DE1675549A1

DE1675549A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE1675549A1
Application number: DE1968W0045819
Authority: DE
Inventors: Baumann Hans Dietrich
Original assignee: WORTHINGTON SA
Current assignee: WORTHINGTON SA
Priority date: 1967-03-09
Filing date: 1968-03-07
Publication date: 1971-01-07
Also published as: ES350993A1; FR1521594A; GB1217404A; DE1675549C3; DE1675549B2

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RiCHARTJ GLAWE DIPL.-ING. KLAUS DELFS HAMBURG ·MÖNCHEN

2000 Hamburg 52 · Waltzitrafl· 12 · Ruf 892255 8000 München 22 · LI*bherr<troB· 20 · Ruf 224548

J UNSER ZEICHEN HAMBURG, DEN

HAMBURG ρ 4798/68 D/Bl.

WORTHINGTON S.A., Paris 8/Frankreich, 9, Rue de Vienne,

Regelventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil, und zwar insbesondere auf ein Regelventil mit drehbarem Ventilkörper oder Verschlußteil zur Steuerung der Strömung in einem Leitungssystem oder dergleichen.

Regelventile mit drehbarem Ventilkörper und deren allgemeine Betriebseigenschaften sind in der Technik wohlbekannt. Die Grundbedingung für ihren Betrieb ist die, daß sie einstellbar sein müssen zwischen einer dichten oder völlig geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung mit voll geöffnetem Strömungsquerschnitt, um die Strömung und deren Geschwindigkeit steuern zu können· In heutigen Anlagen zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen ist es erwünscht, daß die Zunahme der

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Strömung in der Nähe der völligen Absperrung verhältnismäßig gering ist. Mit anderen Worten haben sich schnelle Öffnungs- und Schließeigenschaften als nachteilig für die dynamische Stabilität in einem automatischen Regelkreis erwiesen· Es ist auch erwünscht, daß die Strömungsregelung unmittelbar im Anschluß an die Endbewegung des Ventilkörpers in der Absperrstellung beginnt· Dies kann auch angesehen werden als die Beseitigung der Regelbewegung des Ventilkörpers über den eigentlichen Absperrpunkt hinaus, die bislang notwendig war, um völlige Abdichtung gegen Lecketrömung zu bewirken·

Viele verschiedene Formen von Drehventilen, Hähnen, Klappen etc· sind bislang vorgeschlagen und in der Industrie benutzt worden, wobei jede im Hinblick auf die bekannten Betriebseigenschaften und auf jeweils spezielle Anwendungsprobleme konstruiert war. Es hat sich gezeigt, daß ein einfaches axiales Bewegungsinkrement bei normaler Drehung einem Drshventil schnelle Öffnungs- und Schließeigenschaften verleiht, die es für die allgemeine Anwendung als Absperrorgan, also als Auf-Zu-Ventil, geeignet machen·

Im Falle eines exzentrisch gelagerten drehbaren Ventilkörpers haben sich Schwierigkeiten ergeben hinsichtlich einer gegen Leckströmung sicheren Ventilsitzanordnung. Um dieses Problem zu überwinden, wurden verschiedene Nockenanordnungen für die vollständige Anpressung von exzentrisch gelagerten Drehventilkörpern vorgeschlagen, wie sie in den USA-Patentschriften 1 213 513, 1 504 288 und 1 595 Ο38 veranschaulicht sind. Solche Nockenanordnungen sind allgemein kostspielig und schwierig herzustellen, unterliegen Verschleiß und fehlerhafter Funktion, verlangen einen verhältnismäßig hohen

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Wartungsaufwand und vermehren erheblich die bei der Ventilbetätigung zu bewegende Masse. Wichtiger noch ist die Leerbewegung, die bei einer solchen Konstruktion unvermeidbar ist und die sie ungeeignet macht für die Anwendung in der automatischen Regelung·

Andererseits sind drehbar· exzentrische Ventile vom Spulentyp mit gebogenen Verschlußflächen- oder Querschnittsanordnungen im Öffnungsbereich bekannt, wie sie in den USA-Patentschriften 3 170 und 3 254 872 gezeigt sind. Diese Konstruktionsweise bedingt eine große und schwere su bewegende Nasse, die eine verhältnismäßig ausgedehnte, reibende Fläche mit den die Öffnung bildenden Teilen des Ventilgehäuses hat« Sowohl die mit Nocken arbeitenden Ventilkonstruktionen als auch die Ventile nach dem Spulentyp verursachen normalerweise Herstellungsschwierigkeiten wegen der geringen Toleranzen, die sur Erreichung ausreichender Dichtigkeit gegen Leckströmung eingehalten werden müssen· Alle diese Anordnungen unterliegen auch verhältnismäßig schweren Verschleißbedingungen, und nach einer beschränkten Betriebsseit tritt leicht Leckströmung auf· Um die Herstellungstoleranzen su vergrößern und dadurch die Herstellung zu erleichtern und um weiterhin die vom Verschleiß herrührende Leckströmung zu verringern, werden verformbare Dichtungen verwendet, wie in verschiedenen der erwähnten Patente veranschaulicht ist. Verformbare Dichtungen lösen zwar die genannten Probleme wenigstens teilweise, unterliegen aber einem Verschleiß und einer Verschlechterung ihrer Eigenschaften unter der Reibung, Strömungserosion und Alterung sowie unter dem Angriff der strömenden Medien und der bei der Anlage vorliegenden Umgebungsbedingungen.

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Es sind auch verschiedene Drehventilkörper mit sphärischen Flächen bekannt geworden und in solchen Strömungsregelorganen verwendet worden· Es hat sich gezeigt, daß Ventile, die in üblicher Weise konstruiert sind und den Typ mit einer solchen Dichtfläche angehören, ebenfalls verformungsfähige Dichtungen zur Erreichung eines völlig dichten Ventilsitzes verlangen, wie es in den USA-Patentschriften 3 090 593 und 3 191 906 gezeigt ist.

Man muß sich vor Augen halten, daß verhältnismäßig hohe Reibungskräfte in Ventilen auftreten, die verformungsfähige Dichtungen besitzen und bei denen ausgedehnte, gedichtete Zwischenflächen mit dem drehbaren Teil während seines vollen Hubs in Kontakt stehen, wodurch - ebenso wie bei Ventilen mit schweren bewegten Massen Kraftantriebe mit höheren Betriebskräften erforderlich sind, als sie normalerweise verlangt würden«

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Drehventils, da· verhältnismäßig einfach und unempfindlich aufgebaut, billig in der Herstellung und sicher im Betrieb ist· Weiterhin wird angestrebt, daß das Drehventil ein Minimum bewegter Teile hat, die ron sämtlicher möglichen Reibung und totem Gang befreit sind« Es soll möglichst voraussehbare und stetige Strömungeeigenschaften besitzen, was durch die Vermeidung von V-förmigen Steuerschlitzen und ähnlicher Formgebung der den Querschnitt bestimmenden Umrisse erreicht wird, die bislang in Drehventilen üblich waren· Schließlich soll vorgesehen werden, daß ein Ventil dieser Art mit Betätigungseinrichtungen verbunden ist und gemeinsam mit diesen Betätigungseinrichtungen eine Montageeinheit bildet.

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Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Drehventil mit Antriebseinrichtungen, die zum Einbau und zur Demontage als Einheit geeignet sind, wobei das Ventil ein Gehäuse mit einem auf einer Seite davon vorstehenden, rohrförmigen Arm besitzt, das eine Ventilkammer einschließt, die Öffnungen an ihren Enden aufweist} auf der Innenseite einer der Öffnungen ist ein ringförmiger Ventilsitz vorgesehen, der eine im wesentlichen starre Kreisfläche bildet, deren Zentrum zusammenfällt mit der Strömungsachse durch diesen Ventilsitzf in der Kammer ist ein einheitlicher Ventilkörper angeordnet, der eine Mittelachse hat, an deren einem Ende ein im wesentlichen starrer, sphärischer Ventilteller mit Zentrum auf der zentralen Achse sitzt) am anderen Ende des Verschlußteils ist eine Welle befestigt, die sich durch den rohrförmigen Arm erstreckt] die Welle ist derart gelagert, daß sie sich auf einer Achse quer zur Strömungsachse dreht und die den sphärischen Ventilteller exzentrisch zu dem Ventilsitz der Öffnung schwenkt! die drehbare Welle bringt den sphärischen Ventilteller durch Drehung in Kontakt mit dem Ventilsitz und Übt eine Kraft längs der Mittelachse in der Weise aus, daß der sphärische Ventilteller veranlaßt wird, um den Punkt seiner ersten Berührung mit dem Ventilsitz zu schwenken und dann den Ventilsitz vollständig gegen Leckströmung abzudichten! ^die Betätigungseinrichtungen sind an dem rohrförmigen Arm angeordnet! und ein Betätigungsarm ist fest an der Welle angebracht und mit den Betätigungseinrichtungen verbunden·

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten, besondere Vorzüge aufweisenden Auaführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Darin sind:

BAD ORIGINAL 5 - 009882/0654 Fig· 1 ein· Enden»ient der erfindungsgemäßen Ventilanordnung, Pig· 2 eine Seitenansicht der Ventilanordnung gemäß Fig· I und Fig₀ 3 i*t ein Vertikalschnitt durch die gesamte Ventilanordnung; die

Fig· 4 und 5 sind Schnitte längs der Linien 4-4 bzw· 5~5 der Fig. 31

Fig· 6 ist in vergrößertem Maßstab eine derart teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventilanordnung, daß einige der darin arbeitenden Teile sichtbar werden|

Fig· 7 ist ein Horizontalschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung|

Fig. 8 stellt einen Schnitt gemäß Linie 8-8 der Fig. 7 darf

Fig« 9 und 10 zeigen Draufsichten und Seitenansichten eines erfindungsgemäßen VentilkörpersI

Fig* 11 ist da« perspektivische Ansicht des Ventilkörpers gemäß Fig. 9 und 101

Fig. 12 stellt einen Längsschnitt der in Fig· 2 gezeigten Antriebeeinrichtungen dar ι

Fig· 13 ist ein Teilschnitt gemäß Linie 13-13 der Fig· 12 in größerem- Maßstab!

Fig· 14 zeigt die teilweise geschnittene perspektivische Ansicht

eines in der Antriebseinrichtung gemäß Fig· 12 verwendeten Auges oder Dichtkranzes)

Fig· 15 iat die schematische Darstellung verschiedener möglicher Befestigungsstellungen der Antriebseinrichtungen an der Ventilanordnung und

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BAD ORIGINAL Fig. 16 und 17 sind typisch· Strömung »diagram· für bekannt· Ventilklappen bzw. für Drehventil gemäß der Erfindung·

Da· in den Zeichnungen und insbesondere in den Fig* 1 bis 3 dar» gestellte erfindungsgemäße Ventil bzw· Ventilanordnung 20 ist versehen mit Kraftantriebseinrichtungen 21 und Handantriebs- oder Übersteuerungseinrichtungen 22· Die gesamte Anordnung kann als Einheit zwischen zwei Abschnitten 23 und 25 eines Fördersystems für Flüssigkeiten oder Gase oder eine Leitung eingeschaltet werden· Die Leitung bzw. die Rohrabschnitte 23 und 25 besitzen entsprechende Flanschen 24 und 26, die miteinander über das Ventil 20 in üblicher Weise mittels einer Mehrzahl von Zugankern verbunden sind, die an dan Enden verschraubt sind· Übliche Dichteinrichtungen (nichl gezeigt) sind zwischen den Enden des Ventils und den Flanschenden der Rohrabschnitte 23 und 25 vorgesehen· Das Ventilgehäuse 30 der Ventilanordnung 20 hat vorzugsweise einen geschlitzten Teil oder Gab«lt«il Jl₁ dar mit «inem der Zuganker zur Verhinderung von Drehung der Ventilanordnung 20 relativ au den Leitungsabschnitten 23 und 25 zusammenwirkt·

Das Gehäuse 30 der Ventilanordnung 20 schließt eine Ventilkammer ein mit Öffnungen 33 und 34. an deren Enden, die die erforderlichen Strömungsverbindungen zwischen der Kammer und den Leitungsabschnitten 23 und 25 darstellen· Von einer Seite des Ventilgehäuses 30 ragt ein rohrförmiger Arm 35 nach außen längs der Achse B-B vor, die seitlich oder quer gegenüber der Längsachse oder Strömungsachse A-A durch das Ventilgehäuse liegt· Der Arm 35 erstreckt sich auch in die Kammer 32 und bildet dort einen hohlen oder ringförmigen

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ORIGINAL

Vorsprung 36, dar axial mit einem ringförmigen Vorsprung 37 auf der entgegengesetzten Saite der Ventilkammer fluchtet· Ein vergrößerter oder »ich radial eratreckender Ringflansch 38 mit einer Anzahl Abstand voneinander aufweisender Öffnungen 39 iat am freien Ende dea Arms 35 zur Anbringung von Antriebeeinrichtungen 21 und 22 vorgesehen, wie weiter unten beschrieben wird.

In den VorsprUngen 36 und 37 i«t in Büchsen eine Welle 40 längs der Querachse B-B drehbar gelagert und erstreckt sich aus dem Planachende das Arats 35 heraus, das eine geeignete Ringdichtung oder Packung 41 zur Verhütung von Leckverlusten aua der Kammer länge des Schaftea enthält· Ein Arm 42 weist am einen Ende eine Öffnung 43, die auf dem Ende dea Arms 35 sitzt, und eine Anzahl von Abatand voneinander aufweisenden Öffnungen 44 entsprechend den Öffnungen 39 zur Anbringung des Arms an dem Flansch 38 mittela Bolzen oder Schrauben 45 auf, wie aua Pig· 3 und 5 zu ersehen ist* An dam Arm ist «in Lagerdeckel, eine Konsole oder dergleichen für eine Lageranordnung 46 vorgesehen, der dasjenige Ende der Welle 40 drehbar lagert, welches des in dem Vorsprung 37 gelagerten Wellenende entgegengeaetst ist·

Das andere Ende des Arms 42 iat in geeigneter Weise mit den Antriebaeinrichtungen 21 verbunden, die iat dargestellten Beiapiel von eines Zylinder 47 eines in axialer Richtung arbeitenden Motors ait einem Kolben 48 gebildet werden, der mit dem einen Ende des Ventilbetätigungsaraa oder -hebeis 50 gelenkig verbunden ist, der auf die Welle 40 aufgekeilt oder in anderer

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BAD ORIGiNAL

geeigneter Veise mit dieser verbunden ist« Die Kraftantriebseinrichtungen bzw· der Axialmotor 21 gehört vorzugsweise dem Typ an, der durch Druckflüssigkeit ausgedehnt wird und eine Rückführfeder besitzt, wie weiter unten beschrieben wird· Der Arm 42 weist weiterhin ein Teil 49 nahe der Lageranordnung 46 (Fig· 6) auf, der mit Gewinde versehen ist oder als Mutter ausgebildet ist und für die Handbetätigungseinrichtungen oder Übersteuerungs·* einrichtungen 22 dient·

Die Handbetätigungs- oder Übersteuerungseinrichtungen 22 bestehen aus einer Gewindespindel 52 mit Handrad 53 an» einen Ende. Die Spindel 52 ist drehbar und axial beweglich in dem Mutterteil 49 gegen einen Anschlag 51 am Ende des Arms 50, der entgegen dessen mit dem Kolben 48 verbundenen Ende gelegen ist« Wie sich aus Fig. ergibt, bewegt sich die Gewindespindel 52, wenn sie gedreht wird, axial gegen den Anschlag 51, wodurch der Arm 50 entgegen der Rückführfeder des Motors 21 um die Achse B-B aus seiner in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung in Richtung der gestrichelt gezeichneten Stellung gedreht wird» Wenn die Gewindespindel 52 im entgegengesetzten Sinn gedreht wird, bewegt sie sich in axialer Richtung weg von dem Anschlag 51, wobei ihr der Arm 50 folgt, indem er sich nunmehr in der entgegengesetzten Richtung zu der in durchgezogenen Linien gezeigten Stellung unter der Wirkung der Rückführfeder des Motors 21 dreht. Eine Gegenmutter 54 ist auf der Gewindespindel 52 zur Sicherung gegen Bewegung in einer vorbestimmten Stellung vorgesehene Eine Skala 55 und ein Zeiger kb sind an dem Arm 42 und an dem Hebel 50 vorgesehen, um eine sichtbare

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UÜ H 0 2/06 5h

Anzeige für die Stellung des Ventilkörpers 60 der Ventilanordnung zu gewähren, die von besonderem Nutzen sind, wenn die Gewindespindel als Grenzanschlag eingestellt werden soll·

Unter Bezugnahme auf Pig· 4 erkennt man, daß die Ventilabsperrung in diesem Beispiel an der Öffnung 33 durchgeführt wird, die stufig gebohrt und mit Gewinde versehen ist* Ein Dichtungs- oder Ventilsitzring 57 nit einer äußeren Ringschulter ist in der stufigen Bohrung durch eine Ringmutter 59 gehalten· Die innere Ringkante des Ventilsitzrings 57 ist zweckmaßigerweise maschinell so bearbeitet, daß sich eine kreisförmige Dichtfläche 58 ergibt, deren Hitte auf der Längs- oder Strömungsachse A-A liegt und die in diesem Fall im wesentlichen mit der Wandoberfläche der Ventilkammer 32 zusammenfällt bzw. mit ihr bündig ist.

Aus den Fig· 3 und 9 bis 11 erkennt man, daß der Ventilkörper 60 von einheitlichem, einstückigem Aufbau ist und am einen Ende einen rohrförmigen Halterungsteil 61 besitzt, der mittels Keilen oder in anderer geeigneter Veise mit der Welle 40 verbunden ist· Ein Paar zusammenlaufender Arme 62 erstreckt sich von den Enden des Halterungsteils 6l zu einem kreisförmigen Teller 64, der eine im wesentlichen starre, sphärische Fläche 65 am anderen Ende des Ventilkörpers 6b bildet. Die Arme 62 sind konisch oder in anderer zweckmäßiger Veise so geformt, daß sie einen Teil 63 verringerter Dicke nahe dem Ventilteller 64 bilden, der biegbar ist und entsprechend eine gewisse Winkelverschiebung oder Spannung des Ventil tellers ermöglicht, um vollständiges Aufsetzen der sphärischen

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i\ 0 a a ti 1 / ο & δ α

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Fläche 65 auf die Ventilsitzfläche 58 des Ventilsitzrings 57 zu gewährleisten· Der mittlere Teil der sphärischen Fläche 65 ist - wie gezeigt - vorzugsweise entfernt, um die während der Betätigung der Ventilanordnung 20 zu bewegende Masse des Venil« körpers 60 zu verringern· Die Öffnung 34 ist von größerem Durchmesser als der Ventilteller 64 oder als die axiale Länge des Halterungsteile 61. Das Ventilgehäuse 30 kann dadurch einstückig aufgebaut sein, indem die Zurücksiehung der Welle 40 aus dem Ventilgehäuse 32 durch den rohrförmigen Arm 35 den Ventiikörper befreit, so daß er durch die Öffnung 34 entfernt werden kann·

Zum völligen Verständnis der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist ein· Diskussion der Geometrie der zugehörigen inneren Teile erforderlich« Wie erwähnt wurde, ist die Achse A-A die Längsachse oder Strömungsachse der Ventilkammer 32 und des Ventilsitsrings 57· Die Mitte der Kreisfläche 58, die das innere Ende der gesteuerten Öffnung darstellt, liegt auf der Achse A-A* Der Ventilkörper 6O hat eine Mittelachse C-C durch den Ventilteller 64, die im wesentlichen mit der Achse A-A zusammenfällt, wenn die sphärische Fläche 65 auf dem Ventilsits 58 aufsitzt, wie es durch'die gestrichelt gezeichnete Stellung des Ventilkörpers 60 in Fig. 4 angedeutet ist· Dadurch liegt auch das auf der Mittelachse C-C liegende Zentrum der sphärischen Fläche 65 auf der Strömungsachse A-A, wenn der Ventilkörper 60 den Ventilsits 57 gegenüber der Strömung abschließt·

Die Querachse B-B ist die Drehachse der Welle 40 und des Ventilkörpers 60 bzw. des Halterungsteils 6l des Ventilkörpers, der mit der Welle 40 verbunden ist} diese Achse ist gegenüber dem

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Zentrum D der sphärischen Fläche 65 längs der Achse C-C in einer Richtung weg von den Ventilteller 64 versetzt· Die Querachse B-B ist außerdem versetzt von den Achsen A-A und C-C in der Schließrichtung des Ventilkörpers 60 angeordnet, die im wesentlichen senkrecht zu ihr und zu den Achsen gerichtet ist, gegenüber denen sie versetzt ist· Das Zentrum D der sphärischen Fläche 65 beschreibt daher einen gebogenen Weg E₁ wenn der Ventilkörper gedreht wird, so daß die sphärische Fläche 65 relativ zur Ventilsitzfläche 58 eine Drehung verbunden mit axialer Bewegung bzw· exzentrische Drehung durchführt·

Der Punkt P, an dem sich die Flächen 58 und 65 zuerst berühren, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, liegt auf der Vorderseite des Ventiltellers 64 in der Richtung seiner Schließbewegung| danach wird die axiale Komponente der exzentrischen Drehkraft längs der Mittelachse C-C über einen Hebelarm B-D ausgeübt· Die Axialkraft längs der Achse C-C zwingt dem Ventilteller 64 eine Schwenkbewegung um den Punkt P der AnfangsberUhrung bis zum völligen Aufsitzen der sphärischen Fläche 65 auf der Ventilsitzfläche 58 auf· Diese Schwenk- oder Aufsetzbewegung wird dem Ventilteller 64 durch eine begrenzte Biegung in den Teilen 63 verminderter Dicke der Arme 62 ermöglicht 1 es wird dabei eine Metall-Auf-Metall-Dichtung zwischen harten oder starren Flächen erreicht· Ähnliche Funktionen im umgekehrten Sinne spielen sich ab, wenn das öffnen des Ventils beginnt· In diesem Augenblick zwingen die von der Biegung de· Arms herrührenden Kräfte den Ventilteller 64, um den Berührungspunkt P so zu schwenken, daß die Vorderseite der Fläche 65 in der Richtung der Öffnungsbewegung sich von der Fläche 58 anhebt und den Ventil-

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sitz 57 sofort öffnet, sobald die Öffnungsbewegung beginnt« Die wirkungsvolle Metall-Auf-Metall-Dichtung zwischen den Flächen 58 und 65 des Ventilsitzes 57 und des Ventilkörpers 60 macht einen verformbaren Dichtungeteil oder ausgedehnte Reibflächen unnötig· Aus der obigen Beschreibung geht auch klar hervor, daß es keinen toten Gang oder eine über den Absperrpunkt hinausgehende Bewegung des Ventilkörpers oder der Betätigungseinrichtungen gibt und daß die Strömungssteuerung endet bzw₀ beginnt unmittelbar mit der Beendigung bzw· mit dem Beginn der Ventilbetätigung·

Die Kennlinie (Durchsatz in Abhängigkeit von der Ventilöffnung} eines typischen, konventionellen Ventils der Klappengattung, wie es beispielsweise in der oben genannten Patentschrift 1 504 gezeigt ist, und deren Änderung werden durch das Diagramm 16 wiedergegeben« Die anschauliche Kurve gilt sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen des Ventils, so daß lediglich die Verhältnisse beim Öffnungsvorgang erörtert zu werden brauchen· Bs geht daraus hervor, daß eine gewisse Ventilbewegung bereits auftritt, bevor die Strömung beginnt· Dies ist erforderlich, damit der Nocken ausreichend verstellt werden kann, um das Abheben der Klappe su ermöglichen· Sobald die Strömung beginnt, ist der Strömungsanstieg äußerst schnell, wie durch die Kurve veranschaulicht wird, während nach etwa 25 % der Ventilbewegung keine nennenswerte Änderung der Strömungsmenge mehr stattfindete

Ein entsprechendes Diagramm wird von Fig· 17 für ein entsprechendes, typisches Drehventil gemäß der Erfindung gezeigt. Es geht daraus

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ohne weiteres hervor, daß die Strömung unmittelbar mit der anfänglichen oder Schlußbewegung des Ventils beginnt oder endet) und daß die Veränderung der Strömungsmenge in den kleineren oder anfänglichen Ventilstellungen wesentlich geringer ist, als wenn der Ventilkörper sich um einige Grade von der gesteuerten Öffnung wegbewegt hat· Weiterhin geht daraus hervor, daß eine wirksame Strömungsregelung über den gesamten Bereich der Ventilbewegung erhalten wird·

Eine abgewandelte Venti!konstruktion gemäß der Erfindung ist in den Pig· 7 und 8 gezeigt· In diesem Beispiel ist ein verändertes Ventilgehäuse 7° »it Endflanschen 7¹ für jeweils unabhängige Verbindung mit verschiedenen Leitungsflanschen 34 oder vorgesehen· Das Ventilgehäuse 70 bildet eine Ventilkammer 72 mit Endöffnungen 73 und 74 entsprechend der Kammer 32 und deren Öffnungen 33 und $k des Ventilgehäuses 30 des vorbeschriebenen Beispiels. In dieser geänderten Konstruktion besitzt ein rohrförmiger Arm 75 einen konischen Nabenteil 76, der sich durch eine entsprechende Öffnung 77 des Ventilgehäuse» 70 in die Kammer 72 hinein erstreckt und darin einen ringförmigen Vorsprung entsprechend dem Vorsprung 36 des vorbeschriebenen

Beispiels bildet.

Ψ Der Arm 75 ist mit einem Flansch 78 in der Nähe des Nabenteils versehen, der mit dem Gehäuse 70 mittels Stiften 79 oder in anderer geeigneter, bekannter Weise verbunden ist. Geeignete Einrichtungen zur Abdichtung der Verbindung zwischen dem Gehäuse 7t) und dem Arm 75 zur Verhinderung von Leckverlusten sind

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vorgesehen. Sin L-förmiger Tragteil oder Arn 80 erstreckt sich von dem Nabenteil 76 zur entgegengesetzten Seite der Kammer 72 und besitzt eine Öffnung 81 in seinen abgebogenen Schenkel, die in Abstand von der Nabe 76 mit dieser fluchtet und der Nabe 37 im vorbeschriebenen Beispiel entspricht· In ähnlicher Weise wie bei der Ventilanordnung 20 ist eine Welle 40 in Büchsen in der Nabe 76 und in der Bohrung 81 drehbar gelagert längs der Querachse B-B. Ein Ventilkörper 60 ist wieder in geeigneter Weise an der Welle 40 befestigt, wie es in den Figuren gezeigt ist.

Die Öffnung 73 ist wie die öffnung 33 stufig gebohrt und hinterschnitten zur Aufnahme eine* Ventilsitzrings 82 Bit einer äußeren Ringschulter, der entsprechend dem Ventilsitzring 57 und der Ringmutter 59 mittels einer Ringmutter 84 in der Bohrung gehalten ist« Die innere Ringkante des Ventilsitzrings 82 ist in geeigneter Weise bearbeitet zur Bildung einer Fläche 83, die der Dichtfläche 58 entspricht. Der Ventilsitsring 82 bildet wieder das innere Ende der zu steuernden Öffnung, jedoch ist die Dichtfläche 83 in diesem Falle innerhalb der Wandfläche der Kammer 72 gelegen! sie Wirkt wieder in der gleichen Weise mit der sphärischen Fläche 65 des exzentrisch schwenkbaren Ventilkörpers zur Bildung einer starren Metall-Auf-Metall-Dichtung mit harten Dichtflächen zusammen.

Wie in den Figuren 12 bis 15 gezeigt ist, besitzen die Kraftantriebseinrichtungen oder der Axialmotor 21 einen feststehenden Zylinder 47 und einen Kolben 48. Der Zylinder 47 ist mit einem

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rohrförmigen Körper 85 versehen, der an seinen Enden durch Wände und 88 geschlossen ist· Die Endwand oder Rückplatte 86 hat eine geeignete Öffnung 87 zur Verbindung mit einer Druckmediumsquelle, und die Endwand oder Frontplatte 88 ist mit einem Schlitz 89 versehen, der im Verhältnis zur Ventilanordnung 20 vertikal bzw. parallel zur Erstreckung des Betätigungearms 50 angeordnet ist. Ein Auge oder eine Durchführung 90 besitzt einen rechteckigen oder quadratischen Hohlkörperteil 91, der sich durch den Schlitz erstreckt und zwischen den Enden des Schlitzes hin und her beweglich ist. Ein Paar von Abstand voneinander aufweisenden Flanschen 92 und 93 ist an den Enden des Körpers 91 vorgesehen und deckt den Schlitz 89 ab· Ein Paar von Lüftungslöchern 94 und 95 ist in den Flanschen 92 und 93 vorgesehen, wobei jede sich an unterschiedlichen Seiten des Schlitzes 89 öffnet·

Der Kolben 48 hat den üblichen Kopf 96 in dem Zylinder 47 und eine Stange 97, die von dem Kopf ausgeht und sich durch die Mittelöffnung des Körpers 91 in der Durchführung 90 erstreckt. Das dem Kopf 96 abgewandt· Ende der Stange 97 bildet dasjenige Ende des Kolbens 48, das schwenkbar ait dee Ende des Betätigungsarms 50 verbunden ist« Das kopfseitige Ende der Stange 97 i«t mit Gewinde versehen, auf das ein Federteller 98 in geeigneter Veise derart befestigt ist, daß er axial näher zu bzw· weiter von dem Kolbenkopf 96 justierbar ist. Eine Feder 99 ist in de« Zylinder 47 unter Druck zwischen der Froiitplatte 87 und des Federteller 98 angeordnet, die «ine ständige Kraft auf den Kolbenkopf 96 derart ausübt, daß er zu der Rückplatte gedrängt wird·

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Aus der Öffnung 88 einströmende Druckflüssigkeit wirkt auf den Kolbenkopf 96 in dem Sinne, daß der Kolben 48 axial von der Riickplatte 86 wegbewegt wird und gegen die Wirkung der Feder 99 die Drehung des Betätigungearme 50 aus seiner in vollen Linien gezeigten Stellung hin zu seiner gestrichelt gezeichneten Stellung (Fig· 6) bewirkt« Nachlassen der Druckflüssigkeit gestattet der Feder 99« den Kolben 48 und den Arm 50 zurückzubewegen. Drehung des Arms 50 verursacht Bewegung des Endes der Stange 971 die an dem Arm quer zur Richtung der axialen Bewegung des Kolbens 48 befestigt ist. Diese Querbewegung wird dank der Durchführung 90, die in dem Schlitz 89 beweglich ist, erreicht, ohne daß der Axialmotor 21 sich verklemmt. Es können zwar geeignete, in der Technik bekannte Dichtungen zwischen dem rohrförmigen Teil 85 des Zylinders 47 und dem Kopf 96 des Kolbens 48 vorgesehen werden, jedoch wird eine schlauchförmige Rolldichtung, wie sie in Fig_o 12 gezeigt ist, vorgezogen, damit die Reibung in dem Motor 21 so gering wie möglich ist und um gleichfalls dazu beizutragen, daß die Querbewegung des Kolbens 48 keine Verklemmung verursacht·

Vie die Fig. 2 und 15 zeigen, können die Betätigungseinrichtungen oder der Axialmotor 21 an der Ventilanordnung 20 mittels des Arms für federbetätigte Schließbewegung in der in Fig· 2 gezeigten Stellung und in drei weiteren, in Fig· I5 gezeigten Stellungen angebracht werden, wobei jede Stellung gegenüber den anderen um 90 versetzt ist. Die Betätigungseinrichtungen oder der Axialmotor 21 können auch in entsprechenden, oben gezeigten Stellungen für federbetätigte Öffnungsbewegung mittels eines Arms angebracht werden, der entgegengesetzt spiegelbildlich im Verhältnis zu dem Arm 42 geformt ist.

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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung sich nicht auf die speziell gezeigte Konstruktion oder Anordnung der Teile beschränkt, sondern daß innerhalb des Erfindungsgedankens weitgehende Änderungen von den Ausführungsbeispielen möglich sind·

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BAD ORJGINAL

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Regelventil nit drehendem Ventilkörper, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkaale, daß ein Gehäuse (30, 70) eine Ventilkammer (32, 72) mit Einlaß- und Auelaßöffnung (33, 3^| 73, 74) für den zu steuernden Strom einschließt| daß eine der beiden Öffnungen (33, 73) einen ringförmigen Sitz (57, 82) mit einer im wesentlichen starren, ringförmigen Dichtfläche (58, 83) aufweist ι daß ein Ventilkörper (60) von einheitlichem Aufbau eine im wesentlichen starre, sphärische Fläche (65) an seinem einen Ende und benachbart dieser Fläche einen verformbaren Teil (63) aufweist; daß der Ventilkörper schwenkbar um eine Achse (B-B) gehalten ist, die quer und versetzt zu der Mittelachse (C-C) des Ventilkörpers und zur Strömungslinie (A-A) liegt und um die die sphärische Fläche exzentrisch zu der starren, kreisförmigen Dichtfläche in und außer Kontakt mit dieser Dichtfläche zur Steuerung des Stroms schwenkbar ist| daß die sphärische Fläche unter der Kraft der den Ventilkörper drehenden Einrichtung (40) und unter Verformung des verformbaren Teils des Ventilkörpers um den Punkt ihrer ersten Berührung mit der Dichtfläche bis zur völligen, dichten Anlage an der Dichtfläche schwenkbar ist bzw· daß die sphärische Fläche unter dem Einfluß des verformten Teils des Ventilkörpers nach beginnender Öffnungsbewegung von der Dichtfläche abgehoben ist·

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2. Regelventil nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper aus einen die sphärische Fläche haltenden oder bildenden Teller (64), einen Halterungsteil (61) in Entfernung von den Teller, der mit den Einrichtungen zum Halten und Drehen des Ventilkörpers verbunden ist, und einem oder mehreren den Teller und den Halterungeteil verbindenden Armen besteht, die in der Nähe des Tellers derart geformt sind, daß sie den begrenzte Winkelbewegung der sphärischen Fläche gestattenden, verformbaren Teil bilden.

3· Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den verformbaren Teil bildenden Arme des Ventilkörpers entsprechend der Größe des Ventiltellers derart geformt sind, daß sie die gewünscht· Vinkelbewegung der sphärischen Fläche bei der Öffnungs- und Schließbewegung gestatten·

4. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Dreheinrichtung für den Ventilkörper einen rohrförmigen Teil (61) an dem Ventilkörper, ein danit fluchtendes Lager (36,37, 76,81) bei der Ventilkammer, eine mit dem rohrfbreigen Teil des Ventilkörpers unverdrehbar verbundene, das Lager durchsetzende, sich in der Ventilkammer und aus dieser heraus erstreckende Welle (40) und mit der Welle verbundene Antriebseinrichtungen zur Verdrehung der Welle und Betätigung des Ventilkörpers umfaßt, wobei die Achse der Welle und des rohrförmigen Teils an dem Ventilkörper von der Mittelachse des Ventilkörpers und der Ströaungsachse durch das Gehäuse versetzt angeordnet ist.

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5. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Dreheinrichtung weiterhin einen mit dem außerhalb des Gehäuses liegenden und sich radial zu der Axiallinie der Strömung in dem Gehäuse erstreckenden Ende der Welle verbundenen Arm (50) und eine Antriebseinrichtung (21) zur Drehung der Welle umfaßt, die mit dem Arm verbunden ist.

6« Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Dreheinrichtung weiterhin einen mit dem Gehäuse (70) betrieblich verbundenen Arm (80, 8l) umfaßt, der den rohrförmigen Teil (6l) des Ventilkörpers aufnimmt und am Ende ein Lager zur drehbaren Lagerung des dem Betätigungsarm abgewandten Endes der Welle aufweist,,

7· Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung aus einem Axialmotor (47) besteht, dessen Zylinder (85) an dem Gehäuse befestigt ist und dessen axial beweglicher Kolben eine Kolbenstange (97, 48) aufweist, die mit dem Ende des Betätigungsarms (50) verbunden ist»

8« Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (85) am Vorderende durch eine Wand (88) verschlossen ist, die einen mittleren Schlitz (89) aufweist, der im wesentlichen parallel zur Richtung des Betätigungsarms gelegen ist und in dem eine Durchführung (90) in seiner Längsrichtung beweglich angebracht ist, wobei sich die Kolbenstange durch die Durchführung erstreckt und die

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Durchführung unter der von der Längsbewegung der Stange bei Drehbewegung des Betätigungsarms bedingten Querbewegung der Kolbenstange in Längsrichtung des Schlitzes hin und her bewegbar ist·

9· Regelventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung aus eines in dem Schlitz angeordneten und mit einer axialen Durchführungsöffnung für die Kolbenstange versehenen rechtwinkligen Körper besteht, der mit zwei Ringflanschen (92, 93) in Abstand voneinander versehen ist, die auf verschiedenen Seiten des Körpers zur Abdeckung des Schlitzes angebracht sind und von denen jeder mit einer Belüftungeöffnung (94, 95) zur Belüftung der entgegengesetzten Enden des Schlitzes versehen ist.

10. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper zwischen zwei Endstellungen schwenkbar ist, in deren einer der Strömungsweg durch das Ventilgehäuse freigegeben ist, während in der anderen der Ventilsitz gegen Leckströnung abgedichtet ist, daß eine Endwand (86) das hintere Ende des Zylinders (47) schließt, die eine Öffnung (87) zur Verbindung mit einer Druckmediumsquelle besitzt, daß der Kolben einen Kolbenkopf (96) aufweist, der mit der Kolbenstange (97) verbunden und axial in dem Zylinder beweglich ist, daß eine Druckfeder (99) in dem Zylinder zwischen dem Kolbenkopf und der Frontwand (88) vorgesehen ist, die den Kolbenkopf unter Rückführung des Axialmotors zur Rückwand (86) drängt, wobei der Ventilkörper in eine seiner Endstellungen

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gedreht wird, und daß der Kolbenkopf unter des Einfluß von durch die Öffnung (87) dringendes Druckmedium zu der Frontwand (88) hin beweglieh ist, wodurch der Ventilkörper in die andere seiner Endstellungen gedreht wird·

11« Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der an de« rohrförmigen Ar« (35t 75) angebrachte Arn (42) «it einer Gewindeeinrichtung (49) versehen ist, daß der Betätigungsarm (50) einen freien Vorsprung besitzt, der sich von der Welle in einer Richtung entgegengesetzt su dem ■it dem Axialmotor verbundenen Ende erstreckt, daß in der Schraubeinrichtung (49) ein Schraubteil (52) drehbar und dadurch axial in Richtung auf den Vorsprung (51) derart bewegbar ist, daß der Betätigungsarm (50) dadurch gegen die Wirkung der RückfUhrfeder (99) des Axialmotor· drehbar ist bzw· bei umgekehrter Drehbewegung axial von dem Vorsprung derart wegbewegbar ist, daß der Betätigungsarm unter der Wirkung der RUckführfeder des Axialmotors in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird·

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