DE19860637A1

DE19860637A1 - Mehrwegeventil

Info

Publication number: DE19860637A1
Application number: DE1998160637
Authority: DE
Inventors: Juergen Stumpp; Christian Boob
Original assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Current assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2000-07-06

Abstract

In einem zylindrischen Gehäuse (1) mit mehreren lateral angeordneten Einlässen befindet sich mindestens ein Dichtungsteller (2), welcher den Zylinder in 2 Teilräume (A, B) unterteilt. Der ellipsenförmige Dichtungsteller ist an seinem Mittelpunkt an einer Welle (3) schräg befestigt. Die Welle ist in der Zylinderachse angeordnet und der Dichtungsteller (2) führt beim Drehen der Welle eine Rotationsbewegung aus. Der Zwischenbereich (C) des Zylinders, welcher von der Rotationsbewegung vom Teller überstrichen wird, gehört abwechselnd zu je einem der Teilbereiche. Durch die Anordnung von mindestens einer der lateralen Öffnungen in dem Zwischenbereich und weiteren Öffnungen in den nicht zum Zwischenbereich gehörenden Teilräumen ergibt sich ein Mehrwegeventil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs zur Anordnung in Rohrleitungssystemen bei welchen ein oder mehrere Einlässe mit verschiedenen Auslässen wechselseitig verbunden werden.

Stand der Technik

Bei Anwendungen in Rohrleitungssystemen oder Armaturen besteht häufig die Notwendigkeit, verschiedene Ein- und Auslass öffnungen wechselhaft miteinander zu verbinden, um etwa ein zu transportierendes Medium in verschiedene Behältnisse zu leiten. Hierfür werden Mehrwegventile eingesetzt. Zur Steuerung einer doppelwirkenden Armatur benötigt man ein 4/2 Wege-ventil.

Das Patent US-5,529,758 beschreibt ein Drehventil bei welchem in einem Ventilgehäuse von sechs äquidistant zirkular ange ordnete Öffnungen durch ein drehbares paralleles Plattenpaar stets zwei einander gegenüberliegende Öffnungen miteinander verbunden werden. EP-392441 beschreibt ein Mischventil für die Mischung von Kalt- und Warmwasser, welches eine stationären Kontrollscheibe mit mehreren Öffnungen und einer zweiten beweglichen Kontroll scheibe mit einer Öffnungen umfasst. Durch Verdrehen dieser zweiten Kontrollscheibe werden verschiedene Öffnungen der ersten Scheibe miteinander verbunden.

US-3,951,381 beschreibt ein Mehrwege-Ventil bei dem mehrere Dichtungsscheiben auf gemeinsamer Welle angeordnet sind, welche sich in einem Zylinder mit mehreren lateralen Anschlüssen befindet. Durch axiale Verschiebung der Welle werden verschiedene laterale Anschlüsse über den von jeweils zwei Dichtungsscheiben begrenzten Raum des Zylinders miteinander verbunden werden. Diese Mehrwegventile zeichnen sich durch komplizierte Bauart aus, welche teuer in der Herstellung sind, aufwendige Dichtungskonstruktionen erfordern, oder zur Änderung der Ventilstellung grössere Arbeit gegen den Druck eines Medium im Rohrleitungssystem erfordern.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorlie gende Erfindung die Aufgabe, ein Mehrwegventil vorzuschlagen, welches einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Es soll ohne grossen Kraftaufwand und nahezu unabhängig vom Mediumdruck, welcher im Rohrleitungssystem herrscht betätigbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Das erfindungsgemässe Mehrwegventil zeichnet sich dadurch aus, dass sich in einem zylindrischen Gehäuse mit mehreren lateral angeordneten Einlässen ein Dichtungsteller befindet, welcher den Zylinder in 2 Teilräume unterteilt. Der ellipsenförmige Dichtungsteller ist an seinem Mittelpunkt an einer Welle schräg befestigt. Die Welle ist in der Zylinderachse angeordnet und der Dichtungsteller führt beim Drehen der Welle eine Rotations bewegung aus. Der Zwischenbereichs des Zylinders, welcher von der Rotationsbewegung vom Teller überstrichen wird gehört abwechselnd zu einem der Teilbereiche. Mindestens eine der lateralen Öffnungen ist auf der Höhe des Befestigungspunktes des Dichtungstellers zentral in dem Zwischenbereich angebracht. Weitere Öffnungen befindet sich ausserhalb des Zwischenbereichs und befinden sich somit stets in demselben Teilraum, unabhängig von der Drehstellung des Tellers. Bei einer Drehung der Welle wird von der zentralen Öffnung abwechselnd eine Verbindung mit den Öffnungen in einem der Teilräume hergestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand der beiliegenden Figuren wird ein bevorzugtes Aus führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einem perspektivischen Schnittbild den Dichtungsteller in dem Zylindergehäuse

Fig. 2 einen Gesamtaufbau des Mehrwegeventils mit Antrieb in einer ersten Stellung.

Fig. 3 das zur Fig. 2 zugehörige Schaltschema

Fig. 4 einen Gesamtaufbau des Mehrwegeventils mit Antrieb in einer zweiten Stellung.

Fig. 5 das zur Fig. 2 zugehörige Schaltschema

Fig. 6 beide Seiten der Steuerscheibe der Handnotbetätigung

Fig. 7 Gesamtaufbau mit Handnotbetätigung

Fig. 8 Schaltschemas Handnotbetätigung

Fig. 9 einen nicht-ebenen Dichtungsteller

Fig. 10 Mehrwegventil mit 2 Dichtungstellern

In dem in Fig. 1 dargestellten Zylindergehäuse 1 befindet sich ein Dichtungsteller 2, welcher den Zylinder in 2 Teilräume, A und B unterteilt. Der Dichtungsteller ist an einem Befes tigungspunkt an seinem Mittelpunkt an einer Welle 3 befestigt oder einstückig mit dieser verbunden. Der ellipsenförmige Dichtungsteller 2 steht dabei schräg, etwa unter einem Winkel von 60° auf die mit der Achse des Zylinders koinzidente Welle. Dieser Dichtungsteller 2 besteht aus einer Platte an deren Umfang in einer Nut ein O-ring 9 angebracht ist, welcher den Teller gegen die Innenwand des Zylinders vollumfänglich abdichtet. Der Dichtungsteller 2 führt beim Drehen der Welle eine Rotationsbewegung aus. Ein Zwischenbereich C des Zylinders, welcher von der Rotationsbewegung vom Teller überstrichen wird, gehört abwechselnd zu Teilbereich A und B. Auf der Höhe des Befestigungspunktes des Dichtungstellers sind auf gegenüberliegenden Stellen der Zylinderwand zentral im Zwischenbereich je eine Öffnungen 5 (K1) und 6 (K2) angebracht. Desweiteren sind senkrecht zur Zylinderachse zwei weitere Öffnungen 7 (P) und 8 (R) angebracht. Diese befinden sich in einem Bereich des Teilbereichs A bzw. B, welcher nicht zu dem Zwischenbereich C gehört. In der dargestellten Stellung des Dichtungstellers ist die Öffnung 5 (K1) über den Teilraum A mit der Öffnung 8 (R) und die Öffnung 6 (K2) über den Teil raum B mit der Öffnung 7 (P) verbunden. Die Durchführung der Welle in den Innenraum des Zylinders wird durch einen O-ring 11 abgedichtet.

Fig. 2 zeigt eine Variante des Mehrwegeventils, bei der dieses in ein Gehäuse 12 zusammen mit einem Antrieb 13 eingebaut ist. Der Zylinder ist in Richtung zum Antrieb offen. Dichtungsteller und Welle sind aus einem Stück gefertigt. Der Durchmesser der Welle an der dem Dichtteller entgegengesetzten Ende entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des Zylinders und dichtet dort durch einen in einer Nut der Welle befindlichen O-ring 15 den Zylinder gegenüber dem Antriebsraum ab. In der dargestellten Stellung sind wie auch im Schema der Fig. 3 dargestellt, die Öffnungen K1 mit P sowie K2 mit R paarweise miteinander verbunden. Die Übertragung einer Drehbewegung einer Antriebseinrichtung, beispielsweise eines Elektromotors oder pneumatischen Antriebs, auf die Welle mit dem Dichtungsteller erfolgt durch eine die Antriebseinrichtung und Welle verbindende Antriebswelle 14. Anstatt der Antriebswelle kann auch ein Getriebe eingesetzt werden.

In Fig. 4 zeigt denselben. Aufbau wie Fig. 2, wobei jedoch der Dichtungsteller um 180° gedreht ist. Hierdurch werden die Öffnungen 5 (K1) mit 8 (R) und 6 (K2) mit 7 (P) paarweise verbunden, wie auch im zugehörigen Schaltschema in Fig. 5 dargestellt ist.

Da das Volumen im Zylinder bei der Drehbewegung zu Änderung der paarweisen Verbindungen nicht verändert wird ist zum Stellen des Ventils nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich. Ein Antrieb benötigt daher nur eine geringe Steuerleistung. Ausserdem ist die Verstellkraft nahezu unabhängig vom Betriebsdruck des zu steuernden Mediums. Das vorgeschlagene Mehrwegeventil eignet sich besonders zum Einsatz als 4/2 Wege Ventil zur Ansteuerung einer doppeltwirkenden Armatur oder Aktors.

Für einen solchen Einsatz ist zusätzlich eine Handnotbetätigung vorgesehen, mittels derer das Ventil, etwa bei Stromausfall, auch manuell steuerbar wird. Die Verstellung mittels der Handnotbetätigung ist der automatischen Verstellung übergeordnet und hat keine Rückwirkung auf diese. Die Ventilstellung soll hierbei deutlich erkennbar sein. Eine mögliche Anordnung einer Handnotbetätigung ist in Fig. 7 dargestellt. Hierbei ist eine Scheibe 21 parallel zur Zylinder achse im Bereich der an die lateralen Öffnungen des Ventils sich anschliessenden Öffnungskanälen 22 angeordnet. Die Scheibe 21 besitzt eine Stellhebel 23, welcher aus dem Gehäuse 12 herausragt und durch welchen die Scheibe 21 manuell gedreht werden kann.

Wie in Fig. 6 dargestellt befinden sich in dem kreisförmigen Bereich der Scheibe 21 vier symmetrisch angeordnete Durchlässe 24, welche sich in einer Neutralstellung unter den vier Öffnungskanälen 22 des Ventils befinden. Durch eine 45° Drehung der Scheibe werden die Enden zweier halbkreisförmiger Kanäle 25 und 26 anstelle der Durchlässe 24 an die Position der Öffnungskanäle des Ventils gebracht und paarweise werden somit je zwei Öffnungskanäle 22 des Ventiles miteinander verbunden. Im Gegensatz zu den Durchlässen 24 durchdringen die Kanäle 25 und 26 die Scheibe 22 nicht. Je nach Drehrichtung handelt es sich hierbei um die Paare P mit K1 und K2 mit R in Stellung 1 oder um die Paare P mit K2 und K1 mit R in Stellung 2 der Scheibe 21. Die Schaltschema dieser drei verschiedenen Stellungen sind in Fig. 8 dargestellt.

In Fig. 9 ist eine Varianten des Dichtungstellers dargestellt. Der Dichtungsteller ist hierbei nicht eben ausgebildet, sondern die beiden Hälften des Tellers befinden sich auf unter schiedlichen Ebenen. Der Übergangsbereich zwischen beiden Hälften kann sowohl gestuft oder auch gebogen ausgebildet sein. Hierdurch wird eine besonders kompakte Anordnung der seitlichen Öffnungen möglich.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung bei der sich zwei Dichtungsteller in demselben Zylindergehäuse befinden. Die beiden Teller müssen nicht parallel sein und können sowohl an einer gemeinsamen Welle befestigt sein, oder aber auch an 2 koaxialen Wellen. Hierdurch ergeben sich eine Vielzahl von möglichen Ventil schaltungen zwischen am Zylinder angebrachten Bohrungen. Eine Mehrzahl von Dichtungstellern kann an teleskopartig ineinander geschobenen rohrförmigen Wellen angeordnet sein. Die Wellen können auch entgegengesetzt. in den Zylinderraum hineinragen.

Bezugszeichenliste

1

Zylindergehäuse

2

Dichtungsteller

3

Welle

4

Befestigung

5

Öffnung P(einlass)

6

Öffnung K

1

(Auslass)

7

Öffnung K

2

(Auslass)

8

Öffnung K

3

(Auslass)

9

Dichtungsring (Teller)

10

Nut

11

Dichtungsring (welle)

12

Gehäuse

13

Antriebseinrichtung

14

Antriebswelle

15

O-Ring

21

Notbedienungsscheibe

22

Öffnungskanäle

23

Stellhebel

24

Durchlässe

25

Kanal

1

26

Kanal

2

Teilraum A
Teilraum B
Zwischenraum C

Claims

1. Mehrwegeventil umfassend ein zylindrischen Gehäuses (1) mit mehreren lateral angeordneten Öffnungen und einer in der Zylinderachse axial angeordneten Welle (3), dadurch gekennzeichnet, dass

1. mindestens ein Dichtungsteller (2) an der Welle (3) befestigt ist
- - der Teller (2) den Zylinder in mindestens zwei Teilräume (A, B) unterteilt
- - ein Zwischenbereich (C) des Zylinders je nach Drehstellung des Tellers abwechselnd zu Teilbereich (A) oder (B) gehört,
- - eine erste Öffnung K1 (5) auf einer Seite des Zylinders im Zwischenbereiches (C) angebracht ist
- - auf der der ersten Öffnung im wesentlichen gegenüber liegenden Zylinderwand eine zweite Öffnung K2 (6) angeordnet ist.
- - mindestens eine weitere Öffnung in einem Bereich der Teilräume (A) oder (B) angebracht ist, welcher nicht zum Zwischenbereich (C) gehört.

2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Teller schräg zur Zylinderachse an der Welle (3) befestigt ist und ellipsenförmig ausgebildet ist und an seinem Umfang mit einer Nut versehen ist, in welche ein O-ring (9) angebracht ist, welcher den Teller gegen die Innenwand des Zylinders vollumfänglich abdichtet.

3. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hälften des Dichtungstellers nicht in derselben Ebene angeordnet sind und miteinander unter Ausbildung einer mit dem Zylinder formschlüssigen Fläche verbunden sind.

4. Mehrwegeventil nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsteller unter einem Winkel zwischen 10 und 80 Grad an der Welle angebracht ist.

5. Mehrwegeventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich des Teilbereich (A) und des Teilbereichs (B) welcher nicht zum Zwischenbereich (C) gehört je mindestens eine laterale Öffnung R (8) bzw. P (7) angeordnet ist.

6. Mehrwegeventil nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil genau zwei sich gegenüberliegende Öffnungen in der Mittelebene des Zwischenbereiches (C)und je eine Öffnung in den Bereichen der Teilbereichen (A) und (B), welche nicht zum Zwischenbereich gehören, aufweist.

7. Mehrwegeventil nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekenn zeichnet, dass es in ein Gehäuse (12) eingebaut ist, in welchem sich die Antriebseinrichtung (13) zur Drehbewegung der Welle befindet und das Gehäuse (12) vier kreisförmig angeordnete Kanäle (22) aufweist, welche mit den Öffnungen des Ventiles verbunden sind, und dass eine Handnotbetätigung in das Gehäuse integriert ist, durch welche ohne Verwendung der Antriebseinrichtung (13) die Ventilöffnungen paarweise im Wechsel miteinander verbunden werden können und so dass eigentliche Mehrwegeventil rückwirkungsfrei überbrückt wird.

8. Mehrwegventil nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Handnotbetätigung als eine kreisförmige Scheibe (21) ausgebildet ist, welche vier symmetrisch angeordnete Durchlässe (24) aufweist, welche in einer ersten Stellung die vier Kanäle der Ventilöffnungen freigeben und zwei längliche Kanäle (25) und (26) zwischen den Durchlässen (24) aufweist, welche symmetrisch angeordnet sind und die Scheibe nicht durchdringen und in einer zweiten Stellung durch den ersten Kanal (25) die Öffnung (7) P mit K1 (5) und durch den zweiten Kanal (26) die Öffnung (6) K2 mit (8) R verbindet und in einer dritten Stellung der erste Kanal (25) die Öffnung (5) K1 mit (8) R und der zweite Kanal (26) die Öffnung (7) P mit (6) K2 verbindet.

9. Mehrwegventil nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Handnotbetätigung durch Drehung in eine Richtung um 45° ausgehend von der ersten Stellung, in die zweite Stellung und bei Drehung in die andere Richtung in die dritte Stellung gebracht werden kann.

10. Mehrwegventil nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekenn zeichnet, dass an mindesten zwei konzentrischen Wellen je mindestens ein Dichtungsteller angebracht ist, wobei die Wellen teleskopartig ineinander geschobenen sind oder entgegengesetzt in den Zylinderraum hineinragen.