DE3049613C2

DE3049613C2 -

Info

Publication number: DE3049613C2
Application number: DE3049613A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Ueda; Hirotoshi Nobeoka Miyazaki Jp Ogawa
Original assignee: Asahi Yukizai Corp
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1980-04-08
Filing date: 1980-12-31
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3049613A1; GB2073374B; IT1133797B; IT8025893A0; CA1189498A; GB2073374A; FR2479940A1; JPS56141468A; AU6598981A; AU541664B2; FR2479940B1; US4592534A; CH637742A5; JPS6020630B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem aus Kunststoff bestehenden Ventilgehäuse mit einem von einer Seite zur anderen Seite durch das Gehäuse hindurchführenden Fluidkanal, einem nichtdrehbaren Ventilschließkörper aus Kunststoff, 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 konische Gestalt hat, und mit einer Betätigungsvorrichtung, die im Ventilgehäuse dreh bar angeordnet und mit dem Ventilschließkörper in Gewinde eingriff gehalten ist, wobei der Ventilschließkörper einen Hohlraum hat, in den unter Erleichterung des Ventilschließ vorganges eingefangenes Fluid entweichen kann.

Solche Ventilanordnungen können für ein flüssiges oder gasförmiges Fluid verwendet werden.

Herkömmliche Hahnventile haben als Ventilschließ körper vorzugsweise einen kegelförmigen Hahn. Durch den Hahn selbst erstreckt sich seitlich ein Fluidkanal, durch den je nach der gewählten Stellung des Hahns gegenüber im Ventilge häuse ausgebildeten Ventilsitzen eine Fluidströmung möglich oder unterbunden oder regulierbar ist. Zum Steuern der Fluid strömung 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 wer den, so daß er unter ziemlichen 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 dar in, daß eine im wesentlichen ungestörte Fluidströmung erzielbar ist, wenn der Hahn in voll geöffnete Stellung bewegt wird.

Eine andere Art von Ventil sind die herkömmlichen 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 Ventil sitzflächen bei längerem Gebrauch und häufigem Ein- und Aus schalten des Ventils nicht vermieden werden.

Bei einer bekannten Ventilanordnung der einleitend genannten Art (DE-GM 17 43 842) ist der Ventilschließkörper, für den Konizitätswerte nicht angegeben sind, in einer einzi gen Längsnut im Ventilgehäuse geführt. Hierbei sind Verkan tungsbewegungen des Ventilschließkörpers nicht auszuschlie ßen, wodurch beispielsweise die Schließwirkung verschlechtert werden kann. Weiterhin ist der Ventilschließkörper an seinem Unterende eben ausgebildet, wodurch im vollständig geöffne ten Zustand sich eine Störung der Fluidströmung ergeben kann.

Es ist auch ein Verschlußschieber, beispielsweise am Eintritt einer Turbine (DE-AS 11 60 252), bekannt, bei welchem der zylindrische Kolben von seinem Außenumfang vor stehende axiale Ansätze oder Rippen aufweist, die in axialen Nuten im Schiebergehäuse geführt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilanordnung zu schaffen, die eine optimale Kombination aus Schieberventil und Hahnventil darstellt und bei leichter Betätigung eine sichere Führung des Ventilschließkörpers und ungestörte Fluid strömung im vollständig geöffneten Zustand ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Ven tilanordnung der einleitend genannten Art, gemäß der Erfin dung dadurch, daß der Ventilschließkörper mit zwei radial entgegengesetzten Vorsprüngen ausgebildet ist, die mit zwei parallelen Führungsnuten, welche im Innern des Ventilgehäu ses senkrecht zum Fluidkanal ausgebildet sind, verschiebbar im Eingriff stehen, das Arbeitsende des Ventilschließkörpers insgesamt konkav gestaltet ist, und daß die Gestalt des Ven tilschließkörpers einem wahren Zylinder angenähert ist und eine Abschrägung von ¹/₃₀-¹/₁₀ hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die bei den radial entgegengesetzten Vorsprünge nahe dem oberen Ende des Ventilschließkörpers vorgesehen, und die beiden paralle len Führungsnuten sind in einer senkrechten oberen Verlänge rung des Ventilgehäuses ausgebildet.

Durch die besondere Gestaltung und Anordnung des Ventilschließkörpers und der mit diesem zu sammenarbeitenden parallelen Führungsnuten sind leichte Betätigung des Ventilschließkörpers und gute Führung gewähr leistet, weil ein unerwünschtes Verkanten des Ventilschließ körpers ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ist als Folge des konkav gestalteten unteren Endes bzw. Arbeitsendes des Ventilschließkörpers im vollständig geöffneten Zustand unge störte Fluidströmung ermöglicht.

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

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

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

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

Die Ventilanordnung hat ein Ventilgehäuse 1, welches vorzugsweise aus einem harten Harz, wie Polyvinylchlorid oder einer Harnstoff-Polyvinylchlorid-Zusammensetzung o. dgl., hergestellt ist und in der gezeichneten Weise voneinander ge trennt diametral gegenüberliegend eine Einlaßöffnung 101 und eine Auslaßöffnung 102 aufweist. Die die Öffnungen begrenzen den Flächen 101 a und 102 a verlaufen vorzugsweise schräg nach innen, so daß sie optimal mit den Einsteckenden entsprechen der, 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 103 a in einem Boden 113 des Ventilgehäuses 1 in Fluidverbindung steht. In der Mitte des Bodens ist eine ver jüngte Ablaßöffnung 104 vorgesehen, die normalerweise mit ei ner Mutterschraube 105 verschlossen ist. Wie aus den Zeichnun gen 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 zylindri sche Bohrung 108 sowie zwei einander diametral gegenüberliegen de Führungsnuten 109 a und 109 b.

Das obere Ende der Verlängerung 106 ist von einer Ab deckplatte 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 Stirn flansch 7 durch am Umfang verteilte Schraubbolzen 10 zusammen gezogen.

Die Ventilanordnung weist einen senkrecht verschieb baren, nicht-drehbaren Ventilschließkörper 2 auf, der gleich falls 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 ge zeigt, wobei die strichpunktierte Linie die voll-geöffnete Stellung angibt.

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

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

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

Zur Betätigung dient eine Ventilbetätigungsstange 3, die einen Bereich 3 a am oberen Ende aufweist, auf ein Hand rad 6 befestigt ist, einen Bereich 3 b, 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 einge schraubten Halteteil 5 eingeschlossen ist, einen Bereich 3 c, der als Lager dient und sich durch eine Axialbohrung 4 a in der Abdeckplatte 4 erstreckt und zur Schaffung einer wirksamen Ab dichtung gegenüber derselben O-Ringe 7 trägt, und schließlich einen Bereich 3 d, der mit Einschraubgewinde ausgebildet und mit dem mit Aufnahmegewinde versehenen Bereich 2 c des Ventil schließkörpers 2 in Eingriff gehalten ist. Es ist klar, daß durch Drehen der Ventilbetätigungsstange 3 in der einen oder anderen Richtung mittels des Handrades 6 der Ventilschließkör per 2 nach oben bzw. nach unten bewegt wird, ohne dabei eine Drehbewegung auszuführen.

Das obere Ende der Ventilbetätigungsstange 3 ist in einer in der Zeichnung nicht zu erkennenden Weise verjüngt und mit einem Einschraubgewinde versehen, um eine mit Aufnahmege winde versehene Mutter 12 aufzunehmen, die zur Sicherung des Handrades 6 in herkömmlicher Weise auf die Ventilbetätigungs stange 3 aufgeschraubt ist. Ein unbeabsichtigtes Lockern der Mutter 12 ist durch eine federnde Beilagscheibe 11 verhindert.

Wie aus den Zeichnungen deutlich hervorgeht, hat das Ventilgehäuse 1 keine Verbindungsflansche und keine Verbindungs schrauben zum Anschluß seitlicher Leitungen, insbesondere eines Einlaß- und Auslaßrohrs. Das Ventilgehäuse 1 ist also auf ein fachste Weise gestaltet. Um die nötige Fluidverbindung des Ven tilgehäuses mit den seitlichen Rohrleitungen herzustellen, sind diese mit den entsprechenden Verbindungsflanschen ausgestattet, die natürlich mit einer Vielzahl von Bolzenlöchern versehen sind, wobei die entsprechende Anzahl Verbindungsbolzen zur fe sten Verbindung zwischen den beiden Flanschen 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 Einlaßöff nung 101 bzw. die Auslaßöffnung 102 vorgesehen sind. Die Befe stigungsbolzen erstrecken sich dabei so, daß sie keine Berüh rung 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 3 dreht, die, wie oben schon gesagt, keine senkrechte Bewegung ausführen kann.

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

Kurz bevor die Ventilschließkörper seine voll ge schlossene Stellung einnimmt, gelangt sein Boden mit dem Ven tilsitz 200 B in Form der leicht verjüngten Umfangsfläche der flachen Ausnehmung 103 a bzw. 114 im Boden 113 des Ventilgehäu ses in Berührung. Da in der Ausnehmung eine gewisse Menge der Behandlungsflüssigkeit eingefangen ist, wirkt diese bei ähnli chen herkömmlichen Ventilen normalerweise als Falle, die dem Ventilschließvorgang eine starke Gegenwirkung entgegengesetzt. Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist jedoch im Ven tilschließkörper ein konzentrischer Hohlraum 2 f ausgebildet, der mit der Falle in Fluidverbindung steht, so daß die einge fangene Flüssigkeit entweichen kann.

Wenn der Ventilschließkörper in seine voll geschlosse ne Stellung gebracht ist, ist die Ventilkammer 103 an einer Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 101 sowie der Auslaßöff nung 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 Ventilschließkörper nach Wunsch auch an einer Zwischenstellung mit teilweiser Öffnung angehalten werden.

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

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

Claims

1. Ventilanordnung mit einem aus Kunststoff bestehenden Ventilgehäuse (1) mit einem von einer Seite zur anderen Seite durch das Gehäuse hindurchführenden Fluidkanal, einem nicht- drehbaren Ventilschließkörper (2) aus Kunststoff, der im Ventilgehäuse senkrecht zum Fluidkanal bewegbar und in belie biger Stellung bei und zwischen voll-geschlossener und voll- geöffneter Stellung im Verhältnis zum Fluidkanal anhaltbar ist und konische Gestalt hat, und mit einer Betätigungsvor richtung, die im Ventilgehäuse (1) drehbar angeordnet und mit dem Ventilschließkörper (2) in Gewindeeingriff gehalten ist, wobei der Ventilschließkörper (2) einen Hohlraum (2 f) hat, in den unter Erleichterung des Ventilschließvor ganges eingefangenes Fluid entweichen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließ körper (2) mit zwei radial entgegengesetzten Vorsprüngen (2 a, 2 b) ausgebildet ist, die mit zwei parallelen Führungsnuten (109 a, 109 b), welche im Innern des Ventilgehäuses (1) senk recht zum Fluidkanal ausgebildet sind, verschiebbar in Eingriff stehen, das Arbeitsende des Ventilschließkörpers (2) insgesamt konkav (bei 2 e) ge staltet ist, und daß die Gestalt des Ventilschließkörpers einem wahren Zylinder angenähert ist und eine Abschrägung von ¹/₃₀-¹/₁₀ hat.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden radial entgegengesetzten Vorsprünge (2 a, 2 b) nahe des oberen Endes des Ventilschließkörpers (2) vorgesehen sind, und daß die beiden parallelen Führungsnuten (109 a, 109 b) in einer senkrechten oberen Verlängerung (106) des Ventilgehäuses (1) ausgebildet sind.