DE3049613A1

DE3049613A1 - "ventilanordnung"

Info

Publication number: DE3049613A1
Application number: DE19803049613
Authority: DE
Inventors: Hirotoshi Nobeoka Miyazaki Ogawa; Tomoyuki Ueda
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd; Asahi Yukizai Corp
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1980-04-08
Filing date: 1980-12-31
Publication date: 1981-12-10
Also published as: GB2073374A; US4592534A; CH637742A5; IT8025893A0; FR2479940A1; GB2073374B; JPS56141468A; AU6598981A; AU541664B2; JPS6020630B2; CA1189498A; FR2479940B1; DE3049613C2; IT1133797B

Description

Ventilanordnung

Die Erfindung betrifft Ventilanordnungen zum Absperren, Regulieren und öffnen eines Fluiddurchlasses durch das betreffende Ventil. Bei dem Fluid kann es sich um Gas, Dampf oder Flüssigkeit handeln, von denen Flüssigkeit sich mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung am besten handhaben läßt.

Herkömmliche Hahnventile haben als Ventilschließkörper vorzugsweise einen kegelförmigen Hahn. Durch den Hahn selbst erstreckt sich seitlich ein Fluidkanal, durch den je nach der gewählten Stellung des Hahns gegenüber im Ventilgehäuse ausgebildeten Ventil-sitzen eine Fluidströmung möglich oder unterbunden oder regulierbar ist. Zum Steuern der Fluidströmung wird der Hahn nach Wunsch um seine Achse gedreht.

Wegen der Drehbewegungen des Hahns kann nicht immer eine wirksame Abdichtung gewährleistet werden, so daß es ziemlich häufig zu Fluidleckverlusten kommt.

Um eine wirksame Dichtung zwischen dem Hahn und den mit ihm zusammenwirkenden Ventilsitzen zu erreichen, muß auf den Hahn selbst eine ziemlich starke Druckkraft ausgeübt werden, so daß er unter ziemlich hohem Druck mit den Ventilsitzen in Berührung gehalten wird. Das kann oft zu mechanischen, meist örtlichen Beschädigungen an den Oberflächen der Ventilsitze führen.

Ein Vorteil dieser Art von Ventil besteht jedoch darin, daß eine im wesentlichen ungestörte Fluidströmung erzielbar ist, wenn der Hahn in voll geöffnete Stellung bewegt wird.

Eine andere Art von Ventil, die in gewisser Weise der Zielsetzung der erfindungsgeitäßen Ventilanordnung ähnelt, sind die her-

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kömmlichen Schieberventile. Ein solches Ventil hat als Ventilschließkörper einen gleitenden Schieber, der senkrecht zu dem sich seitlich durch das Ventilgehäuse erstreckenden Fluiddurchlaß bewegbar ist. Aufgrund der Anordnung in einer idealen Ebene, die mit der Keilwirkungsfläche des Schiebers zusammenfällt, ergeben sich jedoch bei diesem Ventil ziemlich kleine Sitzflächen an beiden Ventilsitzen. Eine örtliche Konzentration der Belastung, Verschleiß sowie Fluidleckverluste können an diesen Ventilsitzflächen bei längerem Gebrauch und häufigem Ein- und Ausschalten des Ventils nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in dieser Hinsicht eine verbesserte Ventilanordnung zu schaffen, die eigentlich eine ideale Kombination aus Schieber- und Hahnventil darstellt und eine bedeutend vergrößerte Ventilsitzfläche, einen glatteren Fluiddurchlaß und eine leichtere Steuerung des Ein- und Ausschaltens bietet.

Hierzu wird erfindungsgemäß eine Ventilanordnung geschaffen, die ein Ventilgehäuse mit einem seitlich durch das Gehäuse hindurch angeordneten Fluidkanal, einen nicht-drehbaren Ventilschließkörper, der innerhalb des Ventilgehäuses rechtwinklig zum Fluidkanal bewegbar und in beliebiger Stellung von voll-geschlossen bis voll-geöffnet im Verhältnis zum Fluidkanal zu halten ist, und dessen Gestalt einem wahren Zylinder mit einer maximalen Abschrägung von 1/10 angenähert ist, sowie eine Ventilbetätigungsvorrichtung aufweist, die im Ventilgehäuse drehbar angebracht ist und mit dem Ventilschließkörper in Gewindeeingriff steht.

Der Ventilschließkörper kann mit zwei entgegengesetzten radialen Vorsprüngen ausgebildet sein, die mit zwei parallelen Führungsnuten, welche im Innern des Ventilgehäuses senkrecht zum Fluidkanal vorgesehen sind, in Gleiteingriff stehen.

Der Ventilschließkörper kann hohl sein, so daß er im Innern einen Hohlraum bildet, in den im letzten Stadium des

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Ventilschließvorganges eingefangenes Fluid entweichen kann, so daß das Schließen des Ventils erleichtert wird.

Das Betätigungsende des Ventilschließkörpers kann vorzugsweise insgesamt konkav gestaltet sein, so daß das Behandlungsfluid ungestört strömen kann, wenn der Ventilschließkörper sich in voll-geöffneter Stellung befindet. Jeder der Ventilsitze, die praktisch teilweise eine Fluldeinlaßöffnung und eine Fluidauslaßöffnung in Reihe im Ventilgehäuse "begrenzen, hat die Form eines kreisförmigen Ringes, der längs einer nur leicht kegelförmigen Oberfläche in der Nähe der eines wahren Zylinders entwickelt ist, welche vom Betriebsteil des Ventilschließkörpers eingenommen wird. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Ventilsitzes im Vergleich zu der "bei einem entsprechend "bemessenen Schieberventil beträchtlich vergrößert werden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 einen Axialschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Stirnansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt und teilweise mit Weglassungen.

Die Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse 1, welches vorzugsweise aus einem harten Hars, wie Polyvinylchlorid oder einer Harnstoff-Polyvinylchloridr-Zusaratiensetzung o. dgl., hergestellt ist und in der gezeichneten Weise voneinander getrennt, diametral gegenüberliegend eine Einlaßöffnung 101 und eine Auslaßöffung 102 aufweist. Die die öffnungen begrenzenden Flächen 101a und 102a verlaufen vorzugsweise schräg nach innen, so daß sie optimal mit den Einsteckenden entsprechender, hier nicht gezeigter,Rohre zusammenpassen. Zwischen der Einlaßöffnung 101 und der Auslaßöffnung 102 für Fluid ist eine

Ventilkammer 103 gebildet, die normalerweise mit einer flachen Ausnehmung 103a in einem Boden 113 des Ventilgehäuses 1 in Fluidverbindung steht. In der Mitte des Bodens ist eine verjüngte Ablaßöffnung 104 vorgesehen, die normalerweise mit einer Mutterschraube 105 verschlossen ist. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, hat das Ventilgehäuse 1 normalerweise keine Rohrverbindungsflansche.

Das Ventilgehäuse 1 hat eine senkrechte Verlängerung 106, die im wesentlichen als hohler Zylinder ausgebildet ist und als Stütz- und Führungselement für die Ventilspindel wirkt. Die Verlängerung 106 hat einen Stirnflansch 107, eine zylindrische Bohrung 108 sowie zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsnuten 109a und 109b.

Das obere Ende der Verlängerung 106 ist von einer Abdeckplatte 4 verschlossen, und zwischen dieser Abdeckplatte 4 und dem Stirnflansch 107 ist eine Fluiddichtung durch einen O-Ring 9 gewährleistet. Die Abdeckplatte 4 ist mit dem Stirnflansch 7 durch am Umfang verteilte Schraubbolzen 10 zusammengezogen. _x

Die Ventilanordnung weist einen senkrecht verschiebbaren, nicht-drehbaren Ventilschließkörper 2 auf, der gleichfalls vorzugsweise aus hartem Kunststoff hergestellt ist und eine insgesamt hohle, im wesentlichen zylindrische Gestalt mit einer Abschrägung von 1/30 bis 1/10 hat. In Fig. 1 ist der Ventilschließkörper in seiner voll-geschlossenen Stellung gezeigt, wobei die strichpunktierte Linie die voll-geöffnete Stellung angibt.

Ein Teil der ringförmigen Seitenwand der Ausnehmung 103a sowie ein Teil der Ventilammer 103 ist von ringförmigen Ventilsitzen 200a und 200b begrenzt. Diese Ventilsitze 200a und 200b sind entsprechend der insgesamt verjüngten äußeren Gestalt des Ventilschließkörpers 2 angeordnet, um eine wirksame Fluiddichtung herzustellen, wenn der Ventilschließkörper in die in Fig. 1 und 2 durchgezogen gezeichnete voll-geschlossene Stellung bewegt wird.

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Der Ventilschließkörper hat in der Nähe seines oberen Endes zwei in entgegengesetzte Richtungen nach außen ragende Vorsprünge 2a und 2b, die mit den in Längsrichtung ausgebildeten Führungsnuten 109a bzw. 109b in Gleiteingriff stehen, so daß der Ventilschließkörper zwischen seiner obersten voU~geöffneten Stellung, die strichpunktiert gezeigt ist, und seiner unteren voll-geschlossenen Stellung, die durchgezogen gezeigt ist, in senkrechter Richtung verschiebbar aber an einer Umdrehung um seine Mittelachse gehindert ist.

Im Ventilschließkörper ist ferner eine Axialbolir-ung ausgebildet, die einen oberen Bereich 2c mit Aufnahmegewinde und einen unteren Bereich 2d ohne Gewinde aufweist.

Zur Betätigung dient eine Ventilbetätigungsstange 3> die einen Bereich 3a am oberen Ende aufweist, auf dem ein Handrad 6 befestigt ist, einen Bereich 3b, der einen erweiterten Flansch bildet und drehbar dadurch in seiner Lage gehalten ist, daß er in der gezeichneten Weise zwischen der Abdeckplatte 4 und einem in diese eingeschraubten Halteteil 5 eingeschlossen ist, einen Bereich 3c, der als Lager dient und sich durch eine Axialbohrung 4a in der Abdeckplatte 4 erstreckt und zur Schaffung einer wirksamen Abdichtung gegenüber derselben O-Ringe 7 trägt, und schließlich einen Bereich 3d, der mit Einschraubgewinde ausgebildet und mit dem mit Aufnahmegewinde versehenen Bereich 2c des Ventilschließkörpers 2 in Eingriff gehalten ist. Es ist klar, daß durch !Drehen der Ventilbetätigungsstange 3 in der einen oder anderen Richtung mittels des Ilandrades 6 der Ventilsehließkörper 2 nach oben bzw. nach unten bewegt wird, ohne dabei eine Drehbewegung auszuführen.

Das obere JDnde der Yentilbetätigungsstange 3 ist 1»; einer in der Zeichnung nicht zu erkennenden V/eise verjüngt und mit einem Sinschraubgswinde versehen, um eine mit Aufnalunegewinde versehene Mutter 12 aufzunehmen, die zur Sicherung des Handrades 6 in herkömmlicher Weise auf die Vent übe tätigimgsstange 3 aufgeschraubt ist. Ein unbeabs.chtigtes Lockern dsr

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Mutter 12 ist durch eine federnde Beilagscheibe 11 verhindert.

Wie aus den Zeichnungen deutlich hervorgeht, hat das Ventilgehäuse 1 keine Verbindungsflansche und keine Verbindungsschrauben zum Anschluß seitlicher Leitungen, insbesondere eines Einlaß- und Auslaßrohrs. Das Ventilgehäuse 1 ist also auf einfachste V/eise gestaltet. Um die nötige Pluidverbindung des Ventilgehäuses mit den seitlichen Rohrleitungen herzustellen, sind diese mit den entsprechenden Verbindungsflanschen ausgestattet, die natürlich mit einer Vielzahl von Bolzenlöchern versehen sind, v/obei die entsprechende Anzahl Verbindungsbolzen zur festen Verbindung zwischen den beiden Planschen vorgesehen ist. Die hier nicht gezeigten Rohrflansche werden zunächst in enge Berührung mit sich senkrecht erstreckenden ebenen Stirnflächen 111 und 112 gebracht, die am Ventilgehäuse um die Einlaßöffnung 101 bzw. die Auslaßöffnung 102 vorgesehen sind. Die Befestigungsbolzen erstrecken sich dabei so, daß sie keine Berührung mit dem Ventilgehäuse eingehen.

Die Ventilanordnung arbeitet wie folgt:

Wenn das Ventil geschlossen werden soll, wird das Handrad 6 in einer bestimmten Richtung, beispielsweise von oben gesehen im Uhrzeigersinn gedreht, wobei sich auch die Ventilbetätigungsstange 5 dreht, die, wie schon gesagt, keine senkrechte Bewegung ausführen kann.

Der Ventilschließkörper 2, der sich nicht drehen kann, wird aufgrund seines Schraubgewindeeingriffs mit der Ventilbetätigungsstange durch diese Drehbewegung beispielsweise aus der strichpunktiert in Fig. 1 und 2 gezeigten obersten Stellung in seine durchgezogen gezeichnete unterste Stellung abgesenkt.

Kurz bevor der Ventilschließkörper seine voll-geochlossene Stellung einnimmt, gelangt 3ein Boden mit dem Ventilsitz 200b in Form der leicht verjüngten Umfangsfläche der

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flachen Ausnehmung 103a bzw. 114- im Boden 113 des Ventilgehäuses in Berührung. Da in der Ausnehmung eine gewisse Menge der Behandlungsflüssigkeit eingefangen ist, wirkt diese bei ähnlichen herkömmlichen Ventilen normalerweise als Falle, die dem Ventilschließvorgang eine starke Gegenwirkung entgegensetzt. Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist jedoch im Ventilschließkörper ein konzentrischer Hohlraum 2f ausgebildet, der mit der Falle in Fluidverbindung steht, so daß die eingefangene Flüssigkeit entweichen kann.

Wenn der Ventilschließkörper in seine voll-geschlossene Stellung gebracht ist, ist die Ventilkammer 103 an einer Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 101 sowie der Auslaßöffnung 102 gehindert, so daß eine Strömung von Fluid durch die Ventilanordnung völlig unterbunden ist.

Wenn das Ventil geöffnet wird, wird das Handrad 6 entgegengesetzt, d.h. entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um die Ventilbetätigungsstange gleichsinnig mitzunehmen, wodurch der Ventilschließkörper aus seiner voll-geschlossenen Stellung beispielsweise bis in die voll-geöffnete Stellung angehoben wird. Natürlich kann der Ventilsclließkörper nach Wunsch auch an einer Zwischenstellung mit teilweiser öffnung angehalten werden.

Bei voll-geöffneter Stellung des Ventilschließkörpers, der in seinem Boden eine flache Ausnehmung 2e aufweist, kann die Fluidströmung durch den Durchlaß im Ventilgehäuse im wesentlichen in keiner v/eise gestört werden.

Im Vergleich zu bekannten Ventilen hat sich gezeigt, daß die Fluidatrömungsvcrluste am geringsten sind.

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Claims

Priorität: 8. April 1980; Japan; Nr. 45998/1980

Patentansprüche

Λ j Ventilanordnung, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (1) mit einem von einer Seite zur anderen Seite durch das Gehäuse hindurchführenden Fluidkanal, einen nicht-drehbaren Ventilschließkörper (2) / der im Ventilgehäuse senkrecht zum Fluidkanal bewegbar und in beliebiger Stellung bei und zwischen voll-geschlossener und voll-geöffneter Stellung im Verhältnis zum Fluidkanal anhaltbar ist und eine Gestalt hat, die einem wahren Zylinder angenähert ist und eine Abschrägung von maximal 1/5 hat, und durch eine Ventilbetätigungsvorrichtung, die im Ventilgehäuse (1) drehbar angeordnet und mit dem Ventilschließ-Jiörper (2) in Gewindeeingriff gehalten ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (2) mit zwei radial entgegengesetzten Vorsprüngen (2a, 2b) ausgebildet ist_s

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die mit zwei parallelen Führungsnuten (109a, 109b), welche im Innern des Ventilgehäuses (1) senkrecht zum Fluidkanal ausgebildet sind, verschiebbar in Eingriff stehen.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (2) hohl ausgebildet ist und einen Hohlraum (2f) hat, in den unter Erleichterung des Ventilschließvorganges eingefangenes Fluid entweichen kann.
4. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsende des Ventilschließkörpers (2) insgesamt konkav gestaltet ist.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ventilsitze (200a, 200b), die praktisch und teilweise eine Fluideinlaßöffnung (101) und eine FluidauslaßÖffnung (102) im Ventilgehäuse (1) begrenzen, in Form eines kreisförmigen Ringes ausgebildet ist, der in einer leicht kegelförmigen/ einem wahren Zylinder angenäherten Oberfläche entwickelt ist, welche vom Betriebsteil des Ventilschließkörpers (2) eingenommen wird.

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