DE102017117904A1 - Ventilkörper für ein Schrägsitzventil - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Ventilkörper (2) für ein Schrägsitzventil vorgeschlagen. Der Ventilkörper (2) umfasst: einen Kanal (4), welcher zwei Anschlüsse (6,8) miteinander verbindet, einen Ventilsitz (18), und eine Kammer (12) zur Anordnung eines Absperrkörpers, wobei die Kammer (12) entlang einer Zustellachse (14) schräg in den Kanal (4) hineinführt, und wobei ein zur Zustellachse (14) lotrechter Durchmesser (D_12) der Kammer (12) in eine von dem Ventilsitz (18) abgewandte Richtung zumindest abschnittsweise stetig zunimmt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Ventilkörper für ein Schrägsitzventil.
- Schrägsitzventile sind allgemein bekannt. Ein Absperrkörper wird zum Verschließen des Schrägsitzventils entlang einer Zustellachse auf einen Ventilsitz gedrückt. Der Ventilsitz ragt in einen Kanal hinein. Beispielhaft wird auf die
DE 10 2013 215 266 A1 verwiesen. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, einen höheren Durchfluss zu erzielen.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen Ventilkörper nach dem Anspruch 1 gelöst.
- Es wird ein Ventilkörper für ein Schrägsitzventil vorgeschlagen. Der Ventilkörper umfasst: einen Kanal, welcher zwei Anschlüsse miteinander verbindet, einen Ventilsitz, und eine Kammer zur Anordnung eines Absperrkörpers, wobei die Kammer entlang einer Zustellachse schräg in den Kanal hineinführt, und wobei ein zur Zustellachse lotrechter Durchmesser der Kammer in eine von dem Ventilsitz abgewandte Richtung zumindest abschnittsweise stetig zunimmt.
- Die vorgeschlagene Durchmesserzunahme der Kammer ermöglicht einen gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Schrägsitzventil einen bis zu 30 % größeren Volumenstrom durch den Kanal. Der Absperrkörper taucht in die Kammer ein, um das Schrägsitzventil zu öffnen. Die Durchmesserzunahme der Kammer sorgt im geöffneten Zustand des Schrägsitzventils dafür, dass der Absperrkörper mit der Kammer einen Raum einschließt, welcher die Umströmung des Absperrkörpers verbessert und damit den möglichen Volumenstrom vergrößert. Darüber hinaus wird ein Hubweg des Absperrkörpers reduziert, was sich vorteilhaft auf die Ausbildung des Antriebs und auf die Größe des Ventils auswirkt. Durch die vorgeschlagene Durchmesserzunahme werden weitergehend Schmutzbereiche, in denen sich Schmutz/Fluide ungewollt anlagern können, reduziert bzw. verhindert.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilsitz eine sich kegelstumpfförmig zur Mitte der Kammer hin öffnende Fläche umfasst. Vorteilhaft öffnet sich der Ventilsitz in Richtung der Kammer und bildet somit einen Übergang von dem Kanal zu der Kammer. Ein im Querschnitt runder Sitzbereich des Absperrkörpers kann dadurch vorteilhaft eine weichdichtende Sitzdichtung bereitstellen.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilsitz in eine gedachte Verlängerung des Kanals, welche durch die Kammer führt, nicht hineinragt. Vorteilhaft kann der Ventilkörper dadurch in beide Richtungen leerlaufen, was die Abreinigbarkeit verbessert.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilkörper einen Befestigungsabschnitt für einen radial äußeren Bereich eines Membranabschnitts des Absperrkörpers umfasst, und wobei die Kammer ausgehend von der Zunahme des Durchmessers zumindest abschnittsweise eine stetige Abnahme des zur Zustellachse lotrechten Durchmessers in Richtung des Befestigungsabschnitts umfasst. Die stetige Abnahme des Durchmessers sorgt dafür, dass das Fluid im geöffneten Zustand keine Kanten umströmen muss und zu dem Membranabschnitt geleitet wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich ein größter und zur Zustellachse lotrechter Durchmesser der Kammer in einem Mittenbereich der Kammer befindet. Hierdurch wird ein dem Kanal abgewandter Raum freigegeben, welcher im zur Zustellachse lotrechten freigegebenen Querschnitt keine Sprünge aufweist. Dies verbessert die Umströmung des Absperrkörpers.
- Des Weiteren wird ein Schrägsitzventil mit einem Ventilkörper nach einem der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Das Schrägsitzventil umfasst: den Absperrkörper; eine Ventilspindel, an der der Absperrkörper befestigt ist; und einen Antrieb, der die Ventilspindel und damit den Absperrkörper entlang der Zustellachse zu einem Öffnen oder Schließen des Kanals bewegt.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schrägsitzventils zeichnet sich dadurch aus, dass ein distaler Sitzabschnitt des Absperrkörpers einen abgerundeten Querschnitt aufweist. Damit wird eine weichdichtende Sitzdichtung bereitgestellt.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schrägsitzventils zeichnet sich dadurch aus, dass ein Außenquerschnitt des Absperrkörpers in Richtung des Antriebs zumindest abschnittsweise stetig abnimmt. Hierdurch wird im geöffneten Zustand des Schrägsitzventils der vorgenannte Raum zwischen Absperrkörper und Kammer freigegeben. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schrägsitzventils zeichnet sich dadurch aus, dass der Absperrkörper in Richtung des Antriebs einen Membranabschnitt aufweist, wobei ein radial äußerer Bereich des Membranabschnitts zu dem Ventilkörper festgelegt ist. Hierdurch wird eine Bewegung des Absperrkörpers ermöglicht und gleichzeitig stellt der Membranabschnitt eine Trennung zwischen fluidführendem und nicht-fluidführendem Bereich sicher.
- Eine vorteilhafte Ausführungsform des Schrägsitzventils zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb und der Absperrkörper derart aufeinander abgestimmt sind, sodass der Absperrkörper sich in einer den Kanal öffnenden Endposition mit seinem größten Außendurchmesser in dem Mittenbereich der Kammer befindet. Hierdurch wird vorteilhaft der Raum zwischen dem Absperrkörper und der Kammer freigegeben, welcher die verbesserte Umströmung des Absperrkörpers ermöglicht.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt eines Ventilkörpers; und -
2-4 einen schematischen Schnitt eines Schrägsitzventils. -
1 zeigt in einem schematischen Schnitt einen Ventilkörper2 . Der Ventilkörper2 ist ohne Zwischenstück, ohne Antrieb und ohne Absperrkörper gezeigt. Der Ventilkörper2 umfasst einen Kanal4 , der zwei Anschlüsse6 und8 miteinander verbindet. Der Kanal4 erstreckt sich entlang einer Längsachse10 und ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Längsachse10 aufgebaut. Selbstverständlich kann der Kanal4 auch abweichend von der Längsachse10 ausgestaltet sein. - Eine Kammer
12 ragt schräg von dem Kanal4 ab und ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Zustellachse14 aufgebaut. Die Zustellachse14 und die Längsachse10 schließen einen Winkel20 ein, welcher in einem Bereich von 50° ± 10° liegt. Eine Öffnung16 führt in die Kammer12 und zu einem Ventilsitz18 . Der Ventilsitz18 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Zustellachse14 und öffnet sich in Richtung der Öffnung16 . Insbesondere ist der Ventilsitz18 kegelstumpfförmig ausgebildet. Im gezeigten Schnitt fällt der Ventilsitz18 mit einer unteren Kante22 des Kanals4 zusammen. Auf der der Kante22 gegenüberliegenden Seite des Kanals4 ist der Ventilsitz18 außerhalb einer gedachten Verlängerung24 des Kanals4 angeordnet. In Richtung des Anschlusses6 geht die Kammer12 also über den Ventilsitz18 in den Kanal4 über. Des Weiteren ragt der Ventilsitz18 in die gedachte Verlängerung24 des Kanals4 , welche durch die Kammer12 führt, nicht hinein. In einer weiteren Ausführungsform ragt der Ventilsitz18 in den Kanal4 hinein, wobei der Ventilsitz maximal 10% des Durchmessers des Kanals4 einnimmt. - Die Kammer
12 endet in einem Befestigungsabschnitt26 für einen radial äußeren Bereich eines Membranabschnitts des Absperrkörpers. Der Befestigungsabschnitt26 umfasst eine kreisringförmige Auflagefläche für den radial äußeren Bereich des Membranabschnitts, der zur Verklemmung des radial äußeren Bereichs dient. Die Kammer12 mündet auf der dem Befestigungsabschnitt26 gegenüberliegenden Seite in den Ventilsitz18 . Zwischen dem Ventilsitz18 und dem Befestigungsabschnitt26 weist die Kammer12 eine LängserstreckungL_12 auf. Ein Mittenbereich28 erstreckt sich in etwa über die Hälfte der LängserstreckungL_12 . Ein distaler Bereich30 ist hin zu dem Ventilsitz18 angeordnet und umfasst in etwa ein Viertel der LängserstreckungL_12 . Ein distaler, der Öffnung16 zugewandter Bereich32 umfasst in etwa ein Viertel der LängserstreckungL_12 . - Die Kammer
12 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Zustellachse14 und geht entlang einer Kante34 in den Kanal4 über. Die rotationssymmetrische Ausbildung der Kammer12 ist durch die gestrichelte Linie36 angedeutet. Ein DurchmesserD_12 der Kammer12 steht lotrecht zur Zustellachse14 , also beispielsweise auch lotrecht zur Zeichenebene und lotrecht zur Zustellachse14 . Der zur Zustellachse14 lotrechte DurchmesserD_12 nimmt ausgehend von dem Ventilsitz18 in Richtung der Öffnung16 bis zu einem maximalen DurchmesserD_12_max stetig zu. Ausgehend von dem maximalen DurchmesserD_12_max nimmt der zur Zustellachse14 lotrechte DurchmesserD_12 in Richtung der Öffnung16 zumindest abschnittsweise stetig ab. Zu dem Ventilsitz18 hin verjüngt sich die Kammer12 . Zu der Öffnung16 hin verjüngt sich die Kammer12 . Somit ist die Innenkontur der Kammer12 im Wesentlichen Tonnen-förmig ausgebildet. -
2 zeigt in einem schematischen Schnitt das Schrägsitzventil40 in einer geöffneten Position. Das Schrägsitzventil40 umfasst den Ventilkörper2 , ein an dem Ventilkörper2 angeordnetes Zwischenstück42 und einen Antrieb44 . Der Antrieb44 ist vorliegend als Handantrieb ausgeführt, kann selbstverständlich aber auch als motorisierter Antrieb, beispielsweise mit einem Druckluftantrieb ausgestattet sein. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist das Zwischenstück42 nicht vorhanden und der Antrieb44 direkt mit dem Ventilkörper2 verbunden. - In die Kammer
12 ist der Absperrkörper50 eingebracht. Der radial äußere Bereich52 des Membranabschnitts54 des Absperrkörpers50 ist zwischen dem Ventilkörper2 und dem Zwischenstück42 fluiddicht verklemmt. Ein distaler Sitzabschnitt56 des Absperrkörpers50 folgt abschnittsweise einer Torusform und ist im Schnitt abgerundet. Der Absperrkörper50 ist ausgehend von dem Sitzabschnitt56 mit einer distalen Fläche abgeschlossen. Der Absperrkörper50 ist mit einer Ventilspindel60 verbunden. Die Ventilspindel60 wird von dem Antrieb44 entlang der Zustellachse14 bewegt, womit der Absperrkörper50 entlang der Zustellachse14 bewegt wird. In einer Ausführungsform ist der Absperrkörper50 aus Polytetrafluorethylen, PTFE, gefertigt und der Ventilkörper2 ist aus Edelstahl gefertigt. -
3 zeigt einen Ausschnitt aus2 . Der Absperrkörper50 befindet sich in einer Endlage, welche einem Öffnungszustand des Schrägsitzventils40 entspricht. Der Absperrkörper50 befindet sich in der gezeigten Endlage mit seinem größten AußendurchmesserD_50 in dem Mittenbereich28 . Ein Hub H zwischen dem Ventilsitz18 und der gezeigten Endlage ist aufgrund der bauchigen Ausbildung der Kammer12 derart gering, dass der Absperrkörper50 in der gezeigten Endlage in den Kanal4 hineinragt. Ausgehend von einem Abschnitt mit dem größten AußendurchmesserD_50 nimmt ein lotrecht zur Zustellachse14 verlaufender Außendurchmesser des Absperrkörpers50 in Richtung der Ventilspindel60 ab. Durch die vorgenannte Außendurchmesserabnahme des Absperrkörpers und eine Innendurchmesserabnahme der Kammer12 in Richtung des Antriebs wird ein vom Kanal4 abgewandter Raum62 freigegeben. Dieser Raum62 wird also durch die bauchige bzw. Tonnenförmige Ausbildung der Kammer12 und die in Zustellrichtung, d. h. zum Ventilsitz18 hin, vorhandene Durchmesserzunahme des Absperrkörpers50 gebildet. Die Innendurchmesserabnahme der Kammer12 in Richtung des Antriebs bietet den Vorteil, dass die Kammer12 dadurch ohne Kanten und Sprünge im Querschnitt in den Membranabschnitt54 übergeht und so keine ungewollten Schmutzbereiche entstehen. Ein Schmutzbereich wird beispielsweise dadurch gebildet, dass Innenwände des Ventilkörpers in einem Winkel im Bereich von 90° oder kleiner aufeinanderstoßen. Der Membranabschnitt54 ist durch den zwischen dem Zwischenstück42 und dem Ventilkörper2 verklemmten radialen äußeren Bereich52 gehalten. -
4 zeigt einen geschlossenen Zustand des Schrägsitzventils40 . In dem geschlossenen Zustand wird der Absperrkörper50 so auf den Ventilsitz18 gedrückt, dass der distale Sitzabschnitt56 den Kanal4 weichdichtend und fluiddicht verschließt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013215266 A1 [0002]
Claims (10)
- Ein Ventilkörper (2) für ein Schrägsitzventil (40), der Ventilkörper (2) umfassend: - einen Kanal (4), welcher zwei Anschlüsse (6, 8) miteinander verbindet, - einen Ventilsitz (18), und - eine Kammer (12) zur Anordnung eines Absperrkörpers (50), wobei die Kammer (12) entlang einer Zustellachse (14) schräg in den Kanal (4) hineinführt, und wobei ein zur Zustellachse (14) lotrechter Durchmesser (D_12) der Kammer (12) in eine von dem Ventilsitz (18) abgewandte Richtung zumindest abschnittsweise stetig zunimmt.
- Der Ventilkörper (2) nach dem
Anspruch 1 , wobei der Ventilsitz (18) eine sich kegelstumpfförmig zur Mitte der Kammer (12) hin öffnende Fläche umfasst. - Der Ventilkörper (2) nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der Ventilsitz (18) in eine gedachte Verlängerung (24) des Kanals (4), welche durch die Kammer (12) führt, nicht hineinragt. - Der Ventilkörper (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (2) einen Befestigungsabschnitt (26) für einen radial äußeren Bereich (52) eines Membranabschnitts (54) des Absperrkörpers (50) umfasst, und wobei die Kammer (12) ausgehend von der Zunahme des Durchmessers zumindest abschnittsweise eine stetige Abnahme des zur Zustellachse (14) lotrechten Durchmessers (D_12) in Richtung des Befestigungsabschnitts (26) umfasst.
- Der Ventilkörper (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich ein größter Durchmesser (D_12_max) der Kammer (12) in einem Mittenbereich (28) der Kammer (12) befindet.
- Ein Schrägsitzventil (40) mit einem Ventilkörper (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das Schrägsitzventil (40) umfassend: - den Absperrkörper (50); - eine Ventilspindel (60), an der der Absperrkörper (50) befestigt ist; und - einen Antrieb (44), der die Ventilspindel (60) und den Absperrkörper (50) entlang der Zustellachse (14) zu einem Öffnen oder Schließen des Kanals (4) bewegt.
- Das Schrägsitzventil (40) nach dem
Anspruch 6 , wobei ein distaler Sitzabschnitt (56) des Absperrkörpers (50) einen abgerundeten Querschnitt aufweist. - Das Schrägsitzventil (40) nach dem
Anspruch 6 oder7 , wobei ein Außenquerschnitt (D_50) des Absperrkörpers (50) in Richtung des Antriebs (44) zumindest abschnittsweise stetig abnimmt. - Das Schrägsitzventil (40) nach einem der
Ansprüche 6 bis8 , wobei der Absperrkörper (50) in Richtung des Antriebs (44) einen Membranabschnitt (54) aufweist, wobei ein radial äußerer Bereich (52) des Membranabschnitts (54) zu dem Ventilkörper (2) festgelegt ist. - Das Schrägsitzventil (40) nach den
Ansprüchen 5 und6 , wobei der Antrieb (44) und der Absperrkörper (50) derart aufeinander abgestimmt sind, sodass der Absperrkörper (50) sich in einer den Kanal (4) öffnenden Endposition mit seinem größten Außendurchmesser (D_50) in dem Mittenbereich (28) der Kammer (12) befindet.
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