manner of a straight through-tube.
  • the shut-off element 110 does not engage in the release parting in the flow channel and thus forms in the release division no obstacle to an inspection device such as a pig.
  • the shut-off element 110 is arranged in the release division completely on one side of the flow channel, for example. Above the flow channel in the embodiment of FIG. 4th
  • a vertical pipe 505 (or a slant pipe) along which the shut-off element 110 is movable extends perpendicularly (or obliquely) relative to the flow channel 105.
  • the shut-off element 110 is movable into the flow channel for blocking the flow channel. For example, at an angle of about 90 ° relative to the flow channel.
  • a helical tube similar to that shown in FIG. 2A can be provided, which can extend at an angle of less than 90 ° relative to the flow channel, for example. An angle of 30 ° or more and 80 ° or less.
  • the vertical tube 505 may be closed at least at one end by a cap 220 which may be removably attached to the vertical tube 505 or may alternatively be integrally connected to the vertical tube.
  • the cap 220 may seal the vertical tube 505.
  • a rotary drive for moving the shut-off element 110 may extend through the cap 220.
  • the shut-off element 110 will orbit from (at least) two seals 112,114.
  • the outlet 102 (or alternatively the inlet) lies between the two seals 112, 114 on an outer wall of the shut-off element 110.
  • At least one of the two seals 112, 114, the shut-off 110 can rotate at an angle.
  • at least one of the two seals 112, 114 circumscribes the shut-off element 110 at an angle ⁇ relative to the direction of movement X.
  • the angle ⁇ may be, for example, 20 ° or more and / or 70 ° or less.
  • At least one of the two seals (the first seal 112 in FIG. 4) thereby orbits the shut-off element 110 in the blocking position I such that a first side 501 of the first seal 112 on a first side of the flow channel on the inner wall of the vertical tube 505 abuts, and a second side 502 of the first seal 112 on an opposite second side of the flow channel against the inner wall of the vertical tube 505 abuts.
  • the dimension of a projection of the first seal 112 in the direction of movement X is greater than or equal to an inner diameter of the flow channel. Due to the oblique course of the first seal 112, the direct path between the inlet 101 and the outlet 102 is sealed in the blocking position I.
  • the second seal 114 seals an indirect path between the entrance 101 and the exit 102 that would pass through the passageway 115.
  • a shut-off valve 500 is provided, the valve body 201 of which has a straight pipeline as a flow channel which can be shut off with a shut-off element which is movable perpendicularly to the course of the straight pipeline.
  • the pressure of the inlet 101 may rest in the passage opening of the shut-off element, and the pressure of the outlet 102 may rest against a space surrounding the shut-off element between two seals of which at least one seal has an oblique course relative to the axis of the shut-off element.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of a shut-off valve 600 in the blocking position I.
  • the shut-off valve 600 may be configured for attaching a lock element (not shown) and have a receptacle for the lock element.
  • a lock element not shown
  • the shut-off 110 at pressurized flow channel 115 removed from the valve body and / or introduced into the valve body, for example for maintenance, repair or replacement.
  • a maintenance option with pressurized flow channel, in particular when flowing along the flow channel flow medium, has the advantage that the flow channel does not need to be shut off otherwise, so that a repair or replacement of the shut-off quickly and easily be performed.
  • the fitting housing may have a extending in the direction of movement X channel region 605, for example.
  • a vertical or inclined tube in which the shut-off 110 is received and along which the shut-off between the blocking position I and the release position II is movable.
  • an end 606 of the channel region 605 is capped with a cap 610. To remove the shutoff 110, the cap 610 may be removable from the end 606 of the channel area 605.
  • the cap 610 is an externally threaded cap mounted inside the channel end.
  • the attachment portion has a plurality of fastening elements, such as blind holes 607, which, for example, the cap 610 can be arranged in an annular fashion at the end 606.
  • the lock element can be screwed sealingly.
  • An inner volume of the lock element may be flush with the interior of the channel region 605. The lock element allows the replacement of the shutoff element under pressure in the valve body.
  • the shut-off element can be moved into the open position, and the lock element can be attached to the end 606 of the channel region 605.
  • the lock element comprises, for example, a tubular inner volume for receiving the shut-off element, a first closable end for attachment to the channel region 605 and a second closable end.
  • the second end of the lock element is closed and the shut-off element is moved over the first end, starting from the fitting housing in the direction of movement X in the inner volume of the lock element.
  • the inner volume of the lock element is pressurized. Subsequently, the first end of the lock element is closed.
  • the second end of the lock element can now be opened and the shut-off element removed, since there is no fluid connection between the interior of the fitting housing and the inner volume of the lock element.
  • the shut-off valve according to the invention is particularly suitable for use in combination with a lock element, since a removal of the shut-off element in axial alignment between the channel region and the lock element in the direction of movement X of the shut-off element is possible.
  • shut-off in the channel region, for example. After repair or replacement, by means of the lock element can be done in the reverse manner.
  • shut-off fitting 600 may correspond to one of the shut-off fittings described above or may have any combination of the features described above, reference being made to the above statements in order to avoid repetition.
  • the shut-off valve 600 substantially corresponds to that shown in FIG. 4 shut-off valve with vertical tube.
  • the invention relates to a valve assembly, comprising: a shut-off valve according to one of the described embodiments, and a lock element, which is adapted for attachment to the shut-off valve for removal of the shut-off element with pressurized flow channel.
  • the shut-off device comprises a flow passage 105 extending from an inlet 101 to an outlet 102 for a flow medium and a shut-off element for sealing the flow passage 105 preferably in a sealed manner.
  • the method comprises displacing the shut-off element 110 in a movement direction X between a blocking position I, in which the shut-off element blocks the flow channel, and a release position II, in which the shut-off element releases the flow channel, while a passage opening 115 extending through the blocking element establishes a fluid connection for the flow medium between two opposite sides of the shut-off element 110 in the direction of movement X.
  • the fluid connection is made during the entire displacement process.
  • the present invention is based on the problem to construct a shut-off valve, which is to operate even at high pressures by hand.
  • One goal is to reduce or eliminate the differential forces on the closing body.
  • the friction on the sealing elements is lower, which makes the fitting more durable and thus reduces costs.
  • shut-off valve with a cylindrical tube as shut-off (closing tube) for a pipeline with liquid or gaseous substances.
  • two or more circumferential seals are circumferentially mounted around the closing tube. Between the seals is the inlet or outlet of the valve.
  • the problem of friction between the closing body and the sealing element is achieved in that the pressure on the entire closing element is not symmetrical, as usual, but symmetrical.
  • a closing body therefore no ball or plate is used but a coaxial inserted into the media tube closure tube. This is always acted upon in every position in by the medium.
  • the sealing of this closure tube from its inside to the outside preferably takes place at its tube ends by means of circumferential sealing elements.
  • the pipe is on the outside between the seals without pressure or has the pressure of the outflowing pipe. On the inside it is pressurized. Both pressures are symmetrical on the closing tube.
  • the closing tube hovers approximately and is not pressed in one direction.
  • differential pressure loads the annular sealing elements of the closing tube and thereby increases the friction when moving the closing tube proportional to the pressure.
  • this friction is many times lower than with conventional valves.
  • the housing is also a pipe, the housing tube can be designed so that it can be opened on the front side. As a result, the closing tube can be removed for revision, as the reciprocating piston from its cylinder in the internal combustion engine.
  • FIG. Figure 1A shows a coax tap in corner construction.
  • the housing is a tee.
  • One end of the through-tube may be capped.
  • the closing tube can sit. This can be connected via a drive shaft with a control element.
  • the drive shaft may be hermetically sealed to the cap with one or more elastomers.
  • the closure tube may also be sealed to the tee interior / passageway at both ends.
  • FIG. 1A is the closure tube in the locked position or closed position. The valve is equally tight in both directions. Regardless of the pressure, the closing tube is always in a "suspended state", ie it is not pressed by the media pressure in one direction like the closing body of conventional shut-off valves because it rests symmetrically on the closing tube become.
  • FIG. 6 shows a coaxial valve 700 in a through-hole design. At a Schrägsitzrohr housing the media tube is connected on both sides. Otherwise, the components behave according to FIG. 1A.

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Abstract

Es wird eine Absperrarmatur sowie ein Verfahren zum Betätigen einer Absperrarmatur beschrieben. Die Absperrarmatur umfasst ein Absperrelement (110) für eine Rohrleitung, das eine Durchgangsöffnung (115) aufweist, wobei umlaufend an dem Absperrelement (110) zwei oder mehr umlaufende Dichtungen (112, 114) angebracht sind, und wobei der Abgang (102) oder der Eingang (101) der Absperrarmatur zwischen den zwei oder mehr umlaufenden Dichtungen liegt. Es wird ferner ein Verfahren zum Betätigen einer solchen Absperrarmatur beschrieben.

Description

ABSPERRVENTIL
TECHNISCHES GEBIET
[0001] Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Absperrventile bzw. Absperrarmaturen beispielsweise für Rohrleitungssysteme, die von einem Strömungsmedium wie etwa einem flüssigen oder gasförmigen Strömungsmedium durchflössen werden. Die Absperrarmatur umfasst einen Strömungskanal für das Strömungsmedium sowie ein Absperrelement zum Sperren des Strömungskanals für das Strömungsmedium. Im geschlossenen Zustand soll die Absperrarmatur einen Eingang des Strömungskanals gegenüber einem Abgang des Strömungskanals abdichten.
STAND DER TECHNIK
[0002] Absperrarmaturen werden unter anderem im Rohrleitungsbau verwendet, um ein Strömungsmedium zu transportieren, das bspw. flüssig oder gasförmig sein kann. Steigt der Mediendruck, unterliegt die darin verbaute Absperrarmatur einer höheren mechanischen Belastung, oft auch Verschleiß. Der Differenzdruck des Mediums vor und hinter dem Absperrelement, d.h. dem Schließkörper, belastet den Schließkörper und drückt ihn gegen ein Dichtelement. Ist der Druck entsprechend hoch, kann der Schließkörper der Armatur nicht mehr von Hand bewegt werden. Zur Betätigung werden dann große Hebel oder Antriebe gebraucht.
[0003] Die hohen Reibungskräfte an den Dichtelementen des unter Druck stehenden Schließkörpers führen zu hohem Verschleiß. Bei Medien, die einer Gefahrenklasse unterliegen, ist eine absolute Dichtheit erforderlich. Diese Armaturen müssen oft ausgetauscht werden, was mit entsprechenden Kosten verbunden ist.
[0004] In Anbetracht der genannten Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach betätigbare und verschleißarme Absperrarmatur für ein Rohrleitungssystem bereitzustellen. Insbesondere soll eine Absperrarmatur bereitgestellt werden, die auch bei hohen Differenzdrücken von der Hand zu bedienen ist. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0005] Gemäß einer Ausführungsform wird eine Absperrarmatur bspw. für eine Rohrleitung, insbesondere mit flüssigen oder gasförmigen Stoffen bereitgestellt. Die Absperrarmatur weist ein Absperrelement mit einer Durchgangsöffnung auf, wobei umlaufend an dem Absperrelement zwei (oder mehr) umlaufende Dichtungen angebracht sind und wobei der Abgang oder der Eingang der Absperrarmatur zwischen den zwei (oder mehr) umlaufenden Dichtungen liegt.
[0006] Das Absperrelement ist in einigen Ausführungsformen ein Schließrohr, insbesondere ein zylinderförmiges Rohr wie etwa ein kreiszylinderförmiges Rohr.
[0007] In einigen Ausführungsformen weist die Absperrarmatur einen von dem Eingang zu dem Abgang verlaufenden Strömungskanal für ein Strömungsmedium auf, wobei das Absperrelement zwischen einer Sperrstellung, in der es den Strömungskanal sperrt, und einer Freigabestellung, in der es den Strömungskanal freigibt, in einer Bewegungsrichtung verschiebbar ist.
[0008] Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass in der Sperrstellung der Abgang (oder alternativ der Eingang) des Strömungskanals an einer äußeren Seitenwand des Absperrelements zwischen den zwei oder mehr umlaufenden Dichtungen anliegt und über die zwei oder mehr umlaufenden Dichtungen gegenüber dem Eingang (oder alternativ dem Abgang) abgedichtet ist. Alternativ oder zusätzlich hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, dass in der Sperrstellung der Eingang (oder alternativ der Abgang) des Strömungskanals mit der Durchgangsöffnung des Absperrelements in Fluidverbindung steht.
[0009] Insbesondere liegt bei einigen Ausführungsform der Eingang des Strömungskanals innen an der Durchgangsöffnung des Absperrelements an, und der Abgang des Strömungskanals liegt außen an der Seitenwand des Absperrelements zwischen den zwei umlaufenden Dichtungen an, oder umgekehrt.
[0010] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Absperrarmatur bereitgestellt. Die Absperrarmatur umfasst ein Armaturengehäuse, das einen von einem Eingang zu einem Abgang verlaufenden Strömungskanal für ein Strömungsmedium ausbildet, und ein Absperrelement, wobei das Absperrelement zwischen einer Sperr Stellung, in der es den Strömungskanal für das Strömungsmedium sperrt, und einer Freigabestellung, in der es den Strömungskanal für das Strömungsmedium freigibt, in einer Bewegungsrichtung verschiebbar ist, wobei das Absperrelement eine Durchgangsöffnung für das Strömungsmedium aufweist, die eine Fluidverbindung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements in der Bewegungsrichtung bereitstellt.
[0011] Beispielsweise wird über die Durchgangsöffnung in der Sperrstellung eine Fluidverbindung zwischen zwei Innenvolumina des Armaturengehäuses hergestellt, die in der Bewegungsrichtung an zwei entgegengesetzte Enden des Absperrelements angrenzen.
[0012] Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Absperrarmatur bereitgestellt, die zum Anbringen eines Schleusenelements zur Entnahme des Absperrelements bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal eingerichtet ist. Insbesondere wird eine Ventilanordnung beschrieben, die folgendes aufweist: eine erfindungs gemäße Absperrarmatur sowie ein Schleusenelement, das zum Anbringen an der Absperrarmatur zur Entnahme des Absperrelements bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal eingerichtet ist.
[0013] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Betätigung einer Absperrarmatur, insbesondere einer hierein beschriebenen Absperrarmatur, bereitgestellt. Die Absperrarmatur weist einen von einem Eingang zu einem Abgang verlaufenden Strömungskanal für ein Strömungsmedium und ein Absperrelement zum Sperren des Strömungskanals auf. Erfindungsgemäß wird das Absperrelement in einer Bewegungsrichtung zwischen einer Sperrstellung, in der das Absperrelement den Strömungskanal sperrt, und einer Freigabestellung, in der das Absperrelement den Strömungskanal freigibt, verschoben, während eine sich durch das Absperrelement erstreckende Durchgangsöffnung eine Fluidverbindung für das Strömungsmedium zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements in der Bewegungsrichtung herstellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0014] Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind als beispielhaft und nicht als einschränkend zu verstehen. In den Zeichnungen zeigt: [0015] FIG. 1A eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Sperr Stellung (I);
[0016] FIG. 1B eine schematische Schnittdarstellung der in Figur 1A gezeigten Absperrarmatur in einer Freigabestellung (II);
[0017] FIG. 2A eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Sperr Stellung (I);
[0018] FIG. 2B eine schematische Schnittdarstellung der in Figur 2A gezeigten Absperrarmatur in einer Freigabestellung (II);
[0019] FIG. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Freigabestellung (II);
[0020] FIG. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Sperr Stellung (I);
[0021] FIG. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Sperr Stellung (I); und
[0022] FIG. 6 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur in einer Sperr Stellung (I);.
[0023] In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0024] Im Folgenden wird Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, wobei mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind.
[0025] Absperrarmaturen werden typischerweise in Rohrleitungen eingesetzt, die zum Transport eines Strömungsmediums vorgesehen sind. Dabei ist die Absperrarmatur in einer Sperrstellung zum Sperren eines Strömungskanals vorgesehen, so dass das Strömungsmedium in der Sperrstellung nicht von dem Eingang zu dem Abgang der Absperrarmatur und/oder umgekehrt strömen kann. In einer Freigabestellung gibt die Absperrarmatur den Strömungskanal frei, so dass das Strömungsmedium von dem Eingang zu dem Abgang durch eine Rohrleitung der Absperrarmatur fließen kann. [0026] Absperrarmaturen sind jedoch nicht auf eine Verwendung für Rohrleitungen beschränkt. Der Begriff der„Absperrarmatur", wie in der der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist breit zu verstehen, und umfasst Bauelemente wie etwa Absperrventile, Absperrarmaturen, Absperrhähne, Absperrglieder o.dgl., die zum Absperren eines beliebigen Stoffstroms in einem Strömungskanal verwendet werden können. So ist eine Absperrarmatur nicht notwendigerweise mittels eines Hebels oder eines Griffs (wie etwa eines Handgriffs) zu bedienen, sondern kann alternativ oder zusätzlich ein automatisch, hydraulisch, motorisch, pneumatisch, servogesteuert, ferngesteuert und/oder mittels einer Steuerung bedienbares Ventil sein. Beispielsweise fällt ein Einspritzventil eines Motors wie etwa eines Dieselmotors unter den Begriff der „Absperrarmatur", weil ein Einspritzventil ein Bauelement zum Absperren und Freigeben eines Stoffstroms ist. Auch eine Schleuse oder eine andere offenbare Sperre in einem Strömungskanal stellt eine Absperrarmatur dar.
[0027] Das Strömungsmedium kann zumindest teilweise oder vollständig flüssig und/oder gasförmig sein. In einigen Ausführungsformen weist das Strömungsmedium Feststoffe auf, die von einem fluiden Träger durch die Rohrleitung transportiert werden. Das Strömungsmedium kann auch viskos oder pastös sein. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das Strömungsmedium zumindest teilweise flüssig und/oder gasförmig. Beispielsweise weist das Strömungsmedium zumindest einen oder mehrere der folgenden Stoffe auf: Wasser wie etwa Fluss- oder Seewasser, Frischwasser und Abwasser, Öl, Hydrauliköl, Erdgas oder andere Energiegase, Luft wie etwa Druckluft, Dampf, Giftstoffe, Säuren, Basen, Benzin und andere brennbare Flüssigkeiten wie etwa Kraftstoffgemische, Aerosole wie etwa Kraftstoff-Luftgemische und weitere Stoffe.
[0028] Die Absperrarmatur kann zum Sperren einer Rohrleitung für den Transport von Wasser, bspw. Frischwasser oder Abwasser, oder für den Transport von Erdöl oder Erdgas eingerichtet sein. Beispielsweise ist die Absperrarmatur zum Einbau in ein Gasleitungssystem oder Wasserleitungssystem für die Hausversorgung oder für industrielle Zwecke eingerichtet. Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf derartige Anwendungen beschränkt und kann bspw. in Motoren und anderen Industrieanlagen zum Einsatz kommen, bspw. zum Absperren einer Kraftstoffleitung, in pneumatischen oder hydraulischen Anwendungen o.dgl. [0029] Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Absperrarmatur ein Armaturengehäuse auf, das zumindest teilweise als Rohrleitung für den Transport des Strömungsmediums ausgebildet sein kann. Das Armaturengehäuse bildet den Strömungskanal aus, der von dem Eingang zu dem Abgang des Armaturengehäuses verläuft. Das Strömungsmedium tritt über den Eingang in den durch das Armaturengehäuse gebildeten Strömungskanal ein und verlässt das Armaturengehäuse über den Abgang. Der Eingang kann zum Anschluss an eine erste Leitung vorgesehen sein, und der Abgang kann zum Anschluss an eine zweite Leitung vorgesehen sein. Zwischen dem Eingang und dem Abgang ist das Absperrelement zum vorzugsweise dichtenden Schließen des Strömungskanals vorgesehen.
[0030] Bei herkömmlichen Absperrarmaturen wirkt typischerweise in der Sperrstellung ein hoher Druck auf das Absperrelement, das somit gegen eine Dichtung bzw. einen Ventilsitz gepresst wird. Diese asymmetrische Belastung des Absperrelements erschwert die Betätigung der Absperrarmatur zum Freigeben des Strömungskanals und führt zu einem hohen Verschleiß der Betätigungs-, Sperr-, und Dichtungselemente.
[0031] Dieses Problem wird durch hierin beschriebene Absperrarmaturen bzw. Absperrventile gelöst, wie sie beispielhaft und schematisch in FIG. 1A und FIG. 1B dargestellt sind. In FIG. 1A ist eine Absperrarmatur 100 in der Sperrstellung I dargestellt, und in FIG. 1B ist die Absperrarmatur in der Freigabestellung II dargestellt.
[0032] In der Freigabestellung II gibt das Absperrelement 110 den Strömungskanal 105 zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 der Absperrarmatur 100 frei. In der Sperrstellung I verschließt das Absperrelement 110 den Strömungskanal 105 zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 vorzugsweise dicht.
[0033] Das Absperrelement 110 weist (mindestens) eine Durchgangsöffnung 115 auf. Ferner wird das Absperrelement 110 von (mindestens) zwei Dichtungen 112, 114 umlaufen, nämlich einer ersten Dichtung 112 und einer zweiten Dichtung 114. In der Ausführungsform der FIG. 1A liegt der Abgang 102 der Absperrarmatur in der Sperrstellung I zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 außen an dem Absperrelement 110 an, und der Eingang 101 der Absperrarmatur ist in Fluidverbindung mit der Durchgangsöffnung 115 und liegt im Inneren des Absperrelements an. [0034] Der Eingang und der Abgang sind jedoch vertauschbar. So ist es bei anderen Ausführungsformen gleichermaßen vorstellbar, dass der Eingang in der Sperrstellung I zwischen den zwei Dichtungen außen an dem Absperrelement 110 anliegt, und der Abgang mit der Durchgangsöffnung 115 in Fluidverbindung steht. Es wird in diesem Zusammenhang darauf verwiesen, dass bei den hierein beschriebenen Ausführungsformen der Eingang und der Abgang vertauschbar sind, und dass lediglich besonders zweckmäßige Ausführungsformen in den Zeichnungen dargestellt sind.
[0035] Es können auch mehr als zwei Dichtungen vorgesehen sein, bspw. um die Abdichtung zwischen dem Eingang und dem Abgang in der Sperrstellung weiter zu verbessern. Auch in diesem Fall kann der Abgang (oder der Eingang) zwischen zwei voneinander beabstandeten Dichtungen anliegen, die das Absperrelement umlaufen.
[0036] Das die Durchgangsöffnung aufweisende Absperrelement 110 (hierein auch als „Schließkörper" bezeichnet) kann als Schließrohr ausgebildet sein. Ein Schließrohr umfasst eine Mantelfläche und eine von der Mantelfläche umlaufene Durchgangsöffnung. Beispielsweise ist das Absperrelement ein Rohrelement mit einem abgerundeten oder runden Umfang, insbesondere ein zylinderförmiges Rohr wie etwa ein kreiszylinderförmiges Rohr. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann das Schließrohr im Wesentlichen rotations symmetrisch ausgebildet sein.
[0037] Die Durchgangsöffnung verläuft vorzugsweise entlang der Längsachse des Absperrelements zentral durch das Absperrelement. In anderen Ausführungsformen verläuft die Durchgangsöffnung nicht durch die Mitte des Schließrohrs, sondern exzentrisch durch das Schließrohr. Die Durchgangsöffnung verläuft vorzugsweise gerade bzw. linear durch das Schließrohr. Es ist jedoch auch eine gekrümmt oder unter einem Winkel durch das Schließrohr verlaufende Durchgangsöffnung vorstellbar. Insbesondere stellt die Durchgangsöffnung eine Fluidverbindung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements her, vorzugsweise in dessen Bewegungsrichtung.
[0038] In der in FIG. 1A dargestellten Ausführungsform hat das Schließrohr die Form eines geraden Kreiszylinders mit zentral verlaufender Durchgangsöffnung 115. Ein solches Schließrohr ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar und kann in einer Rohrleitung mit kreisförmigem Innendurchmesser zum Einsatz kommen. Es sind jedoch auch Schließrohre mit ovalem oder gekrümmtem Umfang vorstellbar, die in einer entsprechend geformten Rohrleitung zum Einsatz kommen können. Ferner sind Schließrohre mit exzentrisch angeordneter Durchgangsöffnung und/oder mit einer Durchgangsöffnung vorstellbar, die keinen konstanten Durchmesser hat, bspw. mit sich verjüngender Durchgangsöffnung.
[0039] Das Absperrelement kann rund, oval, elliptisch, drei- oder mehreckig mit oder ohne abgerundete Kanten ausgebildet sein, bspw. als rundes, ovales, elliptisches oder eckiges Schließrohr. Alternativ oder zusätzlich kann das Absperrelement eine, zwei, drei oder mehr Durchgangsöffnungen aufweisen, die gerade und/oder schräg, zentral und/oder exzentrisch durch das Absperrelement verlaufen können. Das Schließrohr kann tonnenförmig ausgebildet sein, bspw. mit einer Durchgangsöffnung mit zumindest abschnittsweise oder vollständig konkav verlaufender Wand, um eine sich einstellende Balligkeit bei Druckbeaufschlagung auszugleichen.
[0040] Die zwei Dichtungen 112, 114 sind vorzugsweise außen an dem Absperrelement angeordnet und umlaufend dieses vollständig. In der Sperrstellung I wirken die Dichtungen dabei jeweils zwischen einer Außenwand des Absperrelements und einer Innenwand des Armaturengehäuses 201.
[0041] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Absperrelement 110 zwischen der Sperrstellung I, in der es den Strömungskanal 105 verschließt, und der Freigabestellung II, in der es den Strömungskanal 105 freigibt, in einer Bewegungsrichtung X beweglich. Zum Verstellen der Absperrarmatur von der in FIG. 1A gezeigten Sperrstellung I in die in FIG. 1B gezeigte Freigabestellung II wird das Absperrelement (insbesondere entlang eines linear verlaufenden Wegs) in der Bewegungsrichtung X bewegt. Zum Verstellen der Absperrarmatur von der in FIG. 1B gezeigten Freigabestellung II in die in FIG. 1A gezeigte Sperrstellung wird das Absperrelement (insbesondere entlang eines linear verlaufenden Wegs) in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Anders als bei Kugelhähnen oder anderen Ventilen mit einem verdrehbaren Ventilglied wird das Absperrelement also vorzugsweise nicht verdreht, sondern verschoben bzw. linear bewegt. Die Ausrichtung der Durchgangsöffnung 115 in der Sperrstellung I entspricht der Ausrichtung der Durchgangsöffnung in der Freigabestellung II, wenn das Absperrelement linear bewegt wird.
[0042] In FIG. 1A ist erkennbar, dass die Durchgangsöffnung 115 in der Sperrstellung I eine Fluidverbindung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements 110 in der Bewegungsrichtung X bereitstellt. Damit schließen sich an die beiden entgegengesetzten Enden des Absperrelements in der Bewegungsrichtung Innenvolumina des Armaturengehäuses an, in denen aufgrund der durch die Durchgangsöffnung hergestellten Fluidverbindung im Wesentlichen derselbe Druck herrscht. Das Absperrelement ist also in der Bewegungsrichtung nicht asymmetrisch belastet, wodurch eine Verschiebung des Absperrelements in der Bewegungsrichtung X ausgehend von der Sperrstellung I vereinfacht wird. Das Absperrelement wird insbesondere nicht asymmetrisch gegen einen Dichtsitz gepresst.
[0043] Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass der hohe Verschleiß bei herkömmlichen Schieber- oder Kugelventilen insbesondere durch eine asymmetrische Belastung des Schließkörpers bedingt ist. Erfindung s gemäß kann dagegen in der Sperrstellung I der Druck des Eingangs 101 (oder alternativ Abgangs) des Strömungskanals symmetrisch an beiden Seiten des Absperrelements 110 in der Bewegungsrichtung X anliegen.
[0044] Ferner kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Druck des Abgangs 102 (oder alternativ Eingangs) in der Sperrstellung I umlaufend außen an dem Absperrelement zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 anliegt. Es gibt dann keine Vorzugsrichtung, in der das Absperrelement gegen einen Dichtsitz gepresst würde. Vielmehr liegt der Druck des Abgangs 102 am gesamten Absperrelement umlaufend und vorzugsweise (rotations-) symmetrisch an, wobei insbesondere gleichzeitig das Absperrelement durch die Durchgangsöffnung jederzeit innen durch das Strömungsmedium (insbesondere gleichfalls symmetrisch) von dem Druck des Eingangs beaufschlagt ist.
[0045] Beispielsweise ist in der Sperrstellung das Schließrohr an der Außenseite zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 drucklos bzw. hat den Druck des Abgangs und ist an der Innenseite druckbeaufschlagt bzw. hat den Druck des Eingangs. Vorzugsweise wird das Schließrohr von den zwei Dichtungen derart umlaufen, dass die beiden Drücke symmetrisch am Schließrohr anliegen. Das Schließrohr schwebt also näherungsweise und wird nicht in eine Richtung gedrückt. Die Reibung der Dichtungen an der Innenwand des Armaturengehäuses ist dabei um ein Vielfaches geringer als der auf Dichtungen bei herkömmlichen Schieberarmaturen oder Kugelhähnen wirkende Druck. Hierdurch kann das Absperrelement, selbst wenn es hohe Drücke zwischen Eingang und Abgang abdichtet, unter Aufwendung einer geringen Betätigungskraft verstellt werden, und unterliegt einem geringen Verschleiß.
[0046]Die Durchgangsöffnung 115 kann sich in der Bewegungsrichtung X durch das Absperrelement 110 hindurch erstrecken und damit auf beiden Seiten des Absperrelements in der Bewegungsrichtung X denselben Druck bereitstellen. Beispielsweise stellt das Absperrelement 110 in der Sperrstellung I eine Fluidverbindung zwischen einem Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements 110 in der Freigabestellung und dem Eingang 101 des Strömungskanals her. In dem Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements und im Eingang des Strömungskanals herrscht dann in der Sperrstellung I derselbe Druck.
[0047] In einigen Ausführungsformen umlaufen die zwei Dichtungen 112, 114 das Absperrelement 110 beabstandet voneinander in der Bewegungsrichtung X in einem Abstand, der größer ist als der Durchmesser des Abgangs 102. Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen der ersten Dichtung 112 und der zweiten Dichtung 114 in der Bewegungsrichtung 5 cm oder mehr, 10 cm oder mehr, oder 20 cm oder mehr, in Abhängigkeit von dem Durchmesser der abzusperrenden Rohrleitung. Im Falle großer Rohrleitungen, bspw. zum Transport von Erdöl, in Wasserkraftwerken o. dgl., kann der Abstand zwischen den zwei Dichtungen 112, 144 auch größer sein, bspw. 1 m, 2 m oder mehr betragen. Es können auch mehr als zwei Dichtungen vorgesehen sein, um eine verbesserte Dichtigkeit zwischen dem Eingang und dem Abgang sicherzustellen. Die Dichtungen können als getrennte Dichtungselemente oder als ein integrales Dichtungselement bereitgestellt sein.
[0048] Die Dichtungen können bspw. jeweils in Form einer Ringdichtung, bspw. aus Elastomer, Polymer, Silikon oder Gummi, gebildet sein, die das Absperrelement 110 jeweils umlaufen, insbesondere daran befestigt sind. Beispielsweise sind die Dichtungen als O-Ringe, insbesondere als kreisförmige O-Ringe ausgebildet. Es können auch Dichtungen aus anderen Materialien zum Einsatz kommen, bspw. Metalldichtungen.
[0049] In einigen Ausführungsformen sind die Dichtungen außen an dem Absperrelements befestigt, bspw. in umlaufenden Nuten an einer Außenwand des Absperrelements aufgenommen und/oder stoffschlüssig an dem Absperrelement befestigt, bspw. durch Verkleben. In einigen Ausführungsformen sind die Dichtungen integral bzw. einteilig mit dem Absperrelement gebildet, bspw. in Form von umlaufenden Dichtvorsprüngen an dem Absperrelement.
[0050] Bspw. kann ein Absperrelement in Form eines metallischen oder polymeren Schließrohrs nach außen vorstehende Ringvorsprünge haben, die als Dichtungen dienen. Als besonders geeignet im Hinblick auf eine gute Dichtigkeit sowie im Hinblick auf eine gute Beweglichkeit zwischen Absperrelement und Armaturengehäuse haben sich ringförmige Polymerdichtungen erwiesen.
[0051] Die Dichtungen können jeweils zwischen einer Außenwand des Absperrelements 110 und einer Innenwand des Armaturengehäuses 201 wirken, und dichten in der Sperrstellung I den Eingang von dem Abgang ab.
[0052] Im Hinblick auf eine Erhöhung der Verschleißbeständigkeit des Absperrelements hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Durchgangsöffnung 115 des Absperrelements in der Sperrstellung I mit dem Eingang 101 des Fluidkanals in Fluidverbindung steht, und ein das Absperrelement 110 umlaufender Raumbereich zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 mit dem Abgang 102 des Fluidkanals in Fluidverbindung steht. Wie bereits erwähnt, können Eingang und Abgang des Strömungskanals grundsätzlich auch vertauscht angeordnet sein.
[0053]In der in FIG. 1A gezeigten Ausführungsform schließen der Eingang 101 und der Abgang 102 einen Winkel von 30° oder mehr, vorzugsweise 45° oder mehr, insbesondere etwa 90°, relativ zueinander ein. Insbesondere kann die Absperrarmatur 100 als Winkelhahn ausgebildet sein, der das Strömungsmedium entlang eines gekrümmten Strömungswegs, bspw. entlang einer 90°-Kurve führt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass das Absperrelement 110 entweder entlang der Verlaufsrichtung des Eingangs 101 oder entlang der Verlaufsrichtung des Abgangs 102 beweglich ist. Mit anderen Worten verläuft die Bewegungsrichtung X entweder in Richtung des Abgangs oder in Richtung des Eingangs.
[0054] In der in FIG. 1A gezeigten Ausführungsform entspricht die Bewegungsrichtung X der Erstreckungsrichtung des Eingangs 101. Das Absperrelement ist in diesem Fall zum Sperren des Strömungswegs ausgehend von dem Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements in der Freigabestellung II in Richtung des Eingangs 101 zum Eingang hin verschieblich, bis die Außenwand des Absperrelements den von dem Eingang 101 unter einem Winkel abgehenden Abgang 102 verdeckt und mittels der Dichtungen dicht vom Eingang abtrennt. Der Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements in der Freigabesteilung kann in diesem Fall als lineare Fortsetzung des Eingangs auf der anderen Seite des Abgangs ausgebildet sein.
[0055] In einigen Ausführungsformen kann das Armaturen gehäuse 201 eine im Wesentlichen T-förmige Rohrleitung ausbilden, wie sie beispielhaft in FIG. 1A dargestellt ist. Zwei unter einem Winkel von bspw. etwa 90° verlaufende Rohrstücke der T-förmigen Rohrleitung bilden in FIG. 1A den Eingang und den Abgang des Strömungskanals, und das dritte Rohrstück bildet den Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements in der Sperrstellung. Das Absperrelement kann als Schließrohr ausgebildet sein, das in dem Durchgangsrohr der T-förmigen Rohrleitung angeordnet ist und entlang des Durchgangsrohrs verschieblich ist. In der Sperrstellung ist das Schließrohr vor das abgehende Rohrstück der T-förmigen Rohrleitung geschoben und dichtet dieses gegenüber dem Durchgangsrohr ab. Eine derartige Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 1A und 1B dargestellt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das abgehende Rohrstück nicht notwendigerweise unter einem Winkel von 90° von dem Durchgangsrohr abzweigt, sondern dass auch andere Winkel möglich sind, bspw. 80° oder weniger, 60° oder weniger, oder 30° oder weniger und/oder 10° oder mehr.
[0056] Eine Absperrarmatur mit einem Armaturengehäuse 201, das eine T-förmige Rohrleitung ausbildet ist besonders einfach herstellbar und montierbar.
[0057] Das Armaturengehäuse 201 kann den Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements 110 in der Freigabesteilung II aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Armaturengehäuse 201 mit einer Kappe 220 verschlossen sein, die vorzugsweise abnehmbar ist, bspw. zur Wartung oder zum Austausch des Absperrelements 110. Die Kappe 220 kann an einem Rohrende des Armaturengehäuses 201 angebracht sein und dieses dicht verschließen. Bspw. ist die Kappe 220 an einem Rohrende angebracht, das den Aufnahmeraum 206 des Absperrelements 110 in der Freigabesteilung II ausbildet.
[0058] Die Kappe 220 kann ein Rohrende des Armaturengehäuses 201 verschließen, das entlang der Bewegungsrichtung X des Absperrelements verläuft, so dass das Absperrelement 110 auf die Kappe 220 zu und von der Kappe 220 weg beweglich ist. [0059] In einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar sind, ist das Armaturengehäuse 201 mit einer Kappe 220 verschlossen, durch die sich ein Antriebsteil zum Verstellen der Absperrarmatur zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung erstreckt. Beispielsweise erstreckt sich eine Achse eines Antriebs zum Verstellen des Absperrelements 110 durch die Kappe hindurch 220. In diesem Fall weist die Kappe 220 eine dichte Durchführung für das Antriebsteil auf.
[0060]In einigen Ausführungsformen ist das Absperrelement 110 mittels eines Betätigungselements 217, das außerhalb des Armaturengehäuses 201 angeordnet ist und mit dem Absperrelement 110 in Wirkverbindung steht, von der Sperrstellung in die Freigabestellung und umgekehrt verstellbar. Das Betätigungselement 217 kann bspw. ein Drehgriff sein. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist das Betätigungselement 217 von der Hand bedienbar. Ein händisch betätigbares Betätigungselement ist zweckmäßig, da zur Betätigung der erfindungs gemäßen Absperrarmatur typischerweise keine großen Kräfte erforderlich sind. Alternativ oder zusätzlich ist das Absperrelement bspw. mittels eines Motors beweglich. Alternativ oder zusätzlich ist das Absperrelement hydraulisch oder pneumatisch beweglich, bspw. durch zumindest einen Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder. Eine ferngesteuerte Betätigung und/oder eine Betätigung mittels einer bspw. programmierbaren Steuerung sind möglich. Alternativ oder zusätzlich ist das Absperrelement servogestützt beweglich. Es ist auch möglich, eine Bewegung des Absperrelements durch die Trägheit des Mediums durchzuführen oder zu unterstützen, das einen Druck auf das Absperrelement ausüben kann.
[0061] In einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar sind, weist die Absperrarmatur eine Drehantrieb mit einer außerhalb des Armaturengehäuses 201 vorstehenden Drehachse 210 zum Bewegen des Absperrelements 110 zwischen der Sperrstellung I und der Freigabestellung II durch Rotation der Drehachse 210 auf. Der Drehantrieb kann zur Umwandlung der Drehbewegung der Drehachse in die Verschiebebewegung des Absperrelements 110 entlang der Bewegungsrichtung X eingerichtet sein.
[0062] Beispielsweise ist der Drehantrieb als Spindeltrieb ausgebildet. In diesem Fall wirkt eine Gewindespindel des Drehantriebs mit dem Absperrelement derart zusammen, dass die Drehung der Gewindespindel in eine lineare Bewegung des Absperrelements umgesetzt wird. Die Gewindespindel kann in eine Gewindebohrung eingreifen, die an dem Absperrelement vorgesehen ist. Wenn das Absperrelement als Schließrohr ausgebildet ist, kann die Gewindebohrung an einem dem Strömungskanal abgewandten Ende des Schließrohrs vorgesehen sein, bspw. in einem dort angeordneten Verbindungselement wie etwa einer Halteplatte.
[0063] Die Drehachse 210 des Drehantriebs kann über eine dichtend ausgebildete Durchführung nach außen aus dem Armaturengehäuse 201 herausgeführt sein und ein Betätigungselement 217 wie etwa einen Drehgriff zur Betätigung aufweisen. Beispielsweise verläuft die Drehachse 210 durch eine Kappe 220, die an einem Ende des Armaturengehäuses angebracht sein kann und einen Innenraum des Armaturengehäuses verschließen kann. Ein derart ausgebildeter Drehantrieb ist besonders einfach herstellbar und in exakter Weise mit der Hand oder motorisch betätigbar.
[0064] Vorzugsweise verläuft die Drehachse 210 ausgehend von einem Ende des Absperrelements 110 über eine dichtend ausgebildete Durchführung nach außen aus dem Armaturengehäuse 201 heraus, während sich ausgehend von dem entgegengesetzten Ende des Absperrelements keine Achse durch das Armaturengehäuse hindurch erstreckt. Mit anderen Worten ist das Absperrelement einseitig, nicht jedoch beidseitig, mit einer aus dem Armaturengehäuse heraustretenden Achse wie etwa einer Spindel verbunden. Die Achse kann bspw. zumindest teilweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehen.
[0065] In einigen Ausführungsformen kann ein Lager (in FIG. 1A nicht dargestellt) vorgesehen sein, das zwischen einer ersten Anlagefläche des Drehantriebs und einer zweiten Anlagefläche des Armaturengehäuses wirkt. Das Lager kann zur Aufnahme von Axialkräften ausgebildet sein, die zwischen dem Drehantrieb bzw. dem Absperrelement und dem Armaturengehäuse 201 bzw. der Kappe 220 wirken können.
[0066] Beispielsweise ist das Lager zwischen einem an der Drehachse im Inneren des Armaturengehäuses angebrachten Absatz und einer Innenwand des Armaturengehäuses bzw. einer Innenwand der Kappe 220 angeordnet. Von dem Absperrelement in Bewegungsrichtung X ausgehende Axialkräfte werden dann reibungsarm über das Lager auf die Innenwand der Kappe übertragen.
[0067] In einigen Ausführungsformen ist das Lager als Kugellager ausgebildet.
[0068] Zur weiteren Erleichterung der Verstellung des Absperrelements zwischen der Sperrstellung I und der Freigabestellung II kann eine Axialführung zur Führung des Absperrelements 110 relativ zu dem Armaturengehäuse 201 in der Bewegungsrichtung X vorgesehen sein. Die Axialführung kann in Rohrleitungen mit kreisförmigem Querschnitt derart eingerichtet sein, dass sie eine Rotation des Absperrelements 110 um die eigene Achse relativ zu dem Armaturengehäuse 201 während einer Axialbewegung einschränkt oder vollständig unterbindet. Beispielsweise weist die Axialführung eine Nut in einer Innenwand des Armaturengehäuses auf, in die ein Vorsprung des Absperrelements während der Verstellung von der Sperrstellung in die Freigabestellung und umgekehrt eingreift. Alternativ weist die Axialführung einen in Bewegungsrichtung verlaufenden Stift auf, der in eine am Absperrelement vorgesehene Führung eingreift.
[0069] Bei einigen Ausführungsformen verläuft die Bewegungsrichtung X des Absperrelements 110 unter einem Winkel von etwa 90° zu dem Eingang 101 und/oder zu dem Ausgang 102 der Absperrarmatur. Bspw. verläuft in der Ausführungsform gemäß FIG. 1A die Bewegungsrichtung X des Absperrelements senkrecht zu dem Ausgang 102 (oder dem Eingang) der Absperrarmatur. In der Ausführungsform gemäß FIG. 4 verläuft die Bewegungsrichtung X des Absperrelements senkrecht sowohl zu dem Eingang 101 als auch zu dem Ausgang 102. Insbesondere kann das Armaturengehäuse 201 im Wesentlichen in der Form eines T-Stücks ausgebildet sein, das bspw. zumindest teilweise aus Metall und/oder aus Kunststoff ausgebildet sein kann. Insbesondere verläuft der Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements 110 in der Sperrstellung (der „Dom" der Armatur) im Wesentlichen senkrecht zu dem Eingang und/oder dem Ausgang der Armatur.
[0070] Bei einigen Ausführungsformen verläuft die Durchgangsöffnung 115 linear und auf geradem Weg in der Bewegungsrichtung X durch das Absperrelement. Insbesondere ist das Absperrelement im Wesentlichen als gerades Zylinderrohrstück ausgebildet. Dies vereinfacht die Herstellung und sorgt für einen schnellen und zuverlässigen Druckausgleich ohne Toträume im Inneren des Gehäuses.
[0071] Die lichte Weite der Durchgangsöffnung 115 beträgt bevorzugt über die gesamte Erstreckung der Durchgangsöffnung 115 in der Bewegungsrichtung X 1 mm2 oder mehr, insbesondere 5 mm2 oder mehr, oder sogar 1 cm2 oder mehr. Insbesondere ist die lichte Weite der Durchgangsöffnung 115 bevorzugt über deren gesamte Erstreckung in Bewegungsrichtung größer als 10%, insbesondere größer als 20%, oder sogar größer als 30% der Nennweite des Strömungskanals der Absperrarmatur oder der Querschnittsfläche des Aufnahmeraums 206 zur Aufnahme des Absperrelements in der Sperr Stellung. Durch eine große Durchgangsöffnung 115 wird die Bildung von Toträumen an den axialen Enden des Absperrelements verhindert. Es kann eine Armatur bereitgestellt werden, die auch zur Durchströmung von bspw. flüssigen Lebensmitteln verwendet werden kann.
[0072] Die Figuren 2A und 2B zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absperrarmatur 300. Die Absperrarmatur weist den von dem Eingang 101 zu dem Abgang 102 verlaufenden Strömungskanal 105 für das Strömungsmedium auf. Das Absperrelement 110 ist zwischen der Sperrstellung I, in der es den Strömungskanal 105 sperrt, und der Freigabestellung II, in der es den Strömungskanal 105 freigibt, in der Bewegungsrichtung X verschiebbar.
[0073] FIG. 2A zeigt die Absperrarmatur 300 in der Sperrstellung I, und FIG. 2B zeigt die Absperrarmatur in der Freigabestellung II. In der Sperrstellung I liegt der Abgang 102 des Strömungskanals 105 an einer äußeren Seitenwand des Absperrelements 110 zwischen den (mindestens) zwei Dichtungen 112, 114 und ist über die zwei Dichtungen 112, 114 gegenüber dem Eingang 101 abgedichtet. Die zwei Dichtungen 112, 114 umlaufen das Absperrelement 110. Die Absperrarmatur 300 kann beliebige weitere Merkmale der oben beschriebenen Absperrarmatur 100 aufweisen, die zur Vermeidung von Wiederholungen hier nicht erneut angeführt werden. Insbesondere sind der Eingang und der Abgang vertauschbar.
[0074] Analog zu der in FIG. 1A gezeigten Ausführungsform weist das Absperrelement 110 eine Durchgangsöffnung 115 für das Strömungsmedium auf, die insbesondere in der Sperrstellung I eine Fluidverbindung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements 110 in der Bewegungsrichtung X bereitstellt. Die Betätigung des Absperrelements 110 ausgehend von der Sperrstellung I wird durch diese symmetrische Druckbelastung des Absperrelements erleichtert. Ferner kann der Druck des Abgangs 102 bevorzugt rotationssymmetrisch bzgl. der Achse des Absperrelements an der Außenwand des Absperrelements zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 anliegen. Es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
[0075] An dem Eingang 101 kann das Strömungsmedium in der Sperrstellung I unter einem hohen Relativdruck relativ zu dem Abgang 102 und/oder relativ zu der Umgebung anliegen. Der Relativdruck kann bspw. 1 bar oder mehr, 5 bar oder mehr, 10 bar oder mehr, 20 bar oder mehr, oder sogar 100 bar oder mehr betragen, in Abhängigkeit von dem Rohrleistungs System, in dem die Absperrarmatur verwendet wird.
[0076] Im Unterschied zu der in FIG. 1A gezeigten Ausführungsform verläuft der Strömungskanal 105 im Wesentlichen linear zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 („Durchgangsbauweise"). Beispielsweise ist der durch das Absperrelement 110 verschließbare Strömungskanal 105 als gerade durchgehende Rohrleitung ausgebildet, insbesondere mit einem im Wesentlichen konstanten Kanalquerschnitt. Ein linear verlaufender Strömungskanal 105, der durch das Armaturengehäuse 201 ausgebildet wird, stellt in der Freigabesteilung II ein verringertes Hindernis für ein Reinigungs- oder Inspektionsgerät wie etwa einen Molch dar.
[0077] Insbesondere kann das Absperrelement 110 derart ausgebildet sein, dass es in der Freigabesteilung II den Innendurchmesser bzw. die lichte Weite des Strömungskanals kaum oder überhaupt nicht verändert oder verringert. Insbesondere greift in der Freigabesteilung das Absperrelement kaum oder überhaupt nicht in den Strömungskanal ein. Der durch das Armaturengehäuse 201 ausgebildete Strömungskanal 105 bildet in der Freigabesteilung, insbesondere wenn er linear verläuft, in diesem Fall kein Hindernis für ein Inspektionsgerät und ist besonders gut molchbar.
[0078] Beispielsweise verschießt das Absperrelement in der Sperrstellung I eine gerade Rohrleitung vollständig und gibt in der Freigabesteilung die gerade Rohrleitung vollständig frei, ohne in den Strömungskanal einzugreifen. Gemäß einer ersten Alternative ist das Absperrelement in der Freigabesteilung vollständig aus dem Strömungskanal herausbewegt. Gemäß einer zweiten Alternative, die in FIG. 2B dargestellt ist, weist das Absperrelement eine in Richtung des Strömungskanals verlaufende Kanalöffnung 301 auf, die in der Freigabesteilung II fluchtend bzw. im Wesentlichen deckungsgleich mit dem Strömungskanal 105 ist, so dass des Absperrelement 110 die lichte Weite des Strömungskanals kaum beeinträchtigt. In diesem Fall ist in der Freigabesteilung II ein erster Teil des Absperrelements auf einer ersten Seite des Strömungskanals angeordnet und ein zweiter Teil des Absperrelements auf einer zweiten, entgegengesetzten Seite des Strömungskanals angeordnet.
[0079]In einigen Ausführungsformen kann an dem Absperrelement 110 mindestens eine Leiteinrichtung, bspw. in Form eines Leitblechs oder mehrerer Leitbleche, angeordnet sein, die derart geformt ist, dass sie in der Freigabesteilung II das Strömungsmedium gemäß dem Verlauf des Strömungskanals lenkt. Die Leiteinrichtungen können dazu vorgesehen sein, in der Freigabestellung II ein Einströmen des Strömungsmediums in die Durchgangsöffnung 115 bzw. in einen quer zu dem Strömungskanal verlaufenden Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements zu verringern. In einigen Ausführungsformen kann zumindest eine Leiteinrichtung eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, durch die die Durchgangsöffnung 115 des Absperrelements in der Sperrstellung I verläuft.
[0080] Eine Leiteinrichtung 310 in Form eines Leitblechs mit Öffnungen 311 ist in FIG. 2A und FIG. 2B schematisch angedeutet.
[0081]In FIG. 2A ist gestrichelt dargestellt (siehe Bezugszeichen 315), dass die Durchgangsöffnung 115 des Absperrelements 110 in der Sperrstellung I eine Fluidverbindung zwischen dem Eingang 101 und den beiden Seiten des Absperrelements 110 in der Bewegungsrichtung X herstellt, während der Abgang 102 durch die zwei Dichtungen 112, 114 gegenüber dem Eingang 101 abgedichtet ist.
[0082] In einigen Ausführungsformen verläuft die Bewegungsrichtung X des Absperrelements 110 unter einem Winkel gegenüber der Erstreckungsrichtung des Eingangs 101 und/oder des Abgangs 102, bspw. einem Winkel von 30° oder mehr. Im Falle eines gerade durchgehenden Strömungskanals 105, wie er beispielhaft in FIG. 2A dargestellt ist, kann die Bewegungsrichtung X einen Winkel von 30° oder mehr, 45° oder mehr, 60° oder mehr oder etwa 90° zu dem Strömungskanal haben. In FIG. 2A beträgt der Winkel zwischen dem Strömungskanal 105 und der Bewegungsrichtung X zwischen 30° und 60°.
[0083] Das in FIG. 2A gezeigte Armaturen gehäuse 201 weist ein Schrägsitzrohr 305 auf, das unter einem Winkel mit dem Durchgangsrohr des linear verlaufenden Strömungskanals 105 verbunden ist, und in dem das Absperrelement 110 in der Bewegungsrichtung X beweglich gehalten ist.
[0084] In der Sperrstellung I ist das Absperrelement 110 derart in dem Schrägsitzrohr 305 angeordnet, dass es den Strömungskanal 105 verschließt. Dabei liegt der Abgang 102 zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 an, die das Absperrelement 110 umlaufen. [0085] Der Innendurchmesser des Schrägsitzrohrs 305 kann größer sein als der Innendurchmesser des Strömungskanals. Die Geometrie des Schrägsitzrohrs entspricht nicht notwendigerweise der Geometrie des Strömungskanals.
[0086] Die zwei Dichtungen 112, 114 wirken in der Sperrstellung I zwischen einer Außenwand des Absperrelements 110 und einer Innenwand des Schrägsitzrohrs 305 und dichten den Abgang 102 gegenüber dem Eingang 101 ab. Die erste Dichtung 112 dichtet dabei einen direkten Weg zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 ab, und die zweite Dichtung dichtet einen indirekten Weg zwischen dem Eingang und dem Abgang ab, der durch die Durchgangsöffnung 115 führen würde.
[0087] Das Schrägsitzrohr 305 kann an zumindest einem Ende mit einer optional abnehmbaren Kappe 220 verschlossen sein, die die Wartung und/oder den Austausch des Absperrelements ermöglicht. Die Kappe kann das Schrägsitzrohr 305 auch dauerhaft verschließen, bspw. an ein Ende des Schrägsitzrohrs angeschweißt sein.
[0088]Zur Bewegung des Absperrelements 110 entlang des Schrägsitzrohrs 305 in der Bewegungsrichtung X kann ein von außen betätigbarer Antrieb, bspw. ein Drehantrieb, insbesondere ein Spindelantrieb vorgesehen sein. Eine Drehachse des Drehantriebs kann durch eine Wand oder eine Kappe hindurch verlaufen, die ein Ende des Schrägsitzrohrs verschließt. Es kann ein Lager zwischen dem Drehantrieb und dem Schrägsitzrohr vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die hier nicht wiederholt werden.
[0089] FIG. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur 400 in der Freigabesteilung II, in der das Absperrelement 110 den Strömungskanal 105 freigibt. Der Grundaufbau der Absperrarmatur 400 entspricht dem Grundaufbau der Absperrarmatur 100 der FIG. 1A, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann.
[0090] In einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar sind, ist ein an einer Innenwand des Armaturengehäuses 201 vorgesehener Aufnahmeraum zur Verringerung oder Vermeidung eines Kontaktdrucks zwischen zumindest einer der zwei Dichtungen 112, 114 und der Innenwand des Armaturengehäuses 201 in der Freigabesteilung II vorgesehen. Der Aufnahmeraum kann als eine oder mehrere Vertiefungen 402 zur Aufnahme einer oder mehrerer Dichtungen in der Freigabestellung II vorgesehen sein. Bspw. weist die Innenwand des Armaturengehäuses 201 an denjenigen Positionen, an denen in der Freigabesteilung II jeweils eine der zwei Dichtungen 112, 114 angeordnet ist, jeweils eine umlaufende Vertiefung oder Nut zur Aufnahme jeweils einer Dichtung auf. Der Boden der Vertiefungen 402 kann bspw. gegenüber der daran angrenzenden Innenwand des Armaturengehäuses um 0,5 mm oder mehr, insbesondere 2 mm oder mehr vertieft sein, wobei die Tiefe der Vertiefungen von den Dimensionen der Dichtungen und des Absperrelements abhängt.
[0091] Bei der in FIG. 3 gezeigten Ausführungsform sind zwei in der Bewegungsrichtung X beabstandete Vertiefungen 402 vorgesehen, deren Abstand dem axialen Abstand zwischen der ersten Dichtung 112 und der zweiten Dichtung 114 entspricht. Die Vertiefungen 402 können bspw. jeweils in dem Aufnahmeraum 206 zur Aufnahme des Absperrelements in der Freigabesteilung an der Innenwand umlaufend vorgesehen sein.
[0092] Auf diese Weise kann ein„Festbacken" der Dichtungen an der Innenwand des Armaturengehäuses verringert oder vermieden werden, bspw. wenn sich die Absperrarmatur über einen längeren Zeitraum in der Freigabesteilung II befindet.
[0093] Gemäß einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist zumindest ein an dem Absperrelement 110 angeordnetes und mit diesem bewegliches Abstreifelement 404 zum Reinigen einer Dichtfläche an einer Innenwand des Armaturen gehäuses 201 vorgesehen. Das Abstreifelement 404 kann umlaufend an dem Absperrelement 110 vorgesehen sein, bspw. in Form eines Abstreifrings. In einigen Ausführungsformen ist mehr als ein Ab streif element an dem Absperrelement 110 vorgesehen, bspw. ein Abstreifelement pro Dichtung zum Reinigen derjenigen Dichtfläche, an der die jeweilige Dichtung in der Sperrstellung anliegt.
[0094] Das Abstreifelement 404 kann bspw. aus einem Kunststoff, insbesondere aus POM (Polyoxymethylen) gebildet sein.
[0095] Bei einem Verschieben des Absperrelements 110 ausgehend von der Freigabesteilung II in Richtung der Sperrstellung I kann das Abstreifelement 404 in der Bewegungsrichtung X vor zumindest einer der zwei Dichtungen 112, 114 herlaufen und dabei zumindest abschnittsweise umlaufend an der Innenwand des Armaturengehäuses 201 anliegen. Dabei kontaktiert das Abstreifelement 404 die Dichtfläche an der Innenwand des Armaturengehäuses 201 zeitlich vor der entsprechenden Dichtung und reinigt diese.
[0096] Beispielsweise reinigt das in FIG. 3 dargestellte Abstreifelement 404 diejenige Dichtfläche an der Innenwand des Eingangs 101, mit der die erste Dichtung 112 in der Sperrstellung I in Kontakt kommt. Diese Dichtfläche kann besonders anfällig für eine Verschmutzung sein, da sie am Strömungskanal liegt und regelmäßig mit dem strömenden Strömungsmedium in Kontakt kommen kann.
[0097] Gemäß einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, kann die Absperrarmatur eine Leiteinrichtung 406 aufweisen, die an dem Absperrelement 110 abgebracht sein kann. Die Leiteinrichtung 406 dient zum Lenken des Strömungsmediums gemäß dem Verlauf des Strömungskanals 105 in der Freigabestellung II.
[0098] Beispielsweise ist die Leiteinrichtung 406 als Leitblech, Leitplatte oder Leitkörper vorgesehen. Die Leiteinrichtung 406 kann eine oder mehrere Öffnungen 407 aufweisen, die einen Abschnitt der Durchgangsöffnung 115 durch das Absperrelement 110 bilden können. Die Öffnungen 407 stellen in der Ausführungsform der FIG. 3 eine Fluidverbindung zwischen dem Eingang 101 und einem zentralen Abschnitt der Durchgangsöffnung 115 her.
[0099]Die Leiteinrichtung 406 kann eine Krümmung des Strömungskanals 105, die durch das Armaturengehäuse 201 vorgegeben wird, nachbilden, so dass das Strömungsmedium entlang des Strömungskanals strömt und nicht oder kaum in die Durchgangsöffnung 115 einströmt. Insbesondere können die Öffnungen 407 in der Leiteinrichtung 406 eine kleinere (Gesamt-)fläche haben als ein zentraler Abschnitt der Durchgangsöffnung 115. Die Leiteinrichtung kann also eine lokale Verengung der Durchgangsöffnung in deren Anfangsbereich darstellen, um ein Einströmen des Strömungsmediums zu verringern.
[00100] FIG. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur 500. Die Absperrarmatur 500 ist in der Sperrstellung I dargestellt, in der das Absperrelement 110 den Strömungskanal sperrt. Im Hinblick auf den Verlauf des Strömungskanals entspricht diese Ausführungsform der in FIG. 2A gezeigten Absperrarmatur 300, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Die Absperrarmatur 500 kann einige oder alle der oben beschriebenen Merkmale in einer beliebigen Kombination aufweisen, die hier nicht wiederholt werden. Insbesondere kann ein im Wesentlichen linear von dem Eingang 101 zu dem Abgang 102 verlaufender Strömungskanal nach Art eines geraden Durchgangsrohrs vorgesehen sein.
[00101] Vorzugsweise greift das Absperrelement 110 in der Freigabesteilung nicht in den Strömungskanal ein und bildet somit in der Freigabesteilung kein Hindernis für eine Inspektionseinrichtung wie etwa einen Molch. Beispielsweise ist das Absperrelement 110 in der Freigabesteilung vollständig auf einer Seite des Strömungskanals angeordnet, bspw. oberhalb des Strömungskanals in der Ausführungsform der FIG. 4.
[00102] Ein Senkrechtrohr 505 (oder ein Schrägrohr), entlang dem das Absperrelement 110 beweglich ist, verläuft senkrecht (oder schräg) relativ zu dem Strömungskanal 105. Entlang des Senkrechtrohrs 505 ist das Absperrelement 110 zum Sperren des Strömungskanals in den Strömungskanal hinein bewegbar, bspw. unter einem Winkel von etwa 90° relativ zu dem Strömungskanal. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass anstelle des Senkrechtrohrs 505 ein Schrägrohr ähnlich zu der in FIG. 2A dargestellten Absperrarmatur vorgesehen sein kann, das unter einem Winkel von weniger als 90° relativ zu dem Strömungskanal verlaufen kann, bspw. einem Winkel von 30° oder mehr und 80° oder weniger.
[00103] Das Senkrechtrohr 505 bzw. Schrägrohr kann an zumindest einem Ende von einer Kappe 220 verschlossen sein, die abnehmbar an dem Senkrechtrohr 505 angebracht sein kann oder alternativ integral mit dem Senkrechtrohr verbunden sein kann. Die Kappe 220 kann das Senkrechtrohr 505 dicht verschließen. Ein Drehantrieb zum Bewegen des Absperrelements 110 kann sich durch die Kappe 220 hindurch erstrecken.
[00104] In einigen Ausführungsformen, die mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, wird das Absperrelement 110 von (mindestens) zwei Dichtungen 112, 114 umlaufen. In der Sperrstellung I liegt der Abgang 102 (oder alternativ der Eingang) zwischen den zwei Dichtungen 112, 114 an einer Außenwand des Absperrelements 110.
[00105] Zumindest eine der zwei Dichtungen 112, 114 kann das Absperrelement 110 schräg umlaufen. Insbesondere umläuft zumindest eine der zwei Dichtungen 112, 114 das Absperrelement 110 unter einem Winkel α relativ zu der Bewegungsrichtung X. Der Winkel α kann bspw. 20° oder mehr und/oder 70° oder weniger betragen. In einigen Ausführungsformen umlaufen beide Dichtungen das Absperrelement schräg bzw. unter einem Winkel, bspw. jeweils unter demselben Winkel oder unter unterschiedlichen Winkeln relativ zu der Bewegungsrichtung X.
[00106] Zumindest eine der zwei Dichtungen (die erste Dichtung 112 in FIG. 4) umläuft dabei das Absperrelement 110 in der Sperrstellung I derart schräg, dass eine erste Seite 501 der ersten Dichtung 112 auf einer ersten Seite des Strömungskanals an der Innenwand des Senkrechtrohrs 505 anliegt, und eine zweite Seite 502 der ersten Dichtung 112 auf einer entgegengesetzten zweiten Seite des Strömungskanals an der Innenwand des Senkrechtrohrs 505 anliegt. Die Abmessung einer Projektion der ersten Dichtung 112 auf die Bewegungsrichtung X ist dabei größer oder gleich einem Innendurchmesser des Strömungskanals. Durch den schrägen Verlauf der ersten Dichtung 112 wird in der Sperrstellung I der direkte Weg zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 abgedichtet. Die zweite Dichtung 114 dichtet einen indirekten Weg zwischen dem Eingang 101 und dem Abgang 102 ab, der durch die Durchgangsöffnung 115 hindurch verlaufen würde.
[00107] Folglich wird gemäß einigen Ausführungsformen eine Absperrarmatur 500 bereitgestellt, deren Armaturengehäuse 201 eine gerade Rohrleitung als Strömungskanal aufweist, die mit einem senkrecht zu dem Verlauf der geraden Rohrleitung beweglichen Absperrelement abgesperrt werden kann. Der Druck des Eingangs 101 kann in der Durchgangsöffnung des Absperrelements anliegen, und der Druck des Abgangs 102 kann an einem das Absperrelement umlaufenden Raumbereich zwischen zwei Dichtungen anliegen, von denen zumindest eine Dichtung einen schrägen Verlauf relativ zu der Achse des Absperrelements hat.
[00108] Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass auch andere Winkel zwischen dem Durchgangsrohr und dem Schrägrohr bzw. andere Winkel zwischen den Dichtungen und der Erstreckungsrichtung des Schrägrohrs möglich sind.
[00109] FIG. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Absperrarmatur 600 in der Sperrstellung I.
[00110] Die Absperrarmatur 600 kann zum Anbringen eines Schleusenelements (nicht dargestellt) eingerichtet sein und eine Aufnahme für das Schleusenelement aufweisen. Bei angebrachtem Schleusenelement kann das Absperrelement 110 bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal 115 aus dem Armaturengehäuse entnommen und/oder in das Armaturengehäuse eingebracht werden, beispielsweise zur Wartung, Reparatur oder zum Austausch. Eine Wartungsmöglichkeit bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal, insbesondere bei entlang des Strömungskanals strömendem Strömungsmedium, hat den Vorteil, dass der Strömungskanal nicht anderweitig abgesperrt werden muss, so dass eine Reparatur oder ein Austausch des Absperrelements schnell und problemlos durchführbar sind.
[00111] Das Armaturengehäuse kann einen sich in der Bewegungsrichtung X erstreckenden Kanalbereich 605 aufweisen, bspw. ein Senkrecht- oder Schrägrohr, in dem das Absperrelement 110 aufgenommen ist und entlang dem das Absperrelement zwischen der Sperrstellung I und der Freigabestellung II beweglich ist. In einigen Ausführungsformen ist ein Ende 606 des Kanalbereichs 605 mit einer Kappe 610 verschlossen. Zur Entnahme des Absperrelements 110 kann die Kappe 610 von dem Ende 606 des Kanalbereichs 605 abnehmbar sein.
[00112] In einigen Ausführungsformen ist die Kappe 610 eine innen in dem Kanalende angebrachte Kappe mit Außengewinde.
[00113] An dem Ende 606 des Kanalbereichs 605 kann ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Schleusenelements vorgesehen sein. Beispielsweise weist der Befestigungsabschnitt mehrere Befestigungselemente wie etwa Sacklochbohrungen 607 auf, die bspw. die Kappe 610 ringförmig umlaufend an dem Ende 606 angeordnet sein können. Über die Sacklochbohrungen 607 kann das Schleusenelement dichtend aufgeschraubt werden. Ein Innenvolumen des Schleusenelements kann mit dem Inneren des Kanalbereichs 605 fluchten. Das Schleusenelement ermöglicht den Austausch des Absperrelements unter Druck im Armaturengehäuse.
[00114] Zur Entnahme des Absperrelements kann das Absperrelement in die Öffnungsstellung bewegt werden, und das Schleusenelement kann an dem Ende 606 des Kanalbereichs 605 angebracht werden. Das Schleusenelement umfasst ein bspw. rohrförmiges Innenvolumen zur Aufnahme des Absperrelements, ein erstes verschließbares Ende zum Anbringen an dem Kanalbereich 605 und ein zweites verschließbares Ende. [00115] Das zweite Ende des Schleusenelements wird verschlossen und das Absperrelement wird über das erste Ende ausgehend von dem Armaturengehäuse in der Bewegungsrichtung X in das Innenvolumen des Schleusenelements hineinbewegt. Das Innenvolumen des Schleusenelements ist druckbeaufschlagt. Anschließend wird das erste Ende des Schleusenelements verschlossen. Das zweite Ende des Schleusenelements kann nun geöffnet und das Absperrelement entnommen werden, da keine Fluidverbindung mehr zwischen dem Inneren des Armaturengehäuses und dem Innenvolumen des Schleusenelements besteht.
[00116] Die erfindungsgemäße Absperrarmatur eignet sich besonders für die Verwendung in Kombination mit einem Schleusenelement, da eine Entnahme des Absperrelements in axialer Flucht zwischen dem Kanalbereich und dem Schleusenelement in der Bewegungsrichtung X des Absperrelements möglich ist.
[00117] Das Einbringen eines Absperrelements in den Kanalbereich, bspw. nach erfolgter Reparatur oder Austausch, mittels des Schleusenelements kann in umgekehrter Weise erfolgen.
[00118] Die Absperrarmatur 600 kann im Übrigen einer der oben beschriebenen Absperrarmaturen entsprechen oder eine beliebige Kombination der oben beschriebenen Merkmale aufweisen, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Beispielhaft entspricht die Absperrarmatur 600 im Wesentlichen der in FIG. 4 gezeigten Absperrarmatur mit Senkrechtrohr.
[00119] Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Ventilanordnung, die folgendes aufweist: eine Absperrarmatur gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen und ein Schleusenelement, das zum Anbringen an der Absperrarmatur zur Entnahme des Absperrelements bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal eingerichtet ist.
[00120] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betätigen einer Absperrarmatur, insbesondere einer hierin beschriebenen Absperrarmatur 100, 300, 400, 500 beschrieben. Die Absperrarmatur umfasst einen von einem Eingang 101 zu einem Abgang 102 verlaufenden Strömungskanal 105 für ein Strömungsmedium und ein Absperrelement zum vorzugsweise dichtenden Sperren des Strömungskanals 105. [00121] Das Verfahren umfasst das Verschieben des Absperrelements 110 in einer Bewegungsrichtung X zwischen einer Sperrstellung I, in der das Absperrelement den Strömungskanal sperrt, und einer Freigabestellung II, in der das Absperrelement den Strömungskanal freigibt, während eine sich durch das Absperrelement erstreckende Durchgangsöffnung 115 eine Fluidverbindung für das Strömungsmedium zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements 110 in der Bewegungsrichtung X herstellt. Insbesondere ist die Fluidverbindung während des gesamten Verschiebevorgangs hergestellt.
[00122] Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung nochmals kurz zusammengefasst:
[00123] Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Absperrarmatur zu konstruieren, die auch bei hohen Drücken von Hand zu bedienen ist. Ein Ziel ist es, die Differenzkräfte auf den Schließkörper zu reduzieren oder zu eliminieren. Die Reibung an den Dichtelementen ist niedriger, was die Armatur haltbarer macht und somit Kosten reduziert.
[00124] Beansprucht ist eine Absperrarmatur mit einem zylinderförmigen Rohr als Absperrelement (Schließrohr) für eine Rohrleitung mit flüssigen oder gasförmigen Stoffen. Dabei sind umlaufend um das Schließrohr zwei oder mehr umlaufende Dichtungen angebracht. Zwischen den Dichtungen liegt der Ein- oder Abgang der Armatur.
[00125] Erfindungsgemäß wird das Problem der Reibung zwischen dem Schließkörper und dem Dichtelement dadurch gelöst, dass der Druck am gesamten Schließelement nicht wie bisher üblich asymmetrisch, sondern symmetrisch anliegt. Als Schließkörper wird daher keine Kugel oder Platte verwendet sondern ein koaxial ins Medienrohr eingebrachtes Schließrohr. Dieses ist in jeder Position innen immer vom Medium beaufschlagt. Die Abdichtung dieses Schließrohres von seiner Innen- auf die Außenseite, findet vorzugsweise an seinen Rohrenden mittels umlaufender Dichtelemente statt.
[00126] Wird das Schließrohr in seinem Medienrohr vor den Abgang geschoben, der dann zwischen den Dichtelementen sitzt, so ist das Rohr auf der Außenseite zwischen den Dichtungen drucklos bzw. hat den Druck des abströmenden Rohres. Auf der Innenseite ist es druckbeaufschlagt. Beide Drücke liegen symmetrisch am Schließrohr an. Das Schließrohr schwebt näherungsweise und wird nicht in eine Richtung gedrückt. Der Differenzdruck belastet aber die ringförmigen Dichtelemente des Schließrohres und erhöht dadurch die Reibung beim Bewegen des Schließrohres proportional zum Druck. Diese Reibung ist jedoch um ein Vielfaches geringer als bei herkömmlichen Armaturen. Da es sich beim Gehäuse ebenfalls um ein Rohr handelt, kann das Gehäuserohr so ausgeführt werden, dass dieses an der Stirnseite zu öffnen ist. Dadurch kann das Schließrohr zur Revision entnommen werden, wie der Hubkolben aus seinem Zylinder beim Verbrennungsmotor.
[00127] FIG. 1A zeigt einen Coax-Hahn in Eckbauweise.
[00128] Das Gehäuse ist ein T-Stück. Ein Ende des Durchgangrohrs kann mit einer Kappe verschlossen sein. Im Durchgangsrohr kann das Schließrohr sitzen. Dieses kann über einer Antriebswelle mit einem Bedienelement verbunden sein. Die Antriebswelle kann zur Kappe hin mit einem oder mehreren Elastomeren hermetisch abgedichtet sein. Das Schließrohr kann zum T-Stück-Inneren / Durchgangsrohr an beiden Enden gleichfalls abgedichtet sein. In FIG. 1A befindet sich das Schließrohr in der Sperrstellung oder Geschlossenenstellung. Die Armatur ist in beiden Richtungen gleichermaßen dicht. Dabei befindet sich das Schließrohr unabhängig vom Druck immer in einem „Schwebezustand", d.h. es wird nicht wie die Schließköper herkömmlicher Absperrarmaturen vom Mediendruck in eine Richtung gepresst, da er am Schließrohr rotations symmetrisch anliegt. Dadurch kann das Schließrohr - druckunabhängig - jederzeit von Hand bewegt werden.
[00129] Wird das Schließrohr über das Bedienelement und die Antriebswelle nach rechts bewegt bis zu dessen Anschlag, kann das Medium in beide Richtungen fließen, wie in FIG. 1B dargestellt ist.
[00130] FIG. 6 zeigt einen Coax-Hahn 700 in Durchgangsbauweise. An einem Schrägsitzrohr-Gehäuse ist das Medienrohr beidseitig verbunden. Ansonsten verhalten sich die Bauteile entsprechend FIG. 1A. BEZUGSZEICHNELISTE
Absperr armatur
Eingang
Abgang
Strömungskanal
Absperrelement
4 zwei Dichtungen
erste Dichtung
zweite Dichtung
Durchgangsöffnung
Armaturengehäuse
Aufnahmeraum zur Aufnahme des Absperrelements
Drehachse
Spindeltrieb
Betätigungselement
Kappe
Absperrarmatur
Kanalöffnung
Schrägsitzrohr
Leiteinrichtung
Öffnung
Fluidverbindung
Ab sperr armatur
Vertiefung
Ab streif element
Leiteinrichtung
Öffnung
Absperr armatur
erste Seite der Dichtung
zweite Seite der Dichtung
Senkrechtrohr
Ab sperr armatur
Kanalbereich
Ende des Kanalbereichs 607 Sacklochbohrungen
610 Kappe
700 Koax-Hahn bzw. Absperrarmatur
I Sperrstellung
II Freigabestellung
X Bewegungsrichtung
α Winkel

Claims

ANSPRÜCHE
1. Absperrarmatur mit einem eine Durchgangsöffnung (115) aufweisenden Absperrelement (110) für eine Rohrleitung, wobei umlaufend um das Absperrelement (110) zwei umlaufende Dichtungen (112, 114) angebracht sind und wobei der Abgang (102) oder der Eingang (101) der Absperrarmatur (100) zwischen den zwei umlaufenden Dichtungen (112, 114) liegt.
2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, wobei das die Durchgangsöffnung (115) aufweisende Absperrelement (110) ein Schließrohr, insbesondere ein zylinderförmiges Rohr wie etwa ein kreiszylinderförmiges Rohr ist.
3. Absperrarmatur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Absperrarmatur einen von dem Eingang (101) zu dem Abgang (102) verlaufenden Strömungskanal (105) für ein Strömungsmedium aufweist, wobei das Absperrelement (110) zwischen einer Sperrstellung (I), in der es den Strömungskanal (105) sperrt, und einer Freigabestellung (II), in der es den Strömungskanal (105) freigibt, in einer Bewegungsrichtung (X) verschiebbar ist, und wobei in der Sperrstellung (I) der Abgang (102), oder alternativ der Eingang, des Strömungskanals (105) an einer äußeren Seitenwand des Absperrelements (110) zwischen den zwei umlaufenden Dichtungen (112, 114) liegt und über die zwei umlaufenden Dichtungen (112, 114) gegenüber dem Eingang (101), oder alternativ dem Abgang, abgedichtet ist.
4. Absperrarmatur (100), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: ein Armaturengehäuse (201), das einen von einem Eingang (101) zu einem Abgang (102) verlaufenden Strömungskanal (105) für ein Strömungsmedium ausbildet; und ein Absperrelement (110), wobei das Absperrelement (110) zwischen einer Sperrstellung (I), in der es den Strömungskanal (105) für das Strömungsmedium sperrt, und einer Freigabestellung (II), in der es den Strömungskanal (105) für das Strömungsmedium freigibt, in einer Bewegungsrichtung (X) verschiebbar ist, wobei das Absperrelement (110) eine Durchgangsöffnung (115) für das Strömungsmedium aufweist, die eine Fluidverbindung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements (110) in der Bewegungsrichtung (X) bereitstellt.
5. Absperrarmatur nach Anspruch 3 oder 4, wobei sich die Durchgangsöffnung (115) in der Bewegungsrichtung (X) durch das Absperrelement (110) hindurch erstreckt und in der Sperrstellung (I) eine Fluidverbindung zwischen einem Aufnahmeraum (206) zur Aufnahme des Absperrelements und dem Eingang (101), oder alternativ dem Abgang (102), des Strömungskanals bereitstellt.
6. Absperrarmatur nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Absperrelement (110) von zwei Dichtungen (112, 114) umlaufen wird, die in der Sperrstellung (I) jeweils zwischen einer Außenwand des Absperrelements (110) und einer Innenwand des Armaturengehäuses (201) wirken und den Eingang (101) von dem Abgang (102) abdichten.
7. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Sperrstellung (I) die Durchgangsöffnung (115) des Absperrelements mit dem Eingang (101) des Fluidkanals in Fluidverbindung steht, und/oder ein das Absperrelement (110) umlaufender Raumbereich zwischen den zwei Dichtungen (112, 114) mit dem Abgang (102) des Fluidkanals in Fluidverbindung steht, oder umgekehrt.
8. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine an einer Innenwand des Armaturengehäuses (201) vorgesehene Vertiefung (402) zur Verringerung oder Vermeidung eines Kontaktdrucks zwischen zumindest einer der zwei Dichtungen (112, 114) und der Innenwand des Armaturengehäuses (201) in der Freigabestellung (II).
9. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein an dem Absperrelement (110) angeordnetes und mit diesem bewegliches Abstreifelement (404) zum Reinigen einer Dichtfläche an einer Innenwand des Armaturengehäuses (201).
10. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb, insbesondere einen Spindeltrieb (212), mit einer außerhalb des Armaturengehäuses (201) vorstehenden Drehachse (210) zum Bewegen des Absperrelements (110) zwischen der Sperrstellung (I) und der Freigabestellung (II) durch Rotation der Drehachse (210).
11. Absperrarmatur nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein zwischen einer ersten Anlagefläche des Drehantriebs und einer zweiten Anlagefläche des Armaturengehäuses wirkendes Lager, insbesondere Kugellager.
12. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Axialführung zur Führung des Absperrelements (110) relativ zu dem Armaturen gehäuse (201) in der Bewegungsrichtung (X), insbesondere aufweisend eine Stiftführung oder eine Nutführung.
13. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an dem Absperrelement (110) angebrachte Leiteinrichtung (406) insbesondere in Form eines Leitblechs, zum Lenken des Strömungsmediums vorbei an dem Absperrelement (110) gemäß dem Verlauf des Strömungskanals (105) in der Freigabestellung (II).
14. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Eingang (101) und der Abgang (102) einen Winkel von 45° oder mehr, insbesondere etwa 90°, relativ zueinander einschließen, und wobei die Bewegungsrichtung (X) des Absperrelements (110) entlang des Eingangs (101), oder alternativ entlang des Abgangs, verläuft, insbesondere wobei das Armaturengehäuse (201) eine T-förmige Rohrleitung ausbildet.
15. Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strömungskanal (105) im Wesentlichen linear zwischen dem Eingang (101) und dem Abgang (102) verläuft, und wobei die Bewegungsrichtung (X) des Absperrelements (110) unter einem Winkel von 30° oder mehr, insbesondere etwa senkrecht zu dem Strömungskanal (105) verläuft.
16. Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absperrelement (110) von zwei Dichtungen (112, 114) umlaufen wird, wobei zumindest eine der zwei Dichtungen (112, 114) das Absperrelement (110) unter einem Winkel von 20° oder mehr und/oder 70° oder weniger relativ zu der Bewegungsrichtung (X) umläuft.
17. Ventilanordnung, umfassend eine Absperrarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche und ein Schleusenelement, das zum Anbringen an der Absperrarmatur zur Entnahme des Absperrelements bei druckbeaufschlagtem Strömungskanal eingerichtet ist.
18. Verfahren zum Betätigen einer Absperrarmatur, insbesondere einer Absperrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Absperrarmatur einen von einem Eingang (101) zu einem Abgang (102) verlaufenden Strömungskanal (105) für ein Strömungsmedium und ein Absperrelement (110) zum Sperren des Strömungskanals (105) aufweist, umfassend:
Verschieben des Absperrelements (110) in einer Bewegungsrichtung (X) zwischen einer Sperrstellung (I), in der das Absperrelement den Strömungskanal sperrt, und einer Freigabestellung (II), in der das Absperrelement den Strömungskanal freigibt, während eine sich durch das Absperrelement erstreckende Durchgangsöffnung (115) eine Fluidverbindung für das Strömungsmedium zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Absperrelements (110) in der Bewegungsrichtung (X) herstellt.
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