DE2231837A1 - Hin- und herbewegliches ventil - Google Patents

Hin- und herbewegliches ventil

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Description

PATENTANWALT
DIPL-ING.
HEiViUT . IPvTZ 2231837
6 Frankfurt γ.μ Main 70
Schnadcenhofclr. 27 - Tel. 61 7U 79
28. Juni 1972 Gzli/lla.
Aqua'Matic, Inc., Rockford, Illinois / USA
Hin- und herbewegliches Ventil
Die Erfindung betrifft Ventile und die Ventilbetätigung und insbesondere ein hin- und herbewegliches Ventil.
Gegenwärtig bekannte Kugelventile (globe valves) und Schieber (gate valves) sind verhältnismäßig groß im Vergleich zur Größe der Leitung, für die sie bestimmt sind. Dies ist sogar noch deutlicher bei einem Drei-Wege-Ventil. Es ist erwünscht, daß ein Ventil im Vernältnis zur Größe der Leitung so klein wie möglich ist. Menibranventile sind häufig kompakter, jedoch sind ihre Durchflußeigenschaften nicht so gut wie die von Schiebern z.B.. Es ist erwünscht, daß ein Ventil einen möglichst niedrigen Durchflußwiderstand aufweist. Ventile sind Verschleiß unterworfen » insbesondere beim Vorhandensein von Schmutz, und müssen gewöhnlich mit recht genauen Toleranzen hergestellt werden. Es ist erwünscht, diese Faktoren zu miniinalideren,
Eine lto]len-Eand-Anordnung, auch Rolamite genannt, ist eine kürzlich entwickelte Anordnung zur mechanischen Kraftübertragung. Solche Anordnungen sind z.B. in den US-Patenten 3 h52 175, 3 452 309, 3 Ί71 668 und 3 572 141 gezeigt. Die Rollen-Band-Anordnung kann ein Paar Hollen mit parallelem Achsen in Kombination mit einen flexiblen Band aufweisen, das in einer S-Koni'i-
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guration angeordnet ist und die Hollen voneinander trennt, während es sieh jeweils um eine Seite der Rollen windet. Die Anordnung liegt zwischen Führungsbahnen, und das Band steht unter Spannung und ist an seinen Enden verankert. Die Rollen-Band-Anordnung ist zur Miniaturisierung entwickelt worden, und eine große Vielfalt von Benutzungsinögliehkeiten wurde vorgeschlagen; hierzu gehören u.a. ein Thermostat, ein Wellenzapfen, ein Lager, ein Geschwindigkeitsreduzierer, ein Kippschalter, ein Miniaturventil, ein Stoßabsorber, ein Dämpfer, ein Relais und ein Kolben. Die Rollen-Band-Anordnung besitzt einen niedrigen Reibungswert, benötigt keine Schmierung im Service, ist billig herzustellen, benötigt keine präzisen Toleranzen und ist relativ unempfindlich gegen Schmutz.
Wie oben festgestellt, ist es vorgeschlagen worden, eine Rollen-Band-Anordnung als Miniaturventil zu verwenden. Die vorliegende Erfindung übernimmt gewisse Merkmale der Rollen-Band-Anordnung für Ventile der Standardgrößen und fügt Verbesserungen hinau, die den Gegenstand der Erfindung ausmachen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil z\i schaffen, das verhältnismäßig kompakt ist und gute Durchflußeigenscliafton aufweist, das außerdem keinem Verschleiß unterworfen ist und wenig Reibung besitzt und das relativ billig herzustellen ist und keine präzisen Toleranzen erfordert. Das Ventil soll außerdem auch als Drei-Wege-Ventil herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gewisse Merkmale einer Rollen-Band-Anordnung bei einem Ventil angewendet werden. Erfindungsgeinäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Mehrzahl rotier-
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barer Glieder,einen hohlen Ventilkörper mit einem Paar sich longitudinal erstreckender innerer Fulirungsbahnen, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der geringer als die Summe der Durchmesser der rotierbaren Glieder ist, durch eine Auslaßöffnung, die mit dem hohlen Ventilkörper über eine der FUhrungsbalmen verbunden ist, ein flexibles Band, das zwischen den Führungsbahnen gehalten ist und einen Teil zwischen den benachbarten rotierbaren Gliedern und diese teilweise umschließend in einer S—förmigen Konfiguration aufweist, wobei ein Ende dieses Bandes an dem Ventilkörper neben einer Führungsbahn und das andere Ende neben der anderen Führungsbahn befestigt ist$ durch eine Einrichtung zürn Treiben der rotierbaren Glieder in longi— tudinaler Richtung des Ventilkörpers, um das Band zwischen einer Position, in der es die Auslaßöffnung verschließt, und einer Position, in der es die Auslaßöffnung freigibt, um einen Flüssigkeitsfluß hindurch zu erlauben, zu bewegen, wobei die Auslaßöffnung sich über einen größeren Teil der Breite des Bandes erstreckt, und durch eine Vorrichtung in der Auslaßöffnung, um das Band in der geschlossenen Position zu stützen.
Die Vorrichtung in der Auslaßöffnung besteht vorzugsweise aus Rippen, die sich in longitudinaler Richtung erstrecken.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft einen Absatz, der sich um den Umfang der Auslaßöffnung erstreckt und in den das flexible Band in der geschlossenen Position gedruckt wird. Eine scharfe Kante ist zwischen dem Absatz und der benachbarten Führungsbahn geschaffen, und das Band dichtet die Kante ab.
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Eine zweite, ähnlich strukturierte Auslaßöffnung durch die andere Führungsbahn erlaubt es, das Ventil als Urei-Wege-Veiitil zu benutzen.
Wenn sich die Einlaßöffnung an einer Seite des "Ventils befindet, ist eine Struktur vorgesehen; um das Band seitlich zu stützen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispic-len beschrieben.
Es zeigen:
Fig. i eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß konstruierten Ventils, dessen Vorderwand zur Illustration entfernt wurde,
Fig. 2 einen Longitudinalschnitt durch das Ventil von Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,
Fig. k einen Longitudinalschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, der die Iiollen-Band-Anordnung in einer bewegten Stellung zeigt, und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,
Das Ventil 10 weist einen hohlen Ventilkörper bestehend aus einer Vorderwand 11, einer Rückwand 12, Endwänden 13 und lh, einem Boden 15 und einer Deckenwand 16 auf» In der dargestell-
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ten Ausführungsform bilden die inneren Oberflächen des Bodens 15 und der Deckonwand l6 gegenüberliegende longitudinale Führuiigsbahnen, die parallel zueinander verlaufen. Eine Einlaßöffnung 22 steht mit dem hohlen Ventilkb'rper über die Rückwand 12 in Verbindung. Eine erste Auslaßöffnung 25 steht mit dem hohlen Körper über den Boden 15 und damit über die Führungsbahn, die von dem Boden gebildet wird, in Verbindung. In ähnlicher V/eise steht eine zweite Auslaßöffnung 26 mit dem hohlen Ventilkörper über die Deckenwand l6 und damit über die Führungsbahn, die von der Deckenwand gebildet wird, in Verbindung. Mit zwei Auslaßöffnungen ist das Ventil als Drei-Wege-Ventil vorgesehen. Jedoch kann die Deckenwand l6 durch eine Wand ohne Öffnung ersetzt und das Ventil als Zwei-Wege-Ventil benutzt werden.
Innerhalb des hohlen Ventilkörpers des Ventils 10 ist ein Paar zylindrischer Hollen 34 und 35 angeordnet. Die Rollen sind vorteilhafterweise aus modifiziertem Polyphenylenoxid. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 zu sehen, ist die Rolle 35 in der Mitte, aufgespalten, um eine Verbindung zu einer Schubstange 36 zu schaffen.
Ein flexibles nachgiebiges Band 38 aus verstärktem Gummi ist in S-Form um jede der Rollen 34 und 35 gewunden. Ein Ende 38a ist an den Boden 15 durch ein Befestigungsmittel 41 verankert. In gleicher Weise ist das entgegengesetzte Ende 38b durch ein Befestigungsmittel 42 an der Deckenwand l6 befestigt. Das Band 38 ist vorzugsweise gespannt, und die Führungsbahnen stützen
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das Band, wenn die Hollen 34 und 35 es nach außen zu drücken versuchen. Die Hollen 34 und 35 sind von dem Band begrenzt und können nur in longitudinaler Hichtung rollen. Es verstellt sich, daß die Rollen sich in longitudinaler Hichtung bewegen, wenn die Schubstange 36 bewegt wird.
Ein Kolben 46 ist an dem äußeren Ende der Schubstange j6 befestigt. Der Kolben 46 ist in einer sich longitudinal erstreckenden Kammer angeordnet, die von einem longitudinalen Vorsprung 48 gebildet wird. Während der Kolben 46 verschiedene Formen haben kann, ist er so dargestellt, daß er einen O-iling 4ba aufweist, der eine Dichtung gegen die Innenseite der Kammer bewirkt. In der Ausführungsforra der Fig. 1 bis 3 ist der Vorsprung 48. auf dein Ventilkörper mittels einer mit Gewinde versehenen Hülse 51 befestigt, deren Öffnung größer als die Schubstange 36 ist, um eine Seite des Kolbens der unter Druck stehenden Flüssigkeit vom hohlen Ventilkörper auszusetzen. Daher wird die unter Druck stehende Flüssigkeit von dem hohlen Ventilkörper versuchen, den Kolben nach links zu bewegen und die Rollen-Band-Anordnung zu verschieben, um die Auslaßöffimng 25 zu schließen und die Auslaßöffnung 26 zu öffnen. Eine Öffnung 49 am äußeren Ende des Vorsprunges 48 kann mit einer Flüssigkeitsdruckquelle verbunden sein, deren Druck größer als der Druck in dem hohlen Ventilkörper ist. Durch selektives Aufbringen dieses größeren Druckes durch die Öffnung 49 wird der Kolben sich nach rechts bewegen, wie in Fig. 2 dargestellt, und die Hollen-Band-Anordnung wird die in Fig. 2 illustrierte Position einnehmen, in der die Auslaßöffnung 26 geschlossen und die Auslaßöffnung 25 geöffnet ist.
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Da sich die Einlaßöffnung 22 an einer Seite befindet, ist eine Einrichtung vorgesehen, die der seitlichen Kraft auf die Iiollcn-Band-Anordnung einen Widerstand entgegensetzt« Dies wird durch Schaffung einer Fuhrungscchiene 52 an jeder Kante der Führungsbahnen bewirkt, die von der inneren Oberfläche des Bodens 15 und der Deckenwand 16 gebildet wird, wie am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist.
Die Auslaßöffnungen 25 und 26 haben eine Größe, die wenigstens größer als ein Hauptteil der Breite des Bandes 38 ist und die, wie gezeigt, nahezu so breit wie das Band 38 ist. In der Auslaßöffnung ist eine Einrichtung vorgesehen, um das Band in der geschlossenen Lage zu stützen. In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 ist dies in Form einer Vielzahl von sich longitudinal erstreckender Rippen 6l und Querrippen 62 erzielt. Die Hippen bilden ein Gitter, das das Band in der gewünschten V/eise stützt. Vorzugsweise sind die Rippen 0,025 cm (0,01 inch) unter die Oberfläche der Führungsbahn zurückgezogen. Dieser Absatz erstreckt sich um eine geringe Distanz aus der Auslaß-Öffnung heraus und ist so geformt, daß eine scharfe Kante 63 mit der Oberfläche der Führungsbahn gebildet wird. Wenn sich das Band in der geschlossenen Position befindet, wird es in den Absatz hineingedrückt und bewirkt eine Dichtung gegen die scharfe Ecke 63. Es hat sich gezeigt, daß die Rippen das Band gegen eine ungewünschte Auslenkung stützen, während die scharfe Ecke eine Dichtung schafft, so daß das Ventil nicht leckt. Das Band 38 muß nachgiebig genug sein, um diese Dichtfunktion zu unterstützen.
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Die Ausführungsforin der Fig. h und 5 ist ähnlich, so daß die oben beschriebenen und ähnliche Teile die gleiche Beziigszahl mit einem zusätzlichen Apostroph haben. Zwei Modifikationen sind bei dieser Ausführungsforin erkennbar. Zuerst ist der Vorsprung 48' mittels einer mit Gewinde versehenen Hülse 71 befestigt, die einen O-Iting 72 enthält, der eine Dichtung gegen die Schubstange 36' herstellt und damit die Kammer von dem hohlen Ventilkörper isoliert. Eine Feder 73 ist vorgesehen, um den Kolben kß1 in die in Fig. h dargestellte Stellung zu drücken. Wie oben besehrieben, kann ein ausreichender Flüssigkeitsdruck durch die Öffnung 49' hochgebracht v/erden, um den Kolben nach rechts zu bewegen und damit die Auslassöffnung 25J zu öffnen und die Auslaßöffnung 26' zu schließen. Eii> Eiitlüf« tungsloch 7li ist vorgesehen, um die Federscite des Kolbens zur Atmosphäre zu entlüften.
Die andere Modifikation.betrifft die Form des Stützgitters in den Auslaßöffnungen. Wie am besten aus Fig. 5 zu sehen, ist eine Vielzahl kleiner Öffnungen 76 vorgesehen, um die Auslaßöffnung 26' durch die Führungsbahn mit dem Ventilinneren zu verbinden. Die Flächen zwischen den Öffnungen 76 stellen long.itudinale und kreuzweise Rippen dar, die eine Stütze des Bandes 38' in seiner geschlossenen Position bewirken. Eine ähnliche Anordnung ist für die Auslaßöffnung 25' vorgesehen.
Die Veiitilauslaßöffmmg ist wenigstens so breit wie ein Größte;'.! der Breite des Bandes, und es ist eine Einrichtung in der Auslaßöffmng geschaffen, um das Band in seiner geschlossenen Stellung zu stützen. Diese Einrichtung ist unter die benachbart'.·
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BAD
Führungsbahn zuruekgezogen und der Absatz liefert eine scharfe Verbindung "mit der Führungsbahn, um eine Dichtung gegen das
Band zu bewirken. Die Merkmale können beispielsweise bei einem Zwei-Wege- oder einem Drei-Wege-Ventil angewendet werden.
Die Erfindung wurde anhand von Ausfiihrungsbeispielen beschrieben, jedoch ist eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, ohne
den Rahmen der Erfindung zu vorlassen.
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Claims (1)

  1. - ίο -
    Patentansprüche
    /ί)\ Hin- und herbewegliches Ventil mit einer Mehrzahl rotier- ^"^ barer Glieder, gekennzeichnet durch einen hohlen Ventilkörper mit einem Paar longitudinal sich erstreckender inneror Führungshahnen, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der geringer als die SumuiT der Durchmesser der rotierbaren Glieder ist; durch eine Einlaßöffnung, die mit dem hohlen Ventilkörper in Verbindung steht, um Flüssigkeit zuzuführen; durch eine Auslaßöffnung, die mit dem hohlen Ven« tilkörper über eine der Führungsbalmen in Verbindung steht; durch ein flexibles Band, das zwischen den Führungsbalmen gestützt ist und einen Teil besitzt;, der zwischen den rotierbaren Gliedern und diese teilweise umfassend in S-Forrn angeordnet ist, wobei ein Ende des Bandes an dem Ventilkörper neben einer Führungsbahn und das andere Ende neben der anderen Führungsbahn befestigt ist; durch eine Einrichtung, die die rotierbaren Glieder longitudinal aum Ventilkörper trennt, um das Band zwischen einer Position, in der es die Auslaßöffnung schließt, und einer Position, in der es die Auslaßöffnung freigibt, um einen Flüssigkeitsdurchfluß zu erlauben, zu bewegen, wobei die Auslaßöffnung sich über den Hauptteil der Breite des Bandes erstreckt; una durch eine Vorrichtung in der Auslaßöffnung i um das Band in seiner geschlossenen Stellung zu stützen.
    2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in der Auslaßöxfnung wenigstens eine Hippe aufweist, die sieh über die Aut7laßÖffnung erstreckt.
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    3» Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in der Auslaßöffnung eine Vielzahl von Rippen aufweist, die sich über die Auslaßöffnung in longitudinaler Richtung erstrecken,
    k. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Vorrichtung in der Auslaß-Öffnung parallel zur benachbarten Führungsbahn verläuft.
    5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis h. dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung sich in der Seite des Vcntilkörpers befindet und daß eine Anordnung zur seitliche/). Stütze des Bandes vorgesehen ist.
    6» Ventil nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur seitlichen Stütze eine Führungsschiene, an jeder Seite jeder Führungsbahn aufweist.
    7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Absatz um den Umfang der Auslaßöffnung erstreckt, in den das flexible Band in der geschlossenen Stellung hineingedrückt wird, und daß eine scharfe Ecke zwischen dem Absatz und der Führungsbahn an der Führungsbahnoberflache gebildet wird, gegen die das Band in seiner geschlossenen Stellung abdichtet.
    8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in der Auslaßöffnung sur Stützung des Bandes in seiner geschlossenen Stellung sich auf der Höhe des Bodens des Absatzes befindet.
    9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Absatz parallel zur benachbarten Führungsbahn erstreckt.
    10. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz in der Größenordnung von 0,025 cm bis 0,375 cm (0,01 bis 0,15 inch) unter der Oberfläche der benachbarten Führungsbahn liegt.
    11. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Auslaßleitung mit dem hohlen Ventilkörper über die andere Führungsbahn verbunden ist und so konstruiert und angeordnet ist, daß das Band die erste Auslaßöffnung schließt } wenn die zweite geöffnet ist und umgekehrt, wobei das Ventil selektiv Flüssigkeit zu■einer der Auslaßöffnungen leitet.
    12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, um die rotierbaren Glieder in eine anfängliche Stellung, in der eine der Auslaßöffnungen bedeckt ist, zu drücken.
    13. Ventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Vorrichtung in der zweiten Auslaßöffnung geschaffen ist, um das Band zu stützen in der Stellung, in der die zweite Auslaßöffnung geschlossen ist.
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    14. Ventil nach einem der Ansprüche 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß ein Absatz die zweite Auslaßöffnung umgibt und daß eine scharfe Ecke zwischen dem Absatz und der benachbarten Führungsbahn an der Oberfläche der Führungsbahn gebildet ist, gegen die das Band in seiner geschlossenen Stellung abdichtet.
    209 8 83/0738
    ι M ·. Lee rsei te
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