DE2521942A1

DE2521942A1 - Drehventil

Info

Publication number: DE2521942A1
Application number: DE19752521942
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yasuoka
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1974-05-17
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1975-11-20
Also published as: NO751692L; GB1454718A; DE2521942B2; NO138068C; NO138068B; DE2521942C3; US4024890A

Description

LiedI₅ Dr. Poniar.i, Köth, Zeitler

Patentanwälte
BOOO München 2 2 · Steinsdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 29 84 62

B 7392

KUBOTA TEKKO KABUSHIKI KAISHA 556 Osaka-fu, Osaka-shi, Naniwa-ku, Funade-cho 2-chome 22-banchi / JAPAN

Drehventil Die Erfindung betrifft ein Drehventil.

Ganz allgemein bekannte Ventilbetätigungseinrichtungen zur Anwendung in Drehventilen weisen beispielsweise ein Schneckengetriebe auf, das verwendet wird, um die Drehung des Ventilschaftes und die sich ergebende Verschiebung der Ventilscheibe bzw. des Ventiltellers zu verhindern, die sich aufgrund des auf den Ventilteller einwirkenden Fluiddruckes oder des stromabwärts in bezug auf den Ventilteller erzeugten negativen Druckes ergibt, wenn der Ventilteller einen Fluid- bzw. Flüssigkeitsstrom steuert. Der

509847/0946 Z/G

Ventilteller, der dem Fluiddruck unterworfen ist, ist derart gestaltet, daß er durch das Schneckengetriebe unter Anwendung dessen Übersetzungsverhältnisses mit einer kleinen Kraft betätigbar ist.

Damit der Ventilteller mit einer kleinen Kraft betätigt werden kann, muß das Schneckengetriebe jedoch ein großes Übersetzungsverhältnis aufweisen, was die Notwendigkeit einer bedeutenden Vergrößerung des Durchmessers des Schneckenrades nach sich zieht und folglich auch das Ventil an sich vergrößert. Da darüber hinaus das Schneckenrad mit der Schnecke kämmt, deren Achse rechtwinklig zur Drehachse des Schneckenrades verläuft, ragt das Drehwellenteil der Schnecke vom Schneckenrad weg. Es weist daher das Schneckengetriebe den Nachteil auf, daß es die Ventilkonstruktion noch sperrigerbzw. größer macht.

Insbesondere dann, wenn das Drehventil an einem unterirdisch verlegten Rohr befestigt und der drehbare Schaft des Ventiltellers in senkrechter Richtung angeordnet ist, befindet sich die Betätigungsschnecke, die rechtwinklig zur Achse des drehbaren Schaftes angeordnet ist, in horizontaler Stellung. Wenn dann versucht wird, die Schnecke von oben anzutreiben, ergibt sich demgemäß die Notwendigkeit, im Boden eine beträchtlich große Raumwölbung zur Betätigung des Ventils vorzusehen. Andernfalls wäre es erforderlich, zusätzliche Konstruktionsteile, wie beispielsweise Kegelräder, zur Umkehr der Betätigungsrichtung nach oben zu verwenden und dadurch aber auch einen großen Raum zur Aufnahme der Kegelräder oder dgl. Einrichtungen vorzusehen. Selbst dann jedoch, wenn das Ventil an einem unterirdisch verlegten Rohr in einer derartigen Lage befestigt ist, daß die Drehachse des Ventiltellers horizontal verläuft, muß demgegenüber ein Teil des drehbaren Ventilschaftes, der am Ventilteller befestigt ist, aus dem Ventilgehäuse herausragen, damit der Ventilteller von außen her gedreht werden kann. Aus diesem Grund erfordern die aus dem Gehäuse oder dgl. herausragenden Teile, wie Ventilschaft, Schneckenrad und Schnecke, einen entsprechend vergrößerten Raum an der

7392 509847/0946

Seite des Ventilgehäuses. Ih jedem Fall weist daher das Schneckengetriebe den Nachteil auf, daß zu seiner Betätigung ein beträchtlich großer Raum unterhalb des Bodens, in dem beispielsweise das Rohr verlegt ist, erforderlich ist.

Anstelle eines Schneckengetriebes sind auch noch Hebel-oder Gelenkeinrichtungen gebräuchlich, jedoch machen diese das Ventil selbst groß und erfordern zusätzlichen Raum, damit die Hebel- oder Gelenkeinrichtungen verschwenkt werden können. Dies führt wiederum dazu, daß auch zur Betätigung dieser Einrichtungen ein größerer Platzbedarf erforderlich ist. Derartige Einrichtungen weisen weiterhin den Nachteil auf, daß sie das Ventil, wenn der Ventilteller aufgrund eines Fluiddruckes oder dgl. einem Drehmoment unterworfen ist, nicht automatisch in seiner eingestellten Lage halten können, wenn nicht ein spezieller Verriegelungsmechanismus vorgesehen ist.

Ausgehend hiervon, liegt der Erfindung daher die Aufgäbe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Drehventil zu schaffen, das mit kleiner Kraft betätigt werden kann, kompakt ausgestaltet ist und gleichwohl gegen eine aufgrund des zu steuernden Fluidstroms auf den Ventilteller ausgeübte Kraft automatisch in seiner eingestellten Lage verriegelbar ist. Bei dem zu schaffenden Ventil soll außerdem der Öffnungsgrad des Ventiltellers leicht feststellbar sein, wenn das Ventil betätigt wird.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Das Drehventil gemäß der Erfindung weist auf ein mit einem Vorsprung versehenes Ventilgehäuse, einen drehbaren Ventilschaft, der in dem Ventilgehäuse, durch dieses gelagert, angeordnet ist und ein sich in das Innere des Vorsprungs hineinerstreckendes Ende aufweist, wobei der drehbare Ventilschaft ausschließlich Drehbewegungen durchführen kann, einen am Ventilschaft be-

509847/0946 7392

festigten Ventilteller, ein verschiebbares Rohr und drehbares röhrenförmiges Teil, die jeweils koaxial zum Ventilschaft angeordnet sind, ein mit dem röhrenförmigen Teil einstückiges drehbares Betätigungsglied, ein erstes Schraubengewinde, um den Ventilschaft und das verschiebbare Rohr im Schraubeingriff miteinander zu halten, und ein zweites Schraubgewinde, um das verschiebbare Rohr und das röhrenförmige Teil im Schraubeingriff miteinander zu halten, wobei das erste Schraubgewinde einen größeren Steigungswinkel bzw. eine größere Steigung als das zweite Schraubgewinde aufweist, das verschiebliche Rohr durch den lediglich in Richtung der Ventils chaftachse beweglichen Vorsprung gelagert ist und schließlich das röhrenförmige Teil durch den Vorsprung gelagert ist und ausschließlich eine Drehbewegung um die Achse des Ventilschaftes durchführen kann, so daß durch Verdrehen des röhrenförmigen Teils auch der Ventilschaft gedreht wird. Es ist daher das verschiebliche Teil mit einem Gewinde, das einen größeren Steigungswinkel aufweist, auf den am Ventilteller befestigten drehbaren Ventilschaft aufgeschraubt und durch den Vorsprung gelagert, so daß es axial zum Ventilschaft beweglich ist, wodurch das bewegliche röhrenförmige Teil auf das bewegliche Teil geschraubt und koaxial zum drehbaren Ventilschaft angeordnet werden kann.

¹O¹

Diese Anordnung ermöglicht es, die einzelnen Konstruktionsteile koaxial zum drehbaren Ventilschaft anzuordnen und dadurch ein Drehventil zu schaffen, das in seiner Gesamtausbildung kompakt ist, mit einer kleinen Kraft betätigt werden kann und außerdem in der oben erwähnten Weise automatisch verriegelbar ist.

Bei der Anwendung an einer Stelle, an welcher der Raum zur Installation oder Betätigung begrenzt ist, wie beispielsweise bei einem unterirdisch verlegten Rohr, erfordert das erfindungsgemäße Drehventil einen kleineren Gewölberaum als konventionelle Ventile und kann in zufriedenstellender Weise mit einer kleinen Kraft von oben her betätigt werden, wobei gleichzeitig

509847/0946 7392

der Ventilteller automatisch und wirksam in seiner eingestellten Lage gehalten werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 in senkrechtem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehventils in Form eines Drosselklappenventils;

Fig. 2 in senkrechtem Längsschnitt einen Teil einer abgewandelten

Ausführungsform;

Fig. 3 vergrößert in Draufsicht das Ventil gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 vergrößert im Längsschnitt den Hauptteil einer weiteren Ausführungsform eines Öffnungsgradanzeigers.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Ventilgehäuse 1, das in einem nicht dargestellten Rohr installiert ist, mit einem Vorsprung 2 versehen, der einen etwa zylindrischen, sich nach außen öffnenden Innenraum 2a aufweist. Der Vorsprung 2 kann einstückig mit dem Ventilgehäuse 1 oder aber lösbar an diesem befestigt sein. Ein drehbarer Ventilschaft 3 ist im Ventilgehäuse 1, durch dieses gelagert, angeordnet und an einer Ventilklappe 4 befestigt, die ebenfalls innerhalb des Ventilgehäuses 1 angeordnet ist. Ein Ende des Ventilschaftes 3 erstreckt sich in den Innenraum 2a des Vorsprungs 2, während am anderen Ventilschaftende ein Druckring 27 oder dgl. befestigt ist, der mit dem Ventilgehäuse 1 in Eingriff steht, um eine axiale Bewegung des Ventilschaftes 3 zu verhindern. Ein verschiebbares Rohr 5 ist direkt auf das Ende des drehbaren Ventilschaftes 3 aufgepaßt, das im Innenraum 2a des Vorsprungs angeordnet ist. Das Rohr 5 verläuft koaxial zum Ventil-

₇₃₉₂ 509847/09 46

schaft 3 an der Achse 8. Ein drehbares röhrenförmiges Teil 6 ist direkt auf das verschiebliche Rohr 5 aufgepaßt und verläuft ebenfalls koaxial zur Achse 8 des Ventilschaftes 3. Dasjenige Teil des röhrenförmigen Teils 6, das um das Rohr 5 herum verläuft, ist im Innenraum 2a des Vorsprungs 2 angeordnet. Das röhrenförmige Teil 6 weist die Form einer Kappe auf und dient ebenfalls als oberseitige Abdeckung für den Ihnenraum 2a. Das Rohr steht mittels eines ersten Schraubgewindes 15, das am Außenumfang des Ventilschaftes 3 und am Innenumfang des Rohres 5 vorgesehen ist, mit dem Ventilschaft 3 in Eingriff. Hierbei weist das erste Schraubgewinde 15 einen großen Steigungswinkel auf und ist mit mehreren Gewindegängen versehen. Obwohl das erste Schraubgewinde 15 in der dargestellten Ausführungsform acht Gewindegänge aufweist, lassen sich auch gute Wirkungen in einer Größenordnung von sechs bis zwölf Gewindegängen erzielen, die geeignete Steigungswinkel besitzen. Das drehbare röhrenförmige Teil 6 steht mit dem verschieblichen Rohr 5 mittels eines zweiten Schraubgewindes 16 in Eingriff, das an der Außenumfangsfläche des Rohrs 5 und an der Innenumfangsfläche des drehbaren röhrenförmigen Teils 6 vorgesehen ist. Das zweite Schraubgewinde 16 weist einen kleineren Steigungswinkel als das erste Schraubgewinde 15 auf und kann, wie in der Zeichnung dargestellt, eingängig sein oder aber mehrgängig. Das Rohr 5 ist im Vorsprung 2 angeordnet und durch diesen lediglich in Richtung der Achse 8 des Ventilschaftes 3 verschieblich gelagert, wobei hierzu eine Keilfeder 7 dient, die zwischen dem Rohr 5 und dem Vorsprung 2 angeordnet ist. Das röhrenförmige Teil 6 ist im Vorsprung 2 angeordnet, und zwar mittels eines am röhrenförmigen Teil 6 befestigten Lagerringes 9 sowie mittels eines Lagers 10, wobei das röhrenförmige Teil 6 lediglich eine Drehbewegung durchführen kann, und zwar um die Schaftachse 8. Ein vorgesehenes drehbares Betätigungsglied 13, das etwa an der Mitte des röhrenförmigen Teils 6 vorgesehen ist, weist die Form eines sich axial vom Ventilschaft 3 nach außen erstreckenden Vorsprungs auf.

509847/0946 7392

Das Betätigungsglied 13 kann derart geformt sein, daß es durch ein Handrad oder durch einen Handgriff 11, der hiermit in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise in Eingriff steht, betätigt werden kann, oder es kann das Betätigungsglied 13 selbst eine derartige Form aufweisen, daß es direkt betätigbar ist. Statt dessen kann das Betätigungsglied 13 auch derart ausgebildet sein, daß es mit dem Antriebssystem eines anderen Hauptantriebs verbunden werden kann. Zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem drehbaren Ventilschaft 3 ist im übrigen noch eine Dichtung 14 vorgesehen.

Wenn das röhrenförmige Teil 6 durch das Betätigungsglied 13 betätigt wird, dreht es sich um die Achse 8 des Ventilschaftes 3 und dreht auch, da es über das zweite Schraubgewinde 16 mit dem verschieblichen Rohr 5 in Eingriff steht, dieses verschiebliche Rohr 5, das sich seinerseits in Richtung der Achse 8 verschiebt, wobei es gleichzeitig an einer Drehung um diese Schaftachse 8 gehindert ist. Aufgrund der Verschiebebewegung des Rohrs 5 wird demgemäß auch der Ventilschaft 3 gedreht, der über das erste Schraubgewinde 15 mit dem Rohr 5 in Eingriff steht. Hierdurch wird aber auch die am Ventilschaft 3 befestigte Ventilklappe 4 gedreht. Es läßt sich daher der Fluidstrom im Ventilgehäuse 1 in der gewünschten Weise mit einer kleinen Kraft steuern. Die Ventilklappe 4 wird in ihrer eingestellten Lage durch das einen großen Steigungswinkel aufweisende erste Schraubgewinde 15 und durch das einen kleinen Steigungswinkel aufweisende zweite Schraubgewinde gegen eine mögliche Verschiebung gehalten, und zwar selbst dann, wenn die Ventilklappe 4 einer vom Fluid erzeugten Belastung bzw. Kraft unterworfen wird.

Bei den aus Fig. 2-4 ersichtlichen Ausführungsformen ist zusätzlich eine Anzeigestange 17 vorgesehen, die sich durch eine in der Längsmittellinie des röhrenförmigen Teils 6 vorgesehene Bohrung 26 hindurcherstreckt und mittels eines zwischen der Anzeigestange 17 und dem röhrenförmigen Teil 6 vorgesehenen Kugellagers 12 relativ gegenüber dem röhrenförmigen Teil 6

509847/0946 7392

verdrehbar ist. Die Anzeigestange 17 ragt mit ihrem einen Ende aus der Oberseite des röhrenförmigen Teils 6 heraus und ist mit ihrem anderen Ende am oberen Ende des Ventilschaftes 3 befestigt. An der freiliegenden oberen Stirnfläche 19 der Anzeigestange 17 ist ein Öffnungsgradanzeiger 20 vorgesehen. Hierbei bilden die Anzeigestange 17 und der Anzeiger 20 eine Öffnungsgradanzeigeeinrichtung 25. Ein spezielles einfaches Ausführungsbeispiel des Anzeigers 20 weist die Form einer in der freiliegenden oberen Stirnfläche 19 der Anzeigestange 17 vorgesehene Nut 23 auf. Eine Öffnungs gradskala 22 ist an einer Skalenplatte 18 vorgesehen, die sich vom Vorsprung 2 wegerstreckt. Die jeweilige Lage der in der Anzeigestange 17 vorgesehenen Nut 23 relativ zur Skala 22 zeigt an, bis zu welchem Grad bzw. Ausmaß die Ventilklappe 4 geöffnet ist. Statt dessen kann der Anzeiger 20 auch einen Zeiger 21 aufweisen, der an der Anzeigestange 17 dicht an deren oberer freiliegender Stirnfläche 19 befestigt ist und sich in Rieh- . tung auf die Skalenplatte 18 erstreckt. Der Zeiger 21 und die Skala 22 machen es noch leichter, das Öffnungsmaß der Ventilklappe 4 abzulesen.

Wenn bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Ventilschaft 3 gedreht wird, werden die Nut 23 oder der Zeiger 21 der Anzeigeeinrichtung 25 am oberen Ende des Ventilschaftes 3 gegenüber der Skala 22 verstellt. Durch einfaches Ablesen der Skala 22, die den Öffnungsgrad der Ventilklappe 4 anzeigt, kann sehr leicht bestimmt werden, wie weit das Betätigungsglied 13 betätigt werden muß, um die Ventilklappe 4 auf das gewünschte Öffnungsmaß einzustellen. Nachdem dies erfolgt ist, läßt sich das Ventil bei nachfolgenden Betätigungsvorgängen sehr leicht steuern bzw. kontrollieren, da das Öffnungsmaß der Ventilklappe 4 stets an der Skala 22 angezeigt ist.

₇₃₉₂ 509847/0946

Claims

Patentansprüche

1) Drehventil, gekennzeichnet durch ein mit einem Vorsprung (2) versehenes Ventilgehäuse (1), einen drehbaren Ventilschaft (3), der im Ventilgehäuse (1), durch dieses drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert, angeordnet ist und sich mit seinem einen Ende ins Innere des Vorsprungs (2) erstreckt, eine am Schaft (3) befestigte Ventilklappe (4), ein verschiebliches Rohr (5) und ein drehbares röhrenförmiges Teil (6), die jeweils koaxial zum Ventilschaft (3) angeordnet sind, ein mit dem röhrenförmigen Teil (6) einstückiges drehbares Betätigungsglied (13), ein erstes Schraubgewinde (15), mittels dem der Ventilschaft (3) und das verschiebliche Rohr (5) in Schraubeingriff miteinander gehalten sind, und durch ein zweites Schraubgewinde (16), mittels dem das verschiebliche Rohr (5) und das röhrenförmige Teil (6) in Schraubeingriff miteinander gehalten sind, wobei das erste Schraubgewinde (15) einen größeren Steigungswinkel als das zweite Schraubgewinde (16) aufweist, das verschiebliche Rohr (5) durch den Vorsprung (2) gelagert sowie lediglich in Richtung der Achse (8) des Ventilschaftes (3) beweglich ist und wobei das röhrenförmige Teil (6) axial unverschieblich durch den Vorsprung (2) gelagert und lediglich um die Achse (8) des Ventilschaftes (3) drehbar ist, so daß der Ventilschaft (3) mittels des röhrenförmigen Teils (6) verdrehbar ist.

2. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebliche Rohr (5) direkt am Ventilschaft (3) befestigt ist, daß das röhrenförmige Teil (6) direkt auf dem verschieblichen Rohr (5) befestigt ist, daß das erste Schraubgewinde (15) mehrgängig ist und daß das zweite Schraubgewinde (16) eingängig ist.

3. Drehventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (2) einen zylindrischen Innenraum (2a) aufweist, der koaxial zum Ventilschaft (3) verläuft und sich nach außen öffnet, daß das röhrenförmige

7392 509847/0946

Teil (6) als oberseitige Abdeckung für den Innenraum (2a) des Vorsprungs (2) ausgestaltet ist, daß das Betätigungsglied (13) etwa in der Mitte des röhrenförmigen Teils (6) angeordnet ist und die Form eines sich axial nach außen vom Ventilschaft (3) wegerstreckenden Vorsprungs aufweist, daß das verschiebliche Rohr (5) im Ihnenraum (2a) des Vorsprungs (2) angeordnet und über einen Federkeil (7) mit dem Vorsprung (2) verschieblich in Eingriff steht und daß das röhrenförmige Teil (6) im Innenraum (2a) des Vorsprungs (2) angeordnet ist, wobei ein Drucklager (10) und ein Lagerring (9) zwischen dem röhrenförmigen Teil (6) und dem Vorsprung (2) vorgesehen sind.

4. Drehventil nach einem der Ansprüche 1 -·3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilschaft (3) beweglich eine Öffnungsgradanzeigeeinrichtung (25) verbunden ist und daß am Ventilgehäuse (1) eine Skala (22) befestigt ist, wodurch aufgrund der Relativlage zwischen der Anzeigeeinrichtung (25) und der Skala (22) der Öffnungsgrad der Ventilklappe (4) in bezug auf das Ventilgehäuse (1) anzeigbar ist.

5. Drehventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (25) eine am oberen Ende des Ventilschaftes (3) und sich hiervon in Richtung der Ventilschaftachse (8) wegerstreckende Anzeigestange (17) sowie einen an der oberen freien Stirnfläche (19) der Anzeigestange (17) vorgesehenen Anzeiger (20) aufweist, wobei sich die Anzeigestange (17) durch eine im röhrenförmigen Teil (6) sowie im Betätigungsglied (13) vorgesehene Bohrung (26) hindurcherstreckt und gegenüber dem röhrenförmigen Teil (6) und dem Betätigungsglied (13) verdrehbar ist.

6. Drehventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (20) als Nut (23) ausgestaltet ist, die an der freien oberen Stirnfläche (19) der Anzeigestange (17) vorgesehen ist.

50984 7/0946 7392

7. Drehventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (20) einen Zeiger (21) aufweist, der an der freien oberen Stirnfläche (19) der Anzeigestange (17) befestigt ist.

₇₃₉₂ 509847/0946