DE3026889A1

DE3026889A1 - Absperrorgan, insbes. pruefventil

Info

Publication number: DE3026889A1
Application number: DE19803026889
Authority: DE
Inventors: Dietrick Livingston N.J. Strahman
Original assignee: Strahman Valves Inc
Current assignee: Strahman Valves Inc
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-05-27
Also published as: NL8003813A; FR2470320A1; FI801859A; GB2063424A; FR2470320B3

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. rer. nat. DIETER LOU(S

Dlpl.-Phys. CLAUS PÖHLAU OAOCßQQ

Dipl.-Ing. F¹ANZ LOHRENTZ JU/DÖOO

Dipl.-PhV ',VOLFGAtMG SEGETH _m ·? .

KESSLERPLATZ 1 ^

8500 NÜRNBERG 20

Strahman Valves Inc.

3, Vreeland Road

Florham Park

New Jersey 07932

U.S.A. 20405 60/ir

Absperrorgan, insbesondere Prüfventil

Die Erfindung betrifft ein Absperrorgan, insbesondere ein Ventil vom Kolbentyp, bei dem die Kolbenstellung während der Ventilbetätigung anzeigbar ist.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet steht primär die Betriebssicherheit bei der Entwicklung und dem Einsatz sämtlicher Ventiltypen im Vordergrund.

Zu einem Ventiltyp, bei dem die Sicherheit von besonders hoher Bedeutung ist, gehört die Klasse von Ventilen, die als Prüfventile einsetzbar sind. Diese Prüfventile unterscheiden sich speziell von Durchfluß-Regelventilen dadurch, daß bei ihrem Betrieb mindestens ein Teil des enthaltenen oder fließenden Fluids für Testzwecke oder dergleichen entnommen werden soll. Eher als einen Fluidfluß zu unterbrechen oder zu drosseln, dringen Prüfventile in das Fluidbehältnis ein. Beim Einsatz von Prüfventilen ist es deshalb oft der Fall, daß die Fluidprobe aus dem Fluidbehälter entnommen und in ein Probegefäß oder einen anderen Behälter eingefüllt werden soll. Dabei sind sehr oft das Prüfventil und der Probenbehälter nicht in einer ge-

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.if.

schlossenen Verbindung. Insofern gleicht die Betätigung des Prüfventils häufig eher der Betätigung eines Wasserhahns im Hausbereich, um einen Eimer mit Wasser zu füllen. Wie jeder bereits erfahren hat, kommt es häufig bei einem derartigen Einfüllen von Wasser in einen Eimer zum Verspritzen von Wasser auf die einfüllende Person.

Wo als Fluid Wasser eingesetzt wird, ist das Problem schlimmstenfalls von geringerer Art; wo jedoch das zu prüfende Fluid eine toxische Substanz oder ein korrodierendes Fluid ist, bekommen derartige Probleme jedoch neue Dimensionen. In solchen Fällen muß das Bedienungspersonal die Stellung des Ventilkolbens innerhalb des Durchflußbereichs kennen, damit Beginn oder Ende des Flusses des zu prüfenden Fluids zuvor erkannt werden.

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, Prüfventile mit einer Schutzanzeige für die Kolbenstellung zu versehen. Meist sollte dieses Problem jedoch durch komplizierte Lösungen einschließlich Ventilen mit Schublehren, Spaltlehren und ähnlich teuren Einrichtungen gelöst werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Absperrorgan, insbesondere ein Prüfventil mit einem sich hin- und herbewegenden Kolben zu schaffen, bei dem die Kolbenstellung im Hinblick auf den Prüfflußzustand des Ventils immer bekannt ist.

Dabei soll weiterhin die Anzeigeeinrichtung billig herzustellen und nicht schwierig in die Ventilanordnung einzubauen sein.

Weiterhin soll die Anzeigeeinrichtung sowohl auf der Kolbenantrieb se inrichtung befestigt als auch damit direkt bewegbar sein.

Zusätzlich soll die Anzeigeeinrichtung mit Bereichen des Ventilkörpers zusammenwirken, so daß die Kolbenstellung innerhalb

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des Körpers und sein Verhältnis zur Auslaßöffnung des Ventils festgelegt werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zu einer ersten Ausführungsform gehören ein Ventilkörperbereich, ein Kappenbereich, ein erster Kanal, der innerhalb des Ventilkörperbereichs gebildet ist und einen Einlaßkanal darstellt, ein zweiter Kanal, der in dem Ventilkörperbereich gebildet ist und einen Auslaßkanal darstellt, koaxiale Bohrungen, die im Ventilkörperbereich und im Haubenbereich gebildet sind und den sich darin hin- und herbewegenden Kolben aufnehmen, der durch Drehung einer Gewindestange b'etätigbar ist, eine Kurbel zur Drehung der Gewindestange, um den Ventil- und Kolbenstellungsanzeiger, der fest auf der Gewindestange befestigt ist, zu betätigen, und ein Kolbenstellungsanzeiger, durch den eine genaue Angabe der Endstellung des Kolbens hinsichtlich des Auslaßkanals möglich ist, so daß ein nicht vorgesehenes Ausfließen von Fluid durch das Prüfventil in Begleitung mit drohender Verletzungsgefahr verhindert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und den nachfolgenden Unteransprächen.

Es zeigen

Fig. 1 zwei erfindungsgemäße Prüfventile, die jeweils teilweise im Schnitt dargestellt sind, wobei das eine Ventil in der geöffneten Stellung und das andere in der geschlossenen Stellung dargestellt ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Prüfventil, wobei das Ventil in der geschlossenen Stellung gezeigt ist,und

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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß eingesetzten Ventilstellungsanzeigers.

Wie vorstehend festgestellt, betrifft die Erfindung ein Absperrorgan, insbesondere ein Prüfventil vom Kolbentyp, bei dem eine Anordnung zur Anzeige der Ventilkolbenstellung während sämtlicher Betriebsstufen vorgesehen ist, wodurch ein zusätzlicher Sicherheitsgrad beim Betrieb des Ventils erreicht wird.

In Fig. 1 sind zwei Ventileinheiten gezeigt, die den erfindungsgemäßen Aufbau aufweisen, wobei jedes Ventil mit 10 bezeichnet ist.

Jedes der Ventile 10 weist einen Ventilkörperbereich 12, einen Kappenbereich 14 und eine Kurbel 16 auf, die zum Drehen einer Gewindestange 18 derart verwendet wird, daß ein Kolben 20 innerhalb des Ventilkörpers 12 und der Kappe, wie nachstehend ausführlich erläutert,hin- und herbewegt wird.

Der Ventilkörperbereich 12 und der Kappenbereich 14 sind an ihren Oberflächen durch mehrere Schrauben und Muttern 22 in üblicher Weise aneinander befestigt. Die Schrauben und Muttern 22 sind innerhalb entsprechender fluchtender Bohrungen angeornet, die im Ventilkörperbereich und im Kappenbereich in an sich bekannter Art gebildet sind.

Bin Kolbenstellungsanzeiger 24 ist starr auf der Gewindestange 18 befestigt und mit dieser durch Drehung der Kurbel 16 drehbar. Ein derart befestigter und drehbarer Kolbenstellungsanzeiger 24 ist um eine entsprechende Strecke nach unten versetzt, die der nach unten erfolgten Versetzung des Kolbens 20 während der Drehung der Kurbel 16 entspricht. Dabei läßt sich der Kolben 20 aus der vollständig geschlossenen Stellung, wie dies in der linken Ventileinheit 10 gemäß Fig. 1 gezeigt ist, in die geöffnete Stellung überführen, wie dies anhand der rechten Ventileinheit

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von Fig. 1 gezeigt ist. Gemäß Fig. 1 sind die beiden Ventileinheiten 10 in mit Gewinde versehene Öffnungen 26 eingeschraubt, die in einer Leitung 28 vorgesehen sind, in der das zu prüfende Fluid entweder fließt oder gespeichert ist.

Auf der Außenoberfläche des Kappenbereichs 14 sind zwei waagerecht angeordnete Umfangslinien 30 und 32 vorgesehen; die obere Umfangslinie 30 ist derart angeordnet, daß sie der Stellung der oberen Spitze des Kolbenstellungsanzeigers 24 entspricht, wenn die obere Oberfläche des Kolbens 20 in der Nähe der oberen Kante eines Ventilrings 41 ist, der, wie nachstehend beschrieben, im Ventilkörperbereich 12 vorgesehen ist. In ähnlicher Weise ist die untere Umfangslinie 32 derart angeordnet, daß sie der Stellung der oberen Spitze des Kolbenstellungsanzeigers 24 entspricht, wenn die obere Oberfläche des Kolbens 20 sich in der Nähe der unteren Kante des Ventilrings 41 befindet. Wie aus der in Fig. 1 gezeigten Anordnung zu ersehen ist, kann die Bezeichnung "Öffnung" zwischen den beiden Linien derart vorgesehen sein, daß die Funktion angezeigt wird, die dann eintritt, wenn die Spitze des Kolbenstellungsanzeigers 24 die entsprechende umfangslinie erreicht. Insbesondere wenn die obere Spitze des Kolbenstellungsanzeigers 24 sich nach unten zwischen den Umfangslinien 30 und 32 bewegt, wird das Bedienungspersonal darauf aufmerksam gemacht, daß sich das Ventil öffnet oder aber sich im Öffnen befindet. Insofern kommt dann das Ausfließen von Fluid aus dem Ventil nicht überraschend.

Der Aufbau des Ventils 10 ist in Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellt. Der Ventilkörperbereich 12 weist ein im allgemeinen zylindrisches Glied mit einer sich senkrecht erstreckenden Bohrung 36.und einen sich nach außen und abwärts erstreckenden Stutzen 38 auf, in dem ein Auslaßkanal 34 gebildet ist, der mit der senkrechten Bohrung 36 in Verbindung steht.

Eine senkrecht sich erstreckende Bohrung 40 ist koaxial zu der Bohrung 36 und durchsetzt das obere Ende des Ventilkörper-

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bereichs 12. Der Durchmesser dieser Bohrung 40 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Kolbens 20 und nimmt den Kolben 20 gleitend in sich auf. Die Außenoberfläche des Ventilkörperbereichs 12 ist in Höhe der Bohrung"20 derart mit einem Gewinde versehen, daß dadurch das Einschrauben der Ventileinheit 10 in ein System, beispielsweise in die mit einem Gewinde versehene Öffnung 26 in der Leitung 28, wie in Fig. 1 gezeigt, möglich ist.

Innerhalb der senkrechten Bohrung 36 und an deren oberem Ende ist ein oberer Ventilring 41 vorgesehen, der mit einem Basisring 42 zusammenwirkt. Dadurch wird eine obere Dichtung geschaffen, die das Ausfließen von Fluid durch die obere Bohrung 40 in die Bohrung 36 um den Kolben 20 verhindert, wenn sich der Kolben durch die obere Dichtung erstreckt, also das Ventil sich in der geschlossenen Stellung befindet.

In ähnlicher Weise ist innerhalb' der senkrechten Bohrung 36 im Ventilkörperbereich 12 ein unterer Ventilring 44 vorgesehen, der mit einer Dichtung 45 zusammenwirkt. Dadurch wird eine untere Ventildichtung geschaffen, die das Ausfließen von Fluid aus dem Ventilkörper innerhalb der Bohrung 36 und um den Kolben 20 verhindert, wenn das Ventil sich in der geöffneten Stellung befindet.

Zwischen dem oberen Ventilring 41 und dem unteren Ventilring 42 ist ein Käfig 46 vorgesehen, der als ein im wesentlichen zylindrisches Teil ausgebildet ist. Der Außendurchmesser die-' ses Käfigs 46 gleicht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Bohrung 36, während der Innendurchmesser des Käfigs im wesentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens 20 derart gleicht, daß eine Gleitbewegung des Kolbens darin stattfinden kann. Innerhalb des Käfigs 46 ist eine gewinkelte Bohrung 48 derart vorgesehen, daß sie mit dem Auslaßkanal 34 koaxial ist. Die Bohrung 48 fluchtet radial mit dem Auslaßkanal 34 mit Hilfe einer Ausnehmung 49. Diese Ausnehmung 49 wirkt mit einer

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Justierschraube 50 zusammen, die in eine im Ventilkörperbereich 12 vorgesehene Öffnung eingeschraubt ist.

Der Kappenbereich 14 ist ein im wesentlichen zylindrisches Teil mit einem kelchförmigen oberen Ende, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Ventilkörperbereichs 12 entspricht. Wie vorstehend festgestellt, sind diese beiden Teile mit Hilfe von Schrauben und Muttern in üblicher Weise aneinander befestigt.

Innerhalb des Kappenbereichs 14 erstreckt sich im allgemeinen senkrecht eine axiale Bohrung 52. Diese Bohrung 52 ist koaxial zu der Bohrung 36 im Ventilkörperbereich 12. Das untere Ende der Bohrung 52 ist innen mit einem Gewinde versehen, um eine Hülse 54 aufzunehmen. Die Hülse 54 ist durch eine Feststellschraube 55 starr in Stellung gehalten, die innerhalb einer sich radial erstreckenden, mit einem Gewinde versehenen Öffnung angeordnet ist, die in der Wand des Kappenbereichs 14 vorgesehen ist. Der Durchmesser der Bohrung 52 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Gewindestangel 8. Weiterhin gehört zum oberen Ende der Gewindestange 18 eine drehbare Verbindung mit dem unteren Ende des Kobens 20, was an sich bekannt ist, Die drehbare Verbindung ist durch eine Schloßmutter 57 gesichert. Insofern erfolgt durch eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Gewindestange 18 eine nach oben oder unten gerichtete Bewegung des Kolbens 20. Die Drehung der Gewindestange 18 hat jedoch nicht notwendigerweise eine entsprechende Drehung des Kolbens 20 infolge der drehbaren Verbindung zwischen diesen beiden Elementen zur Folge.

Durch die Hülse 54 erstreckt sich axial eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 59. Das Gewinde der Bohrung 59 nimmt durch Einschrauben die Gewindestange 18 auf, wo durch die Hülse 54 ein Element für die senkrechte Verschiebung der Gewindestange 18 und damit des Kolbens 20, die ja auf die Drehung der Gewindestange 18 durch die Kurbel 16 zurückzuführen ist, darstellt.

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In dieser Hinsicht ist am unteren Ende der Gewindestange 18 ein Element zur Aufnahme der Kurbel vorgesehen. Dieses Element hat einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und ist der Befestigung des Kolbenstellungsanzeigers 24 und der Kurbel 16 darauf angepaßt. Unmittelbar unter dem Element zur Aufnahme der Kurbel ist ein mit einem Gewinde versehenes Ende zur Aufnahme einer Sicherungsmutter 62 darauf vorgesehen,und diese Sicherungsmutter kann beliebiger, an sich bekannter Art sein, beispielsweise eine Kronenmutter und ein Splint oder Vorsteckstift.

In an sich bekannter Art ist eine Kurbel 16 mit einer Durchbohrung vorgesehen, die im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ist und im wesentlichen in ihrer Abmessung dem Kurbelbereich der Gewindestange 18 entspricht. In ähnlicher Weise, und wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Kobenstellungsanzeiger 24 mit einer Öffnung 64 versehen, die im Querschnitt im allgemeinen quadratisch ist und in ihrer Abmessung im wesentlichen der Dimensionierung des Kolbenbereichs der Gewindestange 18 entspricht. Durch die Drehung der Kurbel 16 wird die Gewindestange 18 und mit dieser zusammen der Kolbenstellungsanzeiger 24 gedreht. Da der Kolbenstellungsanzeiger 24 starr zwischen der oberen Oberfläche der Kurbel 16 und dem unteren Ende des Gewindes der Gewindestange 18 befestigt ist, wird der Kolbenstellungsanzeiger mit der Gewindestange 18 nach oben und nach unten durch die Drehung der Kurbel 16 bewegt.

Gemäß Fig. 3 weist der Kolbenstellungsanzeiger 24 ein im all-, gemeines L-förmiges Teil mit einer Bodenplatte 66 und einem im allgemeinen gewölbten, sich senkrecht erstreckenden Teil 67 auf. Die senkrechte Abmessung des gewölbten Teils 6η ist derart ausgelegt, daß die obere Spitze 68 des Teils 67 senkrecht in der Nähe der oberen Umfangslinie angeordnet ist, die auf der Außenoberfläche des Kappenteils 14, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, gebildet ist, wenn die Stirnfläche des Kolbens 20 sich an der oberen Kante des oberen Ventilrings 41

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Al·

befindet.

Bei einer derartigen Anordnung ist ersichtlich, daß das Bedienungspersonal während der Drehung der Kurbel 16 und der dadurch erfolgenden Abwärtsbewegung der Gewindestange 18, des Kolbens 20 und des Kolbenstellungsanzeigers 24 genau bestimmen kann, wann der Kolben sich in einer Stellung befindet, bei der das Öffnen des Ventils beginnt. Das Bedienungspersonal wird dabei nicht durch unerwartetes Ausfließen von Fluid durch das Ventil überrascht. Weiterhin ist die Wahrscheinlichkeit von Verspritzen oder unkontrolliertem Ausfließen infolge eines Unfalls wesentlich verringert.

Wird die Kurbel 16 weiter gedreht, um die Gewindestange 18 nach unten zu bewegen, so hat dies ebenfalls eine nach unten erfolgende Versetzung des Kolbenstellungsanzeigers 24 zur Folge. Gleichzeitig befindet sich die Spitze 68 in der Nähe der unteren Linie 32, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Das Bedienungspersonal weiß dann, daß das Ventil sich in der geöffneten Stellung befindet.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Drehung der Kurbel 16, beispielsweise um den Kolben 20 in die oberste Stellung zu überführen, zur Folge, daß die obere Spitze 68 des Kolbenstellungsanzeigers 24 sich etwas unterhalb des kelchförmigen Teils des Kappenbereichs 14 befindet und daß die Stirnfläche des Kolbens 20 im wesentlichen koplanar mit der oberen Kante der Bohrung 40 im Ventilkörperbereich 12 ist. Daraus ist ersichtlich, daß durch eine derartige Anordnung des Kolbens 20 die Bildung eines Totpunktes im Prüfventil verhindert wird, der ansonsten eine Sammelstelle für Materialien darstellen würde, die in dem zu prüfenden Fluid enthalten sind, was zu ungültigen Proben beim Abzug führen würde. Durch die Anordnung des Kolbens 20 in der in Fig. 2 gezeigten Weise wird also nicht nur kein Totpunkt geschaffen, sondern einem fließenden Fluid wird eine im wesentlichen uniplanare Oberfläche gegenübergestellt,

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wodurch nachteilige Reaktionen des fließenden Fluids durch die Verwendung des Prüfventils auf ein Minimum beschränkt werden.

Das erfindungsgemäße Prüfventil kann aus allgemein bekannten Materialien hergestellt werden. So kann beispielsweise korrosionsbeständiger Stahl für den Kappenbereich 14, die Gewindestange 18, die Dichtung 45, die Kappenmuttern und -schrauben, den Käfig 46, die Schloßmutter 57, den Kolben 20, den Ventilkörperbereich 12, den Basisring 42 und die entsprechenden Befestigungsmuttern eingesetzt werden. In ähnlicher Weise kann die Kurbel 16 aus Schmiedeeisen, die Hülse 54 aus Bronze und die entsprechenden Kolbenringe und passenden Dichtscheiben, die in der Ventilanordnung eingesetzt werden, aus einem entsprechenden Material, beispielsweise Polytetrafluoräthylen (Teflon) gefertigt sein.

Weiterhin können zur Herstellung eines Ventils, wie des Ventils 10, bekannte Herstellungsverfahren und -methoden eingesetzt werden.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich für den Fachmann, daß das erfindungsgemäße Prüfventil eine grundlegende, einsetzbare Anordnung darstellt, durch die eine genaue Prüfentnahme bei geregeltem Betrieb möglich ist und die eine bisher nicht erreichte Betriebssicherheit bietet.

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P atent anspräche

Absperrorgan, insbesondere Prüfventil, gekennzeichnet durch
einen Ventilkörperbereich,
einen Kappenbereich,

einen ersten, innerhalb des Ventilkörperbereichs gebildeten Kanal, der einen Einlaßkanal darstellt, einen zweiten, innerhalb des Ventilkörperbereichs gebildeten Kanal, der mit dem ersten Kanal in Verbindung steht und einen Auslaßkanal darstellt,

eine erste, innerhalb des Ventilkörperbereichs gebildete und sich darin axial erstreckende Bohrung, eine zweite innerhalb des Kappenbereichs gebildete und sich dadurch axial erstreckende Bohrung, die mit der ersten Bohrung im Ventilkörperbereich koaxial ist, eine Hülse, die an dem der ersten Bohrung gegenüberliegenden Ende der zweiten Bohrung angeordnet ist und innen eine mit einem Gewinde versehene Durchbohrung aufweist, die mit den ersten und zweiten Bohrungen koaxial ist, einen Kolben, der innerhalb der ersten und zweiten Bohrung gleitend angeordnet ist,

eine Gewindestange, die drehbar die Durchbohrung der Hülse durchsetzt und innerhalb der zweiten, in dem Kappenbereich gebildeten Bohrung hin- und herbewegbar ist, eine Einrichtung zur Verbindung des Kolbens und der Gewin-

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destange, die die hin- und herverlaufende Bewegung der Gewindestange in die entsprechende Hin- und Herbewegung des Kolbens umsetzt,

eine Kurbel, die starr an dem dem Kolben gegenüberliegenden Ende der Gewindestange befestigt ist und die Drehbewegung auf die Gewindestange überträgt, und

einen Kolbenstellungsanzeiger, der starr an der Gewindestange befestigt ist und sich mit dieser hin- und herbewegt, wobei der Kolbenstellungsanzeiger die Stellung des Kolbens hinsichtlich des zweiten Kanals im Ventilkörperbereich anzeigt.
2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Linien zur Anzeige der Stellung auf der Außenoberfläche des Kappenbereichs vorgesehen sind, die mit dem Kolbenstellungsanzeiger zusammenwirken und die Stellung des Kolbens innerhalb des ersten Kanals und bezüglich des zweiten Kanals anzeigen.
3. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstellungsanzeiger an der Gewindestange befestigt ist, wobei er mit dieser sowohl drehbar als auch hin- und herbewegbar ist.
4. Absperrorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Verbindung des Kolbens und der Gewindestange eine drehbare Verbindung aufweist, wobei zwar die hin- und herverlaufende Bewegung, nicht jedoch die Drehbewegung von der Gewindestange auf den Kolben übertragbar is t..

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