DE2321960A1

DE2321960A1 - Schlauchventil, insbesondere fuer hohe druecke

Info

Publication number: DE2321960A1
Application number: DE19732321960
Authority: DE
Inventors: Franz Roehl
Original assignee: BSM ROHRFOERDERSYSTEM GmbH
Current assignee: BSM ROHRFOERDERSYSTEM GmbH
Priority date: 1973-05-02
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1974-11-21
Also published as: DE2321960B2

Description

Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Claudiusweg 17 A

Patentanwalt Telefon (06151) 46753

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegramme: inventron

An das

Deutsche Patentamt 2321960

München 2
Zweibrückenstr. 12

Ihr Zeichen Ihr Schreiben ' Mein Zeichen B 127 y ^Ta9 26. 4. 1973

Betrifft: Patent- -anmeläung Anmelder: BSM-Rohrfördersystem GmbH, Frankfurt/Main

Schlauchventil, insbesondere für hohe Drücke.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlauchventil mit einem im Ventilgehäuse an seinen Enden eingespannten, das Durchflußmedium und ein Vorsteuermedium trennenden Schlauch, der über einem in ihn eingesetzten hohlen Innenkörper an beiden Enden dichtend angeordnet ist, der durch eine Schottwand in zwei offene Kammern unterteilt ist, deren Wandungen beiderseits der Schottwand durchbrochen sind, wobei der Gesamtquerschnitt der Durchbrüche in jeder Kammer und der von dem Schlauch unter dem Druck des Durchflußmediums bei offenem Ventil freigegebene ringförmige Querschnitt zwischen Schlauch und Innenkörper mindestens gleich dem lichten Querschnitt des Innenkörpers ist, e

Das Schlauchventil wird gesteuert durch ein Vorsteuermedium, welches die Außenwandung des Schlauches zwischen seinen Einspannstellen beaufschlagt und ihn dann fest gegen den Innenkörper preßt. Das Ventilgehäuse bildet zu diesem Zweck zwischen seinen Flanschen mit dem Schlauch einen ringförmigen Raum, der als Vorsteuerkammer dient und über einen Leitungsanschluß mit einem üblichen Vorsteuerventil, vorzugsweise einem Dreiwegeventil oder einem Steuerzylinder verbunden ist.

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Für das Auftragsverhälinis gilt die Gebührenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer · Gerichtsstand für leistung und Zahlung: Darmstadt

Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung 1

2 Dipl.-Ing. G. Sdiliebs

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Als Vorsteuermedium kann insbesondere in bekannter Weise das Durehflußmedium dienen, denn die größere Außenfläche des Dehnschlauches führt auch bei gleichen spezifischen Drücken auf seiner Innen- und Außenseite zum Verschluß.

Bei entlüfteter Vorsteuerkammer tritt das in die Eingangskammer des Innekö'rpers einströmende, vorzugsweise unter hohem Druck stehende Durchflußmedium durch die vor dessen Schottwand liegenden Durchbrüche in der Kammerwandung unter den Schlauch und weitet diesen auf. Seine größte AufWeitung ist durch die Anlage des Schlauches gegen die Innenwand der Vorsteuerkammer begrenzt. Der Schlauch gibt eine ringförmige Verbindung zu den Durchbrüchen in der Wand der Ausgangskammer auf der anderen Seite der Schottwand frei.

Wenn die Vorsteuerkammer mit dem Druck des Vorsteuermediums beaufschlagt wird, so wird der Schlauch auf den Innenkörper gepreßt und dichtet die Durchbrüche in dessen beiden Kammern ab, die Verbindung der beiden Kammern wird unterbrochen, das Ventil ist geschlossen. Dabei wird der die Eingangskammer des Ventils absperrende Teil des Schlauches nur mit der Differenz der auf seine Innen- und Außenfläche wirkenden Drücke auf den Innenkörper und dessen Durchbrüche gepreßt, so daß sich seine Innenfläche nur wenig in diese eindrückt. Dagegen wird der die Ausgangskammer des Ventils absperrende Teil des Schlauches nur auf seiner Außenfläche mit dem vollen Absperrdruck des Vorsteuermediums, d.i. insbesondere der volle Druck des abgesperrten Durchflußmediums, beaufschlagt.

btt.ar)ioln Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Maßnahmen zum/ Schutz des Schlauches in diesem Bereich bei hohen Wenndrücken von ca. 100 kp/cm g nicht befriedigen: Der Verschleiß der Schlauchinnenfläche ist noch zu groß. - Eine ähnliche Erscheinung zeigt sich an der Außenfläche des Schlauches, die dann, wenn das Durchflußmedium

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Blot, 5 Dipl.-lng. G. Sdiüebs

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"bei geöffnetem Ventil durch nachgeschaltete hydraulische Vor- richtungen wie Düsen, Überdruckventile u.dgl. einen erheblichen Staudruck hat, mit diesem Druck gegen die Wand der Vorsteuerkammer des Ventilgehäuses und in deren Zuflußöffnung für das Vorsteuermedium gepreßt wird. ■

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine Verbesserung am Innenkörper und Gehäuse des Schlauchventils ein Einpressen des Schlauches in die Durchbrüche bzw. Öffnungen in den Wandungen zu verhindern.

Diese Aufgabe wirddadurch gelöst, daß die Durchbrüche in der Ausgangskammer des Innen— körpers mittels eines auf diesem nach Art eines Ringkolbens axial verschiebbar gelagerten und stirnseitig mit dem Druck des Vorsteuermediums beaufschlagbaren Schiebers verschließbar sind. Dieser Schieber wird also gleichzeitig mit der Vorsteuerkammer mit dem Druck des Vorsteuermediums beaufschlagt und zur .Ventilmitte gedrückt, bis er gegen einen Anschlag in Höhe der inneren Schottwand fährt. In dieser Schließstellung ist er durch eine eingelegte Ringdichtung gegen den Innenkörper abgedichtet, so daß das gegen seine Stirnfläche anstehende Vorsteuermedium nicht in die Ausgangskammer übertreten kann·

Vorteilhaft ist zwischen Schlauch und Schieber eine die Durchbrüche in der Ausgangskammer freilassende Stützhülse fest angeordnet, damit der vorgehende Schieber nicht an der Innenfläche des Schlauches entlangschabt oder in diese einschneiden kann. Da die Stützhülse kürzer ist als der in ■ Schließstellung stehende Schieber, wird dessen vordere Stirnseite beim Entlasten des Schlauches, d.h. in der Öffnungsphase des Ventils vom Druck des aus der Eingangskammer des Innenkörpers unter den Schlauch austretenden Durchflußmediums beaufschlagt und der Schieber infolgedessen zurückgeschoben,

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Blot, 4- Dipl.-Ing. G. Schliebs

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ohne daß es einer Rückholfeder bedarf;, die aber ebenfalls anwendbar ist.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird bezüglich ihres zweiten Teils dadurch gelöst, daß das Vorsteuermedium über eine im Ventilgehäuse ausgebildete ringförmige Verteilerkammer und mindestens einen Ringspalt in der Gehäuseinnenwand in die Vorsteuerkammer eingespeist wird. Dieser Ringspalt oder deren mehrere erlaubt bzw. erlauben bereits bei Spaltbreiten unter 1 mm einen hinreichenden Durchtritt des "Vorsteuermediums; eine entsprechend große Durchtrittsfläche steht bei einer - zur Verhinderung des Eindringens des aufgeblähten Schlauches - mit einem engmaschigen Sieb abgedeckten Mündung des Rohrstutzens der unmittelbar an die Vorsteuerkammer angeschlossenen Vorsteuerleitung nicht zur Verfügung. - Durch Bemessung dieser Ringspalte nach Zahl und Breite hat man außerdem eine einfache Möglichkeit, in der Schließphase der Rückstellung des Schlauches gegen den Innenkörper eine Nacheilung gegenüber dem vorrückenden Schieber zu geben, so daß dieser sich sicher in Schließstellung befindet, bevor der Schlauch mit vollem Druck gegen den Innenkörper angepreßt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden beschrieben wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Dehnschlauchventil längs der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ventil längs der Linie ΙΙ-ΐΐ in Fig. 1;

von links und in vergrößerten Darstellungen Fig. 3 einen Ausschnitt im Bereich der Schottwand des

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Innenkörpers mit der Darstellung der Bewegungsvorgänge wahrend des Schließens des Ventils in drei Phasen (a - c);

Fig. 4 einen Teil-Axialschnitt ähnlich Fig. 1 durch ein Dehnschlauchventil mit einer Einspeisung in die Vorsteuerkammer durch Ringschlitze.

.Fig. 1 zeigt in einem Axialschnitt das Ventilgehäuse ·1, darin den Schlauch 2, und, in diesen eingeschoben, den Innenkörper 3. Der Schlauch ist an den Stirnenden des Gehäuses im Bereich der Flansche 1.1 zwischen Gehäuseinnenwand und Innenkörper 3 mittels von den Gehäusestirnseiten her eingeschobener Klemmhülsen 4.1 und 4.2 fest eingespannt. Innenkörper und Dichtungshülsen werden im Gehäuse durch Spannringe 5 gehalten, die mittels der Schrauben 7 auf die Flansche aufgeschraubt sind.

Zwischen den Einspannstellen des Schlauches ist im Ventilgehäuse 1 eine Vorsteuerkammer 1.3 ausgebildet, die über einen Stutzen 1.4- mit Innengewinde mit einer Vorsteuerleitung verbunden werden kann.

Der Innenkörper 3 ist durch eine Schottwand 3·1 in zwei Kammern, die Eingangskammer 3-2 und die Ausgangskammer 3·3 unterteilt. In beiden Kammern sind kreisförmige Bohrungen 3·21 und 3·31 gleichmäßig über den Umfang der Innenkörperwandung verteilt.

Im Bereich der Ausgangskammer 3·3 ist auf dem Innenkörper 3 ein Schieber 6 als Ringkolben verschiebbar gleitend gelagert. Zwischen diesem Schieber und dem Schlauch 2 ist eine Stützhülse 4-.11 angeordnet, die als Verlängerung der Klemmhülse 4.1 ausgebildet ist. Der zwischen Innenkörper und Klemmhülse gebildete ringförmige Zylinderraum 16 ist über eine

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Blat. G Dipl.-lng. G. Sdiliebs

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Leitung 17 im Spannring 5 mit einem Schraubanschluß 17-1 nach außen geführt.

Die Schaltung des Dehnschlauchventils gemäß Fig. 1 und 2 und die Wirkungsweise seiner Bauteile v/erden im folgenden anhand der vergrößerten Darstellung in Pig. 3 beschrieben.

Das Vorsteuermedium kann aus dem Durchflußmedium entnommen werden,- Sig. 1 zeigt hierfür eine Schaltung mit einem Dreiwege-Vorsteuerventil 11, das eingangsseitig über Je eine Zuleitung 12 und Ableitung 13 mit je einer Radialbohrung in dem eingangs- bzw. ausgangsseitigen Spannring 5 des Ventilgehäuses in nur schematisch angedeuteter Weise verbunden ist, während seine Ausgangsseite über die Vorsteuerleitung 14- mit dem Stutzen 1.4- der Vorsteuerkammer 1.3 und über eine abzweigende Leitung 18 und die Leitung 17 mit dem Zylinderraum 16 verbunden ist.

Pig- 3(a) zeigt das Dehnschlauchventil und seine Teile in Offenstellung: Der Schlauch 2 liegt mit seiner Außenfläche gegen die Innenwand des Ventilgehäuses 1 im Bereich der Vorsteuerkammer 1.3 an, das Durchflußmedium kann durch die Bohrungen 3·21 und den zwischen Innenkörper 3 und Dehnschlauch 2 gebildeten Hingspalt und die Bohrungen 3«31 durch die beiden Kammern 3-2 und 3·3 cLes Innenkörpers fließen.

Pig. 3 (b) zeigt den Beginn der Schließphase: Hach Beaufschlagung der Vorsteuerkammer 1.3 und des Zylinderraumes 16 mit dem Vorsteuermedium durch Schaltung des Vorsteuerventils 11 hat sich der Schlauch 2 von der Innenwand des Gehäuses 1 gelöst und bereits gegen einerseits den Innenkörper 3 und andererseits die Stützhülse 4.11 angelegt, der Schieber 6 . ist in seiner Vorwärtsbewegung bis in die eingezeichnete Zwischenstellung gelangt, in der die Bohrungen 3-31 noch nicht abgedeckt sind.

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Blot, ψ Dipl.-lng. G. Sdiliebt

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. 3(c) zeigt die Teile in der Sollließstellung des Ventils: Der Schieber 6 ist bis zum Anschlag auf seiner Stirnfläche gegen die dem Innenkörper angedrehte Schulter 3 »11 vorgeschoben worden. Er wird in seiner Endstellung durch einen O-Eing 20 gegen den Innenkörper abgedichtet. * Der Schlauch (2) ist voll in die durch Schieber 6, Stützhülse 4-.11 und Innenkörper 3 gebildete, in Fig. 3 (b) gut erkennbare ringförmige Vertiefung eingedrungen und quetscht den Durchfluß vollständig ab. Während der Bewegung aus der Stellung nach Fig. 3(b) in die Endstellung nach Fig. 3(c) kann sich die innere Fläche des Schlauches auf der ringförmigen Vertiefung als Anlagefläche abrollen, so daß keine zu Verschleißerscheinungen führenden Scherspannungen auftreten. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung eines mit einer (durch gestrichelte Linien dargestellten) läng s armierung 2.1 versehenen Dehn Schlauches 2. Diese Längsarmierung setzt dem Vorsteuerdruck in der Vorsteuerkammer 1.3 einen ausreichenden Widerstand entgegen, so daß der Schlauch in der Schließphase gemäß Fig. 3(b) nur unwesentlich in die sich bildende ringförmige Vertiefung eindringt und von dem vorgehenden Schieber 6 nicht erfaßt werden kann.

Wird das Vorsteuerventil 11 zum Öffnen des Dehnschlauchventils umgesteuert, so werden Vorsteuerkammer 1.3 und Zylinderraum 16 durch das Abfließen des Vorsteuermediums über die Leitungen 14, 18 und 13 entlastet, durch die Bohrungen 3.21 steht der volle Druck des in der Eingangskammer 3.2 abgesperrten Fördermediums gegen die Innenwandung des Schlauches an und hebt diesen durch Aufblähen von der Außenwand des Innenkörpers 3 ab. Nun steht dieser Druck auch gegen die freie konische Stirnfläche 6.1 an, die als Kolbenfläche des ringkolbenartigen Schiebers 6 wirkt, und der Schieber wird in seine in Fig. 3(a) eingezeichnete Stellung zurückgedrückt .

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In Fig. 4 ist noch einmal die Schließstellung des Dehn- -schlauchventils entsprechend Fig. 3(c) dargestellt. Bei dieser Ausführung des Dehnschlauchventils ist jedoch anstelle der äußeren Leitungsverzweigung 14, 18 die Vorsteuerkammer 1.3 über eine ringförmige Verteilerkammer 1.5 im Ventilgehäuse 1 und eine Bohrung 1.6 an die Leitung 17 angeschlossen. Zwischen Vorsteuerkammer" 1.3 und Verteilerkammer 1.5 sind mehrere Ringe 21 angeordnet, die durch mehrere über den Umfang der Verteilerkammer 1.5 verteilten Stege 22 verbunden und gehalten sind derart, daß sie zwischen .sich schmale Ringspalte 23 bilden. Durch den Gesamtquerschnitt dieser Ringspalte kann das Vorsteuermedium aus der Verteilerkammer 1.5 in die Vorsteuerkammer 1.3 eintreten, ohne daß in der Öffnungsstellung des Ventils bei einem gegen den Schlauch 2 anstehenden stärkeren Staudruck die Außenfläche des Schlauches merklich oder schädlich in die Spaltöffnungen eingepreßt werden könnte, während diese Gefahr bei der Ausführung nach Fig. 1 trotz der Verteilerbohrungen am Grunde des Anschlußstutzens 1.4 besteht.

Bei einem Versuchsventil mit einer Nennweite von NW = 50 mm und einem Nenndruck von 110 kp/cm betrug die Breite der Ringspalte 23 nur wenige Zehntel Millimeter, und es ließ sich ein Staudruck von 70 kp/cm ohne weiteres beherrschen. Zur Abdichtung des Schiebers 6_/(geriügte ein O-Ring, der «sw· außen und innen ein Spiel von csU 0,3 mm hatteTp* Nach 200 000 Schaltungen zeigt der ausgebaute Dehnschlauch keine Verschleißerscheinungen.

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Claims

3 Dipl.-lng. G. Schliebs

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Patentansprüche

Schlauchventil mit einem im Ventilgehäuse an seinen Enden eingespannten, das Durchflußmedium und ein Vorsteuermedium trennenden Schlauch, der über einem in ihn eingesetzten hohlen Iiinenkörper an beiden Enden dichtend angeordnet ist, der durch eine Schottwand in zwei offene Kammern unterteilt ist, deren Wandungen beiderseits der Schottwand durchbrochen sind, wobei der Gesamtquerschnitt der Durchbrüche in jeder Kammer und der von dem Schlauch unter dem Druck des Durchflußmediums bei offenem Ventil freigegebene ringförmige Querschnitt zwischen Schlauch und Innenkörper mindestens gleich dem lichten Querschnitt des Innenkörpers ist, . dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (3·31) in der Ausgangskammer (3·3) des Innenkörpers (3) mittels eines auf diesem nach Art eines Ringkolbens axial verschiebbar gelagerten und stirnseitig mit dem Druck des Vorsteuermediums beaufschlagbaren Schiebers (6) verschließbar sind.

Schlauchventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schlauch (2) und Schieber (6) eine die Durchbrüche in der Ausgangskammer (3·3) freilassende Stützhülse (4.11) fest angeordnet ist.

Schlauchventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (6) in Schließstellung gegen den Innenkörper (3) mittels einer Ringdichtung (20) abgedichtet ist.

Schlauchventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuermedium über eine im Ventilgehäuse (1) ausgebildete ring-· förmige Verteilerkammer (1.5) und mindestens einen Ringspalt (23) in der Gehäuseinnenwand in die' Vorsteuerkammer (1.3) eingespeist wird.

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ΊΟ Dipl.-lng. G. Schliebs

das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

5. Schlauchventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse als Verlängerung einer Klemmhülse (4.1) des Schlauches (2) ausgebildet ist.

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