DE1808766A1 - Ventil - Google Patents

Description

IKTERIiATIOKAL TECBNICAL SERVICES LL.:ITKD, Les Banques St. Peter Port, Guernsey, Channel Islands

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung eines Strömungsmittelflusses mit einem Gehäuse und einer darin vorgesehenen Kammer, in der ein aus einem flexiblen Material hergestelltes rohrförmiges Bauteil angeordnet ist, das eine Durchtrittsöffnung für das Strömungsmittel bildet. Ventil· dieser Art werden unter anderen für von Aufechlännungen und solche Medien in der chemischen Industrie verwendet, die starke Verschleißbeanspruchungen mit sich bringen.

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Das rohrförmig© Bauteil schützt das Ventilgehäuse und die an dem Gehäuse angebrachten Betätigungsvorrichtungen, die zum Einschnüren oder Einengen und öffnen des rohrförmigen Bauteils erforderlich sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein wesentlich verbessertes Ventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das von dem zu steuernden Strömungsmittel geöffnet werden kannο

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauteil im spannungsfreien Zustand einen ersten, mit Abstand von seinem Ende des angeordneten, den geringsten Querschnitt des Bauteils aufweisenden Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, der zwischen dem Ende des rohrförmigen Bauteils und dem ersten Abschnitt liegt; daß der zweite Abschnitt so ausgebildet ist, daß in Richtung vom Ende des Bauteils in Richtung auf den ersten Abschnitt ä negativ und Hj positiv ist, wobei x, y und ζ längs drei wechselweise aufeinander senkrecht stehenden, sich in einem beliebig gewählten Punkt der Längsachse der Durchtrittsöffnung schneidenden Achsen gemessen sind und χ in fiichtung der Längsachse in der angegebenen Eich-

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tung und j ir? Hicht^ng dor kl-?ir.sten ^ abmessung car Durchirribtsöfinuiig durch den gewählten Punkt göiöesseu Ist; daß in der Ksmffier Anlageflachen vorgessber sine.. rl:i.< im wesentlichen eine Verlagerung der den er-'c^n Abnchniti; des rohrförnigen Bauteils bildenden Wacc^j in einer ersten Richtung parallel zur längsten, durch den gewählten Punkt verlaufenden Abmessung verhindern, während eine Bewegung der Wand in einer zweiten« normal zur ersten Richtung verlaufenden RicWmig möglich ist; und daß parallel zur zweiten Richtung zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung bewegliche Betätigungsvorrichüungen vorgesehen sind.

Ein erfindungsgeiüäß ausgobildetes Ventil hat gegenüber bekannten 'ventilen der eingangs erwähnten Art v/esentliche Vorteile» Zunächst hat der erste Abschnitt ir;, spannungsfreien Zustand- des rohrförmigen Bauteils der geringstmöglichen «tuerschnitt. Im praktischen ,'iriv.endungsfali ist der erste Abschnitt nahezu geschlossen, v/enn sich das rohrförmige Bauteil in selbem spannungsfreiem Zustand befindete Normalerweise ist das rohrförnige Eauteil aus einem gummi« ä^: rlichen Material goform und der Querschnitt des

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ersten Abschnitts ist im spannungsfreien Zustand dee rohrförmigen Bauteils so bemessen, daß dl© .Formung des Bauteils erforderlichen Formteil© aus dem geformten !Feil herausgenommen werden können.

Der Zustand des rohrförmigen Bauteile wird hler ale "spannungsfrei" besSeicb.net, wenn eich das Bauteil in dem Zustand befindet, in dem es geschleudert oder geformt worden ist,und ohne Belastung durch äußere Kräfte in die Kammer eingesetzt werden kann _f

Bei geschlossenem Ventil, d.h. bei geschlossenem ersten Abschnitt der Durchtrittsöffnung, wird das Material, aus dem der robrförmige Baukörper hergestellt ist, nur geringfügig beansprucht oder gestreckt, so daß kaum eine Gefahr besteht, daß nach dem Schließen des Ventils Abriebmittel In dem ersten Abschnitt abgeschlossen wird, das in das rohrförmlge Bauteil einschneiden und dieses überdehnen könnte, so daß die Lebensdauer des Bauteils nur gering ist»

Aufgrund der Form des zweiten Absehnitta wird ein verhältnismäßig großer FlMchenbereich des rohrförmigen Bauteils iron dem zu steuernden Strömungemedium

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beaufschlagt, wenn die Betätigungsvorrichtung den ersten Abschnitt freigibt, so daß der erste Abschnitt durch einen verhältnismäßig niedrigen Druck des Strömungsmediums im zweiten Abschnitt geöffnet werden kann·

Die Längsachse der Durchtrittsöffnung des rohrförmi- ™

gen Bauteils kann beispielsweise geradlinig sein und sich in einer durch die Längsachse führenden senkrechten Ebene verjüngen oder einschnüren und sich in einer ebenfalls durch diese Längsachse führenden waagerechten Ebene erweitern, wobei die Betätigungevorrichtung in senkrechter Richtung beweglich ist. Dabei wird ein "verhältnismäßig großer Bereich des rohrförmigen Bauteils von dem Strömungsmedium in senkrechter Richtung beaufschlagt, um den ersten Abschnitt J zu öffnen, sobald der Druck der Betätigungsvorrichtung aufgehoben ist«

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der erste Abschnitt zwischen den Enden des rohrförmigen Bauteils« und einander ähnliche zweite Abschnitte sind awiscben dem ersten Abschnitt und den Enden des Bauteile vorgesehen* Bei dieser Ausführungsform ist

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es bedeutungslos, vielches Ende des Ventile den Einlaß bildet, ao daß dieses Ventil für Strömungen in beiden Richtungen verwendet werden kann« Es ist also bedeutungslos, in welcher Richtung dieses Ventil in den Vorderkreis eingebaut ist» Es ist jedoch bedeutsam, daß das erfindungsgemäße Ventil auch mit nur einem zweiten Abschritt zwischen dem Ende des rohrförmigen Bauteils und dem ersten Abschnitt versehen sein kanne In diesem Fall ist das Ventil nur für eine Strömungsrichtung geeignet, und der Ventileinlaß muß dann an dem Ende des Ventils liegen, das über einen zweiten Abschnitt mit dem ersten Abschnitt verbunden ist.

Wie bereits erwähnt, kann die Längsachse der Durchtrittsöffnung geradlinig sein. Es wird aber vom Grundgedanken der Erfindung mit umfaßt, eine Durchtrittsöffnung mit einer gekrümmten Längsachse vorzusehen. Dabei kann diese Achse in einer oder in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen gekrümmt sein. ■

Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt in jeder normal zur Längsachse verlaufenden Ebene oval»

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Im folgenden Teil der Beschreibung wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils anhand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

Fig, 1 einen senkrechten Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes, in geschlossener Stellung befindliches Ventil·,

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, in dem das Ventil in der geöffneten Stellung dargestellt ietj

Fig. 3 einen waagerecht vorlaufenden Schnitt noch der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Teileneicht eines Endes des Ventilef und

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Form der Durchtrittsöffnung des rohrförmigen Bauteils.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist das Ventil ein Gehäuse IO auf, das eine Kanuner 11 umgibt, in der ein rohrförmig ausgebildetes Bauteil 12 angeordnet ist. Das rohrförmige Bauteil ist aus einem gumoiartigen Material hergestellt und hat in seinem spannungsfreien Zustand im wesentlichen die in Fig» I geneigte Form. Das rohrförmig· Bauteil «eist ein· Durchtrittsöffnung 13 mit eines ersten Abschnitt von geringstem Durchmesser auf, der durch den twi-

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sehen den Linien 15 und 16 in Fig· I liegenden Pfeil 14 gekennzeichnet ist. Die Durcbtrittsöff« nung weist ferner einen zweiten Abschnitt auf» der zwischen den Enden des rohrförmigen Bauteile und dem ersten, durch den Pfeil 14 bezeichneten Abschnitt liegt« Zwischen den Linien 15 und 16 In Fig. 1 und ewiechen dem Ende 19 des rohrförmigen Bauteile ist der zweite Abschnitt 1? vorgesehen. Ein weiterer swelter Abschnitt 20 liegt zwischen den Linien 16 und 21 und ewischen dem ersten Abschnitt 14 und dem Ende 22 dee rohrförmigen Bauteils. Die Eweitea Ab« schnitte 17 und 20 sind einander ähnlich.

An seinen Enden ist das rohrförmig© Bauteil mit einer In den zweiten Abschnitt übergehenden isyllixdrisohen Öffnung 25 und einen Flansch 24 versehen, der in eine Aussparung 25 in an den Enden des Gehäuses IQ angeordneten Flanschen 26 eingreift.

Wie Fig. 2 tselgt, hat die Kammer 11 in der durch die Linie 2-2 in Flg. 1 angedeuteten 6chnittebene einen la wesentlichen rechteckigen Querschnitt₉ der sich allmählich in einen ist Bereich der Flansche 26 sylindriSGhen Querschnitt wandelt. Die untere

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Wand der Kammer hat zwei geneigte Wandabschnitte 27, die im wesentlichen der spannungsfreien Form der Abschnitte 17 und 20 angepaßt sind. Zwischen den geneigten Wandabschnitten ist eine im wesentlichen waagerechte Auflagefläche 28 vorgesehen, auf der der erste Abschnitt 14 des rohrförmigen Bauteils aufliegt. "

An die Kammer 11 schließt sich eine ^uernut 29 an, in der ein in senkrechter Richtung gleitend angeordnetes Druckstück 30 vorgesehen ist, das die .Form einer Schiene hat und über einen Zapfen 31 schwenkbar mit dem unteren Ende einer Betätigungsepindel 32 verbunden ietv Am oberen Abschnitt des Gehäuses IO ist eine Buchse 33 befestigt, die bei 34· Bit

Außengewinde versehen ist und mit einem, in einem |

Stück mit einem Handrad 36 ausgebildeten Hülsenbauteil 35 In Gewindeeingriff steht. Das obere Ende der Betätigungsspindel 32 ist mit dem Handrad 36 bei 37 verbunden. Zwischen der Betätigungsspindel und einer Bohrung 39 der Buchse 33 ist eine Sichtpackung 38 vorgesehen. Sie Buchse ist mittels Schraubenbolzen 40 mit dem Gehäuse fest verbunden.

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Aus den Pig. 1 und 3 ist ersichtlich, daß sich die zweiten Abschnitte 17 und 20 in einer senkrechten Ebene vom Ende der Durehlaßöffnung 13 in Richtung auf den ersten Abschnitt 14 verengen, während sich die zweiten Abschnitte in einer waagerechten Ebene

^ vom Ende der Durchtrittsöffnung in Richtung auf den ersten Abschnitt erweitern. Die Verengung in der senkrechten Ebene ergibt sich deutlich aus Fig· I, und die Erweiterung in der waagerechten Ebene ist klar aus Fig. 3 ersichtlich. Die Erweiterung in der waagerechten Ebene hat zur Folge, daß der Brück des Strömungsmediums in einem großen Bereich auf die Wand der Durchtrittsöffnung einwirken kann, um den ersten Abschnitt 14 in die in Fig. 2 gezeigte geöffnete Stellung zu bringen. Der Flächenbereich der

P Wand der Durchtrittsöffnung, auf den der Druck zum öffnen des ersten Abschnitts 14 einwirkt, ist in Fig. 1 mit 41 bezeichnet und entspricht dem in Fig. schraffiert gezeichneten Bereich 42«, Das Druckstück 30 kann in die in Fig. 1 gezeigte Stellung nach unten bewegt werden, so daß die Wände des ersten Abschnitts 14 dicht aneinandergepreßt werden und den ersten Abschnitt (der zwischen der Auflagefläche 28 und dem

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Druckstück 30 eingeklemmt ist) abschließen. Wird nun das Druckstück 50 durch Betätigen des Handrads 36 in senkrechter Richtung nach oben bewegt, dann wird dadurch der obere Teil des ersten Abschnitts 14- nicht mitgenommen« Wenn sich aber ein unter Druck stehendes Strömungsmedium in JiIg. 1 auf der rechten Seite der Durchtrittsöffnung 1$ befindet, dann wirkt der Druck dieses Mediums, wie bereite beschrieben, auf den Flächenbereich 41 und drückt den Abschnitt 14 so weit auf, bis die Wand dieses Abschnitts am Druckstück 30 zur Anlage kommt. Ee wurde gefunden, daß auch sehr geringe Drücke in der Größenordnung von etwa 0,2 bis 0,3 kg/cm sum Offnen des Ventils auf diese Art ausreichen. Die zum Offnen erforderlichen Drücke sind wahrscheinlich aufgrund der in Fig. 3 gezeigten Vergrößerung der |

Durchtrittsöffnung in der waagerechten Ebene, die eine Vergrößerung des Flächenbereichs 41 bewirkt, so gering.

Wie üg. 2 zeigt, hat der Abschnitt 14 la geöffneten Zustand einen im wesentlichen ovalen Querschnitt. Die üeiten der Kammer 11 bilden Anlageflächen 11a, die eine beträchtliche waagerechte Vexv

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lagerung der ..and des rohrförmigen Bauteile im ersten Abschnitt 14· verhindern, obwohl eine senkrechte Verlagerung möglich ist. j

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Längsachse der Durchtrittsöffnung 13 mit 4-3 bezeichnet und verläuft geradlinig, so daß die Einschnürung oder Verengung der zweiten Abschnitte 17, 20 in einer_} die Achse 4-3 enthaltenden Ebene erfolgt. Die Ebene 1st in den Zeichnungen als eine senkrechte Ebene dargestelltο Auch die Erweiterung der Abschnitte 17» 20 erfolgt nur in einer einzigen Ebene, die rechtwinklig zu der Einschnürungsebene und damit waagerecht verläuft.

Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Achse der Durchtrittsöffnung geradlinig verläuft. Im folgenden soll die Form des zweiten Abschnitts anhand von Fig. 5 allgemein beschrieben werden. In Fig. 5 ist die als Beispiel gewählte Fons des zweiten Abschnitts 20 im Umriß dargestellt« Die Längsachse der Durchtritteöffnung 1st mit 43 bezeichnet, während ein Punkt auf dieser Achse mit O bezeichnet let. Durch diesen Punkt 0 sind zwei weitere Achsen gelegt, die

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mit y und ζ "bezeichnet sind. Die Längsachse 43 kann als ac-Achse angesehen werden, so daß sich im Punkte O drei wechselweise aufeinander senkrecht stehende Achsen x, y und a schneiden, die y-Achse verläuft in Richtung der geringsten _ύ\ιβτ-schnittsabmessung der Durchtrittsöffnung im zxi/eiten Abschnitt 20 und führt durch den Punkt 0. Die Hälfte dieser ^uerschnittsabmessung wird also durch den Abszissenwert y1 angegeben. Da die y-Achse in Richtujng der geringsten Quer schnitt sabmessung durch den Punkt 0 verläuft, liegt die z-Achse in Richtung der größten, durch den Punkt O gelegten Querschnitt Sabines sung der Durchtrittsöffnung·

In einer zur x-Achse normal verlaufenden, den Punkt O enthaltenden Ebene schneidet die Umgrenzung der Durchtrittsöffnung des Abschnitts 20 die y- und z-Achsen in y1 bzw« z1· Wenn man sinen weiteren, vom Punkt 0 ia Richtung auf den ersten Abschnitt IA verlagerten Punkt der x-Achse als Punkt x2 be«eichnet, dann schneidet die normal zur x-Achse verlaufende,. durch den Punkt z2 führende Ebene die Umgrenzung der.Durchtritteöffnung des zweiten Abschnitts an den

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Punkten «2 und y2. An einer dritten Stelle x3_f die noch waiter in ßichtung auf den ersten v^sebnit* 14 verlagert ist, schneidet eine durch den Punkt x3 und normal zur x-Acbse verlaufenden Ebene die Wand öder Umgrenzung der M*<^Titüa,MfiMXi$ M &en Steilen »3 und yj.

Aus JHg·■ 5 wird deutlich, daß ifi y2 y3 und »1 s2 s3 ist. D.h. iBit anderen Wortenί |g ist negatiT und ^ ist positiv»

Die vorstellenden Angaben sind allgemein anwendbar, unabhängig davon, ob die Längsachse der Durchtrittoöffnung geradlinig oder in einer oder in meiir Ebenen gekrümmt ist. Aus diesen Angaben tolgt die Irweite- ^: rung der zweiten Abschnitte und damit die Vereinfachung des öffnens des Ventils.

Dadurch,daß das rohrföim ige feil so ausgebildet ist, daß es in seiner spannungsfreien Stellung die in den Fig. 1 und 3 ge»eigte SteHung einnimmti wird, wie bereits erwähnt, in Vorteilhafter Weise •rreicht, daß dasi Katerialides ersten^ ^so^nit^s nur geringfügigen Spannungen ausgesetzt ist, wenn das

Ventil aufgrund der Klemmung Ewisehen der Auflagefläche 28 und dem Druckstück 30 geschlossen let, so daß Verschleiß bewirkende, zwischen den Wandabechnitt eingeschlossene Mittel diesen Abschnitt nicht wesentlich beschädigen und damit die Lebensdauer des rohrförmigen Bauteils herabsetzen können.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden· Wie bereite erwähnt, muß die Längsachse der Durchtrittsöffnung nicht unbedingt geradlinig sein, sondern kann auch in einer oder mehr Ebenen gekrümmt sein. Sie Längsachse wird dabei als die mittlere Strönungelinie des ßtrömungernediums durch das rohrfönaige Bauteil bei geöffnetem ersten Abschnitt angesehen.

Die Auflagefläche 28 muß keine feststehende Fläche sein, sondern kann ähnlich dem Druckstück 30 als ein swsltts Druckstück ausgeführt sein, das durch •ine geeignete Vorrichtung synchron mit den ersten. DruoJcetüok bewegt werden kann, um den ersten Abschnitt 14 absukleamen und sum Offnen freizugeben.

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Die Vorrichtungen zur Betätigung des Druckstücks 30 oder der Druckatücke können mechanisch oder mittels eines Pneumatikkolbens betätigt werden»

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Claims (1)

I 236 Ansprüche

1. Ventil zur Steuerung eines Strömungsmittel« Flusses mit einem eine Kammer aufweisenden Gehäuse und einem in der Kummer angeordneten, aus einem flexiblen Material hergestellten rohrförmigen Bauteil, dessen Wand eine Durchtrittsöffnung für einer Strömunesaittelfluß bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil im spannungsfreien Zustand einen ersten, mit Abstand von seinem Ende das angeordneten, den geringsten Querschnitt des Bauteils aufweisenden Abschnitt (14) und einen zweiten Abschnitt hat, der zwischen dem Ende des rohrförmig gen Bauteils und dem ersten Abschnitt (14·) liegt; daß der zweite Abschnitt so ausgebildet ist, daß in Richtung vom Ende des Bauteils in Richtung auf den ersten Abschnitt g2j negativ und ^| positiv ist, v/obei X₁ y und ζ längs drei wechselweise auf-'

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-Steinender senkrecht stehenden, sich in einem beliebig gewählten Punkt der Längsachse der Durchtritte, öffnung schneidenden Achsen gemessen sind und χ in Richtung der Längsachse in der angegebenen Richtung und y in Richtung der kleinsten ^uerschnittsabmessung der Durchtrittsöffnung durch den gewählten Punkt gemessen ist; daß in der Kammer (11) Anlageflächen (lla) vorgesehen sind, die im wesentlichen eine Verlagerung der den ersten Abschnitt des rohrförmigen Bauteils bildenden Wand in einer ersten Richtung parallel zur längsten, durch den gewählten Punkt verlaufenden Abmessung verhindern, während eine Bewegung der Wand in einer zweiten, normal zur ersten Richtung verlaufenden Richtung möglich ist; und daß parallel zur zweiten Richtung zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung bewegliche Betätigungsvorrichtungen (30, 58) vorgesehen sind ο

2ο Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (14) zwischen den Enden des rohrförmigen Bauteils (12) liegt und daß zwischen dem ersten Abschnitt und den Enden des Bauteils einander ähnliche zweite Abschnitte (17» 20) vorgesehen sind.

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3ο Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet« daß die Längsachse (4-3) der Durchtrittsöffnung (IJ) geradlinig ist.

4< Ventil nach einem eier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennseichnet_i daß ein in einem beliebigen Punkt normal zur Längsachse (4-3) des rohrför- ™ migen Bauteils verlaufender Schnitt durch den zweiten Abschnitt (17» 20) eine ovale J?orm hat»

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