DE3416970A1

DE3416970A1 - Stellventil

Info

Publication number: DE3416970A1
Application number: DE19843416970
Authority: DE
Inventors: Hans 8025 Unterhaching Lechner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1985-11-14

Description

PROF. DR. DR. J. REITSTOTTtR ·_- DR. WERNER KINZEBACH

DR. ING. WOLFRAM BUNTE (ι_βββ-ι»7β) 3 4 1 6 G 7

REITSTÖTTER. KINZEBACH * PARTNER PATENTANWÄLTE POSTFACH 78Ο, D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43 ZUGELASSENE VERTRETER BEIM

EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

TELEFON: (Ο89) 2 71 SS 83 CABLESt PATMONDIAU MÜNCHEN TELEX: OB21S2O8 ISAR D TELEKOP: <ΟΘ9) 271 SO 63 (GR. II + III) BAUERSTRASSE 22. D-SOOO MÜNCHEN

München, 8. Mai 1984

UNSERE AKTE: M/2 5 087

^OURREF! M/25 088

BETREFF: RK

Herr "

Ing. Hans Lechner
Oskar-von-Miller-Str. 8a
Unterhaching

Stellventil

POSTANSCHRIFT: D-8OOO MÜNCHEN 43. POSTFACH 78Ο

M 25088 IL

Die Erfindung betrifft ein Stellventil mit definierten Wirkstellungen einer aus einem Ventilgehäuse herausragenden Stellwelle, die mit der Welle eines Stellmotors in einem Gehäuse in Wirkverbindung steht.

Zur Steuerung von Flüssigkeits- und Gasströmen werden häufig Stellventile in Rohrleitungen verwendet, die über Elektromotoren ferngesteuert betätigt werden. Insbesondere dann, wenn die Stellventile in Rohrleitungen für Schwimmbäder verwendet werden, müssen sie haltbar und dennoch kostengünstig sein, ohne gewartet werden zu müssen. Da es beim Betrieb von Schwimmbädern immer wieder vorkommt, daß Fremdkörper in die Rohrleitungen gelangen, treten trotz der inzwischen sehr ausgereiften Kc<&s*"mktion der Stellventile Schäden am Stellantrieb durnh Verklemmen· des eigentlichen Abstell- bzw. Umstellorgans im Ventil auf. Die herkömmlichen Stellventile sind als feste Einheiten, bestehend aus dem eigentlichen Ventil und dem daran befestigten Stellmotor, konzipiert, so daß ein Schaden am Stellmotor den Ausbau des gesamten Stellventils aus der Rohrleitung erfordert. Dieser Ausbau ist äußerst zeitaufwendig und erfordert zudem die Entleerung des gesamten Systems, da die Rohrleitung hierfür geöffnet werden muß.

Da im allgemeinen die Stellwellen der verwendeten Stellventile durch den Stellmotor nicht zwischen zwei definierten Winkelstellungen (z.B. Auf = 0° und Zu = 90°) hin- und herbewegt werden, sondern die Stellwelle immer in der gleichen Winkelrichtung weitergedreht wird (Auf = 0°; Zu = 90°; Auf = 180° usw.)» kann es auch passieren, daß ein Fremdkörper das Stellventil blockiert, wenn es von der geöffneten in die geschlossene Stellung bewegt

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wird, so daß die geschlossene Stellung nicht vollständig erreichbar ist. Da jedoch der Stellmotor nur in einer Richtung dreht, wird der Fremdkörper bei dem Versuch, über den geschlossenen Zustand wieder in den offenen Zustand zu gelangen, um den Fremdkörper freizubekommen, immer fester eingekeilt. Obwohl das Ventil und auch der Stellmotor gegebenenfalls noch intakt sind, muß dennoch das komplette Stellventil ausgebaut werden, um den Fremdkörper zu entfernen.

Weiterhin ist der Stellmotor mit der dazugehörigen, im Stellmotorengehäuse eingebauten Steuerelektronik das anfälligste Teil des Stellventils, das selbst bei normalem Verschleiß zuerst ausgetauscht werden muß. Bei herkcnsilichen Stellventilen kann dies nur - wie oben beschrieben - gleichzeitig mit dem eigentlichen Ventil geschahen.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stellventil so auszubilden, daß der Stellmotor unabhängig vom Ventil ausgetauscht - bzw. das Ventil unabhängig vom Stellmotor betätigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem Hauptanspruch gelöst; weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Stellventils ist es möglich, im Ventil verklemmte Fremdkörper einfach dadurch zu entfernen, daß man den Stellmotor abnimmt, das Ventil in den geöffneten Zustand zurückdreht, so daß der Flüssigkeitsstrom den Fremdkörper fortschwemmt,und dann den Motor wieder aufsetzt.
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Falls beim Verklemmen (oder durch normalen Verschleiß) ein Schaden am Stellmotor aufgetreten ist, so kann man diesen mit wenigen Handgriffen vom Ventil lösen und durch ein neues, intaktes Gerät ersetzen.

Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Stellventils möglich, eine besonders kostengünstige Lagerhaltung bei Hersteller und Vertrieb zu bewerkstelligen, da nur eine geringe Typenzahl von Stellmotoren gegenüber einer sehr großen Typenzahl von Ventilen (verschiedene Flanschdurchmesser, verschiedene Stellungsarten, gekrümmte oder gerade Ventile) zur Verfügung gehalten werden muß.

Dadurch, daß man vorteilhafterweise das Stellmotoren^ häuse nur in definierten Winkelpositionen zum Ventilgs«·= häuse montieren kann, also z.B. immer nur auf ein Ventil in geschlossenem Zustand, kann man die Stellmotoren werkseitig so voreinstellen, daß der Monteur beim Einbau keine Fehler machen kann, ohne viel Zeit auf Probeläufe verwenden zu müssen.

Um die Lager des Stellmotors zu entlasten bzw. in kostengünstiger Weise lediglich radial belastbar gestalten zu können, ist es von Vorteil, wenn der Stellmotor auch in Richtung der Welle durch entsprechende Mittel nur in einer fixierten Position eingebaut werden kann. Durch die Längsverschiebbarkeit des Zwischengliedes ist dann die Welle des Stellmotors in axialer Richtung kräftefrei.

Vorteilhafterweise ist das Ventilgehäuse so gestaltet, daß die Stellwelle aus einem diese konzentrisch umgreifenden und im wesentlichen hohlzylindrischen Stutzen hervorragt, so daß man das Stellmotorengehäuse über ei-

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nen (innen) komplementär geformten Ansatz aufsetzen und durch eine Rohrschelle festspannen kann.

Besonders einfach verläuft die Demontage dann, wenn man das Zwischenglied zwischen Stellmotor und Stellwelle mit der Welle des Stellmotors fest verbindet (z.B.durch eine Stellschraube), da man dann in besonders einfacher
Weise auch Abdichtmittel, wie z.B. einen Simmerring,
zwischen dem Zwischenglied und dem Gehäuse des Stellmotors vorsehen kann. Auf diese Weise bildet der Stellmotor mit Gehäuse eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte Einheit und wird gegen Feuchtigkeit im wesentlichen unempfindlich.

Darüber hinauä ist es bei der vorgenannten Konstruktion besonders einfach, Abtastmittel, z.B. Schalter oder Näherungsfühler, vorzusehen, die mit dem Zwischenglied in
Wirkverbindung stehen und dessen Winkelposition (und damit die Winkelposition der Ventilstellwelle) messen, da das komplette Stellorgan mit Zwischenglied im Werk fertig zusammengebaut wird.

Zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend einige Ausführungsbeispiele bevorzugter Ausführungsformen anhand von Abbildungen näher beschrieben; hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch das Gehäuse eines Stellmotors mit Zwischenglied;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventils in dem Bereich, in dem die Stellwelle hervortritt;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 1;

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Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 1 j

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform eines Gehäuseansatzes,;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines entsprechend geformten Ventilteils mit Stellwelle; und

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Stellventils mit zwei verschiedenen Ventilkörpern.

Wie aus den Fig. 1 bis 5 hervorgeht, ist bei einer ersten, bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Stellventils ein Stellmotor 30, z.B. ein stark untersetzter Wechselstrommotor, auf einer Leiter-Platine 50 befestigt. Die Leiter-Platine 50 ist in üblicher Weise (nicht gezeigt) im Gehäuse 40 fixiert. Die Welle 31 des Motors 30 ragt in Richtung der Gehäuseunterseite.

Mit einer Bohrung ist ein Zwischenglied 32 auf die Welle 31 des Stellmotors 30 aufgesetzt und mittels einer Stellschraube 34 auf dieser fixiert. Das Zwischenstück 32 ragt durch eine Ausnehmung im Boden des Gehäuses 40 aus diesem hervor. Das Zwischenglied 32 weist eine Innenbohrung auf, deren Querschnitt die Form von zwei symmetrisch einander gegenüberliegenden Kreisabschnitten besitzt, die durch zwei parallele Geraden miteinander verbunden sind.

Am Boden des Gehäuses 40 ist,das Zwischenstück 32 konzentrisch umgebend, ein Gehäuseansatz 41 durch Schrauben, Verkleben oder dergl. fixiert, der über das Zwischenstück 32 hinausragt. Der Gehäuseansatz 41 weist in seinem gehäusenahen Teil eine zum Zwischenglied 32 konzentrische Ausnehmung auf, in der ein Abdichtorgan 45, z.B. ein Simmerring, so eingesetzt ist, daß eine im wesent-

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lichen flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Gehäuseansatz 41 und Zwischenstück 32 entsteht, wobei sich das Zwischenstück 32 dennoch leicht drehen kann. In seinem gehäusefernen Teil weist der Gehäuseansatz 41 einen nach innen stehenden Anschlag 44 auf, auf dem in einem Teilabschnitt ein Sektor 43 (siehe Fig. 3) aufgebracht ist. Das gehäuseferne Ende des Gehäuseansatzes 41 ist darüber hinaus mittig in einem gewissen Abschnitt durchsägt, so daß zwei Schlitze 46 entstehen, die ein Zusammendrücken des Gehäuseansatzes 41 an seinem freien Ende ermöglichen. Auf seiner Außenfläche weist der Gehäuseansatz 41 an seinem freien Ende eine ringsumlaufende Schulter auf, die - wie weiter unten beschrieben - das Aufsetzen einer Ro.hrschelle erleichtert.

Das Ventilgehäuse weist, wie in Fig. 2 gezeigt, einen Ventilgehäusestutzen 11 auf, der die Stellwelle 20 konzentrisch umgreift und über den die Stellwelle 20 hinausragt. Die Stellwelle 20 weist zwei Abflachungen 21 zwischen den beiden runden Abschnitten auf, so daß sie ohne großes Spiel, aber dennoch leicht längsverschiebbar in die Innenbohrung des Zwischenstücks 32 hineinpaßt. Der Außendurchmesser des Ventilgehäusestutzens 11 ist so bemessen, daß der Gehäusefortsatz 41 mit seinem Ende auf diesen aufgesetzt werden kann, so daß die Stellwelle 20 in die Bohrung des Zwischenstücks 32 hineingleitet und der Anschlag 44 mit der Endfläche 14 des Ventilgehäuseansatzes 11 in Anschlag gelangt und so die Stellung des Gehäuseansatzes 41 in axialer Richtung zum Ventil definiert.

In der Endfläche 14 des Ventilgehäuseansatzes 11 ist ein Teilstück 13 als Vertiefung ausgenommen, das in seiner Tiefe und in seinem Winkelmaß den Abmessungen des Ab-

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Schnitts 43 im Gehäuseansatz 41 entspricht. Setzt man das Gehäuse 40 mit seinem Ansatz 41 auf das Ventil, so sitzt der Abschnitt 43 in der Ausnehmung 13 ein und definiert auf diese Weise die Winkelposition des Gehäuses 40 zum Ventil 10.

Wie in Fig. 5 weiterhin gezeigt, weist das Zwischenstück 32 an seinem dem Motor 30 zugewandten Ende zwei einander diametral gegenüberliegende Kerben 33 auf. Auf der Platine 50 sind Schalter 51, 52 angebracht, deren Stellhebel 53 durch Federkraft auf das Zwischenglied 32 in Höhe der Ausnehmungen 33 aufgedrückt werden. Bei einem Ventil, dessen zwei verschiedene Wirkstellungen (Auf/Zu) um 90° voneinander getrennt sind, ordnet man die Schalter 51, 52 ebenfalls um 90° versetzt zueinander an.^Auf diese Weise stimmt die Betätigung des einen Schalters mit der einen Wirkstellung, die Betätigung des anderen Schalters mit der zweiten Wirkstellung überein. Selbstverständlich kann diese Gestaltung auf im wesentlichen unbegrenzt viele, verschiedene Wirkstellungen erweitert werden.

Vorteilhafterweise führt man den Gehäuseansatz 41 aus durchsichtigem Kunststoff aus, so daß die Stellung des Zwischengliedes 32 von außen erkennbar ist. In diesem Fall kann dann die Wirkposition des Stellventils ohne weitere, zusätzliche Mittel nur über einfache Marken auf dem Zwischenglied 32 von außen abgelesen werden.

Bei einer anderen, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist das Zwischenstück 41 aus undurchsichtigem Material gefertigt und mit einer Bohrung 47 versehen, die ebenfalls die Stellung des Zwischenstücks

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32 und damit die Wirkstellung des Stellventils erkennen läßt.

Die Mittel zur eindeutigen Winkelpositionierung des Stellmotorengehäuses zum Ventilgehäuse hinsichtlich der Wirkstellung der Stellwelle bestehen bei dieser bevorzugten Ausführungsform aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen 43 im Gehäuseansatz 41, in die beim Auf setzen auf den Ventilgehäusestutzen 11 (Fig. 7) zwei von diesem nach außen hervorragende Rippen 13 einsitzen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann der Stellmotor 30 mit Gehäuse 40 in zwei um 180° voneinander beabstandete Positionen aufgesetzt werden. Bei einem Ventil, das lediglich die Stellungen Auf/Zu einnehmen kann, ist diese Ausführung besonders vorteilhaft, da man dann nit der Zuführung der elektrischen Anschlüsse (nicht gezeigt) zum Stellmotor, die auf einer Seite des Gehäuses 40 aus diesem heraustreten, frei ist.

Selbstverständlich kann die Stellwelle 20 des Ventils 10 und dementsprechend die Bohrung des Zwischengliedes 32 jede beliebige, andere Querschnittsform aufweisen, die eine Längsverschiebbarkeit, aber eine Drehsicherung erlaubt. Eine derartige andere Form der Stellwelle ist in Fig. 8 beim unteren Ventil 10 gezeigt.

Aus dieser Figur geht auch hervor, daß auf dem gehäusefernen Ende des Gehäuseansatzes 41 eine Rohrschelle 42 sitzt, durch die man nach Aufsetzen des Gehäuseansatzes 41 auf den Ventilgehäusestutzen 11 die beiden Teile miteinander verbinden kann, wobei der Gehäuseansatz 41 durch den Schlitz 46 die nötige Elastizität erhält. Selbstverständlich sind auch andere Fixierungsmöglichkeiten gegeben, solange das Gehäuse 40 vom Ventilgehäuse 10 getrennt

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werden kann. Besonders einfach wird die Montage z.B. dann, wenn der Gehäuseansatz 41 über eine Schnappverbindung mit dem Ventilgehäusestutzen 11 verbunden wird. Eine derartige Verbindung ist durchaus hinreichend, da bei der vorliegenden Erfindung keine Axialkräfte zwischen Antriebsmotor 30 bzw. dem Zwischenglied 32 und der Ventil-Stellwelle 21 auftreten können, die das Gehäuse vom Ventil 10 abheben würden. 10

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Claims

X München, 8. Mai 1984 3416970 M 25087 M 25088 Patentansprüche

1. Stellventil mit definierten Wirkstellungen einer aus einem Ventilgehäuse herausragenden Stellwelle, die mit der Welle eines Stellmotores in einem Gehäuse in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet ,ds«

die Welle (31) des Stellmotores (30) über ein Zwischenglied (32) drehfest, aber in Wellenrichtung unfixiert an die Stellwelle (31) gekoppelt ist, und daß das Gehäuse (40) des Stellmotores (30) über eine lösbare Verbindung (41,42) am Ventilgehäuse (40) fixiert ist.

2. Stellventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung Mittel (13,43) am Ventilgehäuse (10) und am Stellmotorengehäuse (40) zur eindeutigen Winkelpositionierung des Stellmotorengehäuses (40) zum Ventilgehäuse (10) hinsichtlich

der Wirkstellung der Stellwelle (20) umfaßt. 30

3. Stellventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung Mittel (14,44) am Ventilgehäuse (10) und am Stellmotorengehäuse (40) zur eindeutigen Positionierung des Stellmotorengehäuses (40) zum Ventilgehäuse (10) in Wellenrichtung umfaßt.

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4. Stellventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung am Ventilgehäuse (40) einen die Stellwelle (20) konzentrisch umgreifenden und im wesentlichen hohlzylindrischen Ventilgehäusestutzen (11) umfaßt, auf den das Stellmotorengehäuse (40) über einen komplementär geformten Gehäuseansatz (41) aufgesetzt ist.

5. Stellventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (32) fest mit der Welle (31) des Stellmotors (30) verbunden ist und vorzugsweise Mittel (45) zum Abdichten des l§ Zwischengliedes (32) zum Gehäuse (40) des St r listet or s (30) vorgesehen sind. _w.._r

6. Stellventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (32) Mittel (33) zum Abtasten seiner Winkelposition aufweist.

7. Stellventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseansatz (41) durchsichtig ist oder eine öffnung aufweist, so daß anhand einer auf das Zwischenglied (32) aufgebrachten Markierung die Momentanstellung der Stellwelle (11) des Ventiles (10) erkennbar ist.