DE60109765T2

DE60109765T2 - Kolben für entnahmeventil

Info

Publication number: DE60109765T2
Application number: DE60109765T
Authority: DE
Inventors: Pascal Favre
Original assignee: Individual
Current assignee: Famat Sa Saint-Sulpice Ch
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: US20030145669A1; AU2001258129A1; DE60109765D1; ATE292261T1; WO2001088416A1; US7028569B2; EP1282795B1; EP1282795A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolben insbesondere für ein Entnahmeventil.
In verschiedenen technischen Bereichen, insbesondere in der chemischen Industrie, besteht ein Bedürfnis für Ventile, bevor Entnahmerohre eingerichtet werden, welche mit Behältern verbunden werden, die Flüssigkeiten oder Pulver enthalten. Diese Ventile sind notwendig, um zum Beispiel im Laufe des Herstellungsverfahrens Proben abzunehmen. Das Patent CH 637456 beschreibt eine Ausführung eines Kolbens, der in einem solchen Ventil vorgesehen ist. Dieser Kolben weist einen Kolbenkörper auf, der außen mit einer elastischen Hülle bedeckt ist, ferner eine Stellschraube, die mit einer Einrichtung zum Drehantrieb versehen ist und mit einer Mutter zusammenwirkt, die fest mit dem Kolbenkörper verbunden ist, um diesen in Antwort auf die Drehungen der Schraube zu verstellen, und ferner eine Dehneinrichtung aufweist, die mit dem Kolben verbunden ist und am Ende des Verstellweges eine Dehnung der Hülle hervorruft.
Obwohl die beschriebene Konstruktion in diesem Patent in gewissem Maße den Anforderungen genügt, ist es offensichtlich, dass sie eine sehr komplizierte Struktur aufweist und schwierig in der Herstellung ist. Des Weiteren hat es sich herausgestellt, dass die äußere Hülle 18 dieses Kolbens aus deformierbarem Material ansengt, wenn der Kolben am Ende seines Vorschubes komprimiert wird, was einen Verlust der Abdichtung nach sich zieht.
Die vorliegende Erfindung hat daher das Ziel, einen Kolben gemäß dem zuvor zitierten Patent zu verbessern.
Gemäß diesem Ziel betrifft die vorliegende Erfindung einen Kolben der oben beschriebenen Art, bei dem die Dehneinrichtung eine Dehnscheibe und eine Spannstange aufweist, die mit einem Ende der Scheibe fest verbunden ist, wobei die Schraube einerseits eine longitudinale Aufnahme, in die die Spannstange eingreift, und andererseits an ihrem vorderen Ende einen Anschlag aufweist, der am Ende des Verstellweges mit einem Kragen der Spannstange zusammenwirkt, der an derem hinteren Ende gelegen ist, um ein Anpressen der Dehnscheibe gegen das Ende des Kolbenkörpers und eine radiale lokalisierte Ausdehnung der Hülle hervorzurufen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Dehneinrichtung einen dehnbaren Ring auf, der zwischen dem Ende des Kolbenkörpers und der Dehnscheibe angeordnet ist. Die Dehnscheibe kann hierfür eine rohrförmige in einen inneren Einschnitt des Kolbenkörpers eingreifende Verlängerung an ihrem vorderen Ende aufweisen, derart, dass der Dehnring vollständig zwischen den radialen oder axialen Oberflächen des Kolbenkörpers, der Dehnscheibe und der Hülle aufgenommen ist.
Der Dehnring kann aus Elastomer oder Kautschuk sein oder als Ringblock aus zwei Teilen ausgebildet sein, die jeweils mit einer kegelstumpfförmigen Anlagefläche ausgerüstet sind, wobei die elastische Hülle aus Teflon oder jedem anderen elastischen Material (Stahl oder Kunststoff) verwirklicht werden kann.
Die Hülle des Kolbens kann einen rohrförmigen Teil, der auf den Durchmesser des Kolbenkörpers abgestimmt ist, einen vorderen Endteil in Form einer Scheibe benachbart zu der Dehnscheibe und an ihrem hinteren Ende einen inneren Haltewulst aufweisen, der in eine Ausnehmung des Kolbenkörpers eingreift.
Der Anschlag kann ein ringförmiges Teil sein, das am Eingang der Aufnahme der Schraube verschraubt ist.
Es können auch Einrichtungen vorgesehen sein, um den Kolben in Längsrichtung in einem Körper eines rohrförmigen Ventiles zu führen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Befestigung der Hülle mit dem Kolbenkörper durch eine Verschraubung des hinteren Endes der Hülle auf dem Kolbenkörper realisiert werden.
Im Folgenden werden beispielhaft zwei Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und in den anhängenden Zeichnungen dargestellt, wobei:
1 ein Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Kolbens in einer hinteren Position ist,
2 eine ähnliche Ansicht wie 1 darstellt, wobei jedoch der Kolben in seiner vorderen Position gezeigt ist, und
3 ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Kolbens in seiner vorderen Position ist.
Der in den 1 und 2 dargestellte Kolben ist aus zwei Hauptteilen zusammengesetzt: Einer mobilen Anordnung 1 und einer Stellschraube 2. Die mobile Anordnung weist einen Kolbenkörper 3, eine Dehnscheibe 4, einen Dehnring 5, eine flexible Hülle 6, eine Spannstange 7 und eine Mutter 8 auf. Die Stellschraube 2 ist aus einem zylindrischen Teil mit einem Außengewinde 9 entsprechend dem Innengewinde der Mutter 8 und einer in Längsrichtung ausgerichteten Aufnahme 10 versehen, die sich axial in die Schraube mit ihrem vorderen Ende über einen Teil ihrer Länge erstreckt und an ihrem vorderen Ende ein Teil 12 mit Innengebilde bildet. In dieses Innengewinde ist ein ringförmiger Anschlag 11 eingeschraubt.
Der Kolbenkörper 3 ist vorzugsweise ein Teil aus Metall. Er hat eine rohrförmige Form mit einer internen glatten Bohrung und weist an seinem hinteren Ende einen Einschnitt auf, in dem die Mutter 8 befestigt ist, und einen zweiten Einschnitt 13 an seinem vorderen Ende.
Die Außenfläche des Kolbenkörpers 3 ist gleichmäßig zylinderförmig mit einer Ausnehmung 14 in der Nachbarschaft seines hinteren Endes, wobei der Durchmesser des hinteren Endes geringfügig größer als derjenige des vorderen Endes ist.
Die Dehnscheibe 4 ist mit einer zylindrischen Wand 15 auf ihrer Rückseite versehen, wobei die Dimensionen dieser Wand so sind, dass sie ein Einfahren der Scheibe in den Einschnitt 13 erlauben und eine axiale Kompression des Dehnringes 5 und damit dessen Verdickung zulassen.
Die flexible Hülle 6 ist zum Beispiel aus Teflon. Ihr dicker Boden 16 überdeckt die Vorderfläche der Dehnscheibe 4 und seine dünne zylindrische Wand 17 überdeckt eng den Umfang der Dehnscheibe 4, ferner die Außenfläche des Ringes 5 und diejenige des Kolbenkörpers 3 bis zu der Ausnehmung beziehungsweise Nut 14. Ein innerer Haltewulst 18 der Hülle 6 wird in der Nut 14 aufgenommen, sodass die Hülle mit dem Kolbenkörper 3 fest verbunden ist. Wie in 1 dargestellt, ist die Länge dieses Wulstes 18 geringer als die Breite der Nut 14, sodass in der rückwärtigen Position des Kolbens ein Spiel zwischen dem hinteren Ende der Hülle 6 und dem vorderen Rand 21 des hinteren Teiles des Kolbenkörpers verbleibt. Dieses Spiel entspricht genau der Verminderung der Dicke des Ringes 5, wenn dieser am Ende des Weges des Kolbens zusammengedrückt wird, sodass die flexible Hülle praktisch keine Kompression in Längsrichtung erfährt und damit konstant in Anlage gegen die vordere Fläche der Dehnscheibe 4 verbleibt. Natürlich kann die Befestigung der elastischen Hülle 6 mit dem Kolbenkörper ebenso durch andere Mittel realisiert werden, die äquivalent zu der Clipverbindung zwischen Wulst und Nut sind, zum Beispiel mit Hilfe eines offenen Einpressringes auf einer Seite der Nut des Kolbens und auf der anderen Seite mit einer Nut der flexiblen Hülle oder auch durch Verschrauben durch ein oder mehrere Langlöcher der Hülle.
Schließlich wird die Spannstange 7 an ihrem vorderen Ende durch Schrauben, Schmieden oder Schweißen in einer zentralen Öffnung der Scheibe 4 befestigt, und bildet an ihrem hinteren Ende einen Kragen 19, der mit Spiel an die Aufnahmebohrung 10 der Schraube 2 angepasst ist.
Die Montage und die Wirkungsweise des Kolbens ergeben sich aus dem Vergleich zwischen den 1 und 2.
Die bewegliche Anordnung 1 wird in einem rohrförmigen Träger verschoben, zum Beispiel einem zylindrischen Gehäuse eines Entnahmeventiles, wohingegen die Schraube 2 gehalten und bei der Drehung mit ihrer axialen Verlängerung 20 in einem festen (nicht dargestellten) Ansatz des Gehäuses des Ventiles geführt ist. Diese Verlängerung 20 dient darüber hinaus als Befestigungsmittel für ein Stellrad, einen Handgriff oder irgendein anderes zu verdrehendes Stellorgan.
Ausgehend von der extremen hinteren Position gemäß 1 bewirkt eine Verdrehung der Schraube 2 eine Verschiebung der Anordnung 1 nach vorne. Selbstverständlich können hierbei Einrichtungen vorgesehen sein, um eine Rotation des Kolbens zu verhindern, zum Beispiel können Blockierschrauben der Mutter 8 in deren Innengewinde einen vorspringenden Anschlag bilden, der in einer longitudinalen Nut des Gehäuses des Ventiles geführt wird.
Die Endposition der beweglichen Anordnung 1 wird erhalten, wenn, wie aus 2 zu ersehen, der Kragen 19 der Spannstange 7 an dem Anschlag 11 anschlägt. Ab hier bewirkt die Verdrehung der Schraube 2 eine Relativbewegung zwischen dem Körper des Kolbens 3 und der Dehnscheibe 4 bei gleichzeitiger Kompression des Ringes 5, der auf drei seiner vier Seiten gehalten wird und sich nur radial ausdehnen kann und gleichzeitig eine Expansion des benachbarten Teiles der Hülle 6 bewirkt. Die Verbindung zwischen dem Kolben und dem Ventilgehäuse ist damit perfekt abgedichtet, während im Verlaufe einer Verschiebung die flexible Hülle frei verschoben werden kann.
Die zweite in 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten oben beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die feste Verbindung der flexiblen Hülle 6 mit dem Kolbenkörper 3 durch eine Verschraubung des hinteren Endes der inneren Wand der flexiblen Hülle 6 auf dem Kolbenkörper realisiert wird. Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Variante dieser Ausführungsform kann das Ende der flexiblen Hülle 6 nicht direkt auf das Kolbengehäuse aufgeschraubt sein, sondern auf eine Hülse oder einen aufgesetzten Reifen, der entlang des Kolbenkörpers in Längsrichtung verschoben werden kann.
Verschiedene Modifikationen der beschriebenen Konstruktionen sind möglich, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. So könnte die flexible Hülle 6 anstatt aus Teflon oder einem anderen Kunststoffmaterial mit im Wesentlichen den gleichen Eigenschaften aus einem weichen Metall sein, zum Beispiel aus Tantal.
Der Ring 5 könnte aus zwei ringförmigen Metallteilen gebildet werden, die jeweils kegelstumpfförmige komplementäre Profile aufweisen und einen Ringblock bilden.
Ebenso könnte der Dehnring 5 ersetzt werden durch eine kegelstumpfförmige Ausbildung der rückwärtigen Fläche der Dehnscheibe 4, die mit einer ebenfalls kegelstumpfförmigen komplementären Ausbildung der Vorderseite des Kopfes des Kolbens zusammenarbeitet, wobei dann der Kopf des Kolbens Längsschlitze aufweist, um seine diametrale Ausdehnung zu erlauben, wenn sich die kegelstumpfförmige Fläche gegen die ebenfalls kegelstumpfförmige Oberfläche der Dehnscheibe anlegt.
Für die Spannstange, den Kolbenkörper und die Dehnscheibe wird vorzugsweise nichtoxidierbarer Stahl verwendet.
Die beschriebene Konstruktion weist mehrere Vorteile auf.
Die Hülle aus Teflon oder weichem Metall wird gänzlich durch feste Teile der beweglichen Anordnung abgestützt, sodass sie sehr gut dem Druck widersteht.
Die Anzahl der zusammenzusetzenden Teile ist reduziert. Schweißarbeiten können vermieden werden.
Der Ersatz eines Zwischenrohres durch die Spannstange, die in die Aufnahme der Schraube eingreift, vereinfacht die Konstruktion, die Bearbeitung der einzelnen Elemente und die Montage. Diese Anordnung verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit des Kolbens.
Es sei schließlich darauf hingewiesen, dass der Dehnring mit rechteckigem Profil, wie er oben beschrieben wurde, gegebenenfalls durch einen Ring mit torischer Form (O-Ring) ersetzt werden könnte.

Claims

Kolben, insbesondere für ein Entnahmeventil mit einem Kolbenkörper (3), der außen mit einer elastischen Hülle (6) bedeckt ist, mit einer Stellschraube (2), die mit einer Einrichtung (20) zum Drehantrieb versehen ist und mit einer Mutter (8) zusammenwirkt, die fest mit dem Kolbenkörper (3) verbunden ist, um diesen in Antwort auf die Drehungen der Schraube zu verstellen, und mit einer Dehneinrichtung, die mit dem Kolben verbunden ist und am Ende des Verstellweges eine Dehnung der Hülle (6) hervorruft, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehneinrichtung eine Dehnscheibe (4) und eine Spannstange (7) aufweist, die mit einem Ende der Scheibe fest verbunden ist, und dass die Schraube (2) einerseits eine longitudinale Aufnahme (10), in die die Spannstange (7) eingreift, und andererseits an ihrem vorderen Ende einen Anschlag (11) aufweist, der am Ende des Verstellweges mit einem Kragen (19) der Spannstange zusammenwirkt, der an deren hinterem Ende gelegen ist, um ein Anpressen der Dehnscheibe (4) gegen das Ende des Kolbenkörpers und eine radiale Dehnung der Dehneinrichtung hervorzurufen.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehneinrichtung einen dehnbaren Ring (5) aufweist, der zwischen dem Ende des Kolbenkörpers und der Dehnscheibe (4) angeordnet ist.
Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnscheibe (4) eine rohrförmige in einen inneren Einschnitt (13) des Kolbenkörpers eingreifende Verlängerung an ihrem vorderen Ende aufweist, derart, dass der Dehnring (5) vollständig zwischen den radialen oder axialen Oberflächen des Kolbenkörpers (3), der Dehnscheibe (4) und der Hülle (6) aufgenommen ist.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnring (5) aus Elastomer oder aus Kautschuk ist.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnring (5) ein Ringblock aus zwei Teilen ist, die mit einer kegelstumpfförmigen Anlagefläche ausgerüstet sind.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Hülle (6) aus Teflon ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (6) einen rohrförmigen Teil (17), der auf den Durchmesser des Kolbenkörpers (3) abgestimmt ist, einen vorderen Endteil in Form einer Scheibe benachbart zu der Dehnscheibe (4) und an ihrem hinteren Ende einen inneren Haltewulst (18) aufweist, der in eine Ausnehmung (14) des Kolbenkörpers eingreift.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle einen rohrförmigen Teil (17), der auf den Durchmesser des Kolbenkörpers (3) abgestimmt ist und einen vorderen Endteil in Form einer Scheibe benachbart zu der Dehnscheibe (4) aufweist, und dass die Befestigung der Hülle (6) mit dem Kolbenkörper (3) durch eine Verschraubung des hinteren Endes der Hülle (6) auf dem Kolbenkörper (3) realisiert ist.
Kolben nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Hülle (6) eng durch die Dehnscheibe und durch den Kolbenkörper abgestützt ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (11) ein ringförmiges Teil ist, das am Eingang der Aufnahme (10) der Schraube (2) verschraubt ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen vorgesehen sind, um den Kolben in Längsrichtung in einem Körper eines rohrförmigen Ventiles zu führen.