DE3300217A1

DE3300217A1 - Stroemungssteuerungsventil

Info

Publication number: DE3300217A1
Application number: DE19833300217
Authority: DE
Inventors: George William Crawley West Sussex Marchant
Original assignee: A P V International Ltd Crawley Sussex; APV International Ltd
Current assignee: A P V International Ltd Crawley Sussex; APV International Ltd
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1983-01-05
Publication date: 1983-08-11
Also published as: FR2519401A1; GB8300337D0; GB2114713B; IT8319025A0; US4506697A; IT1159816B; GB2114713A

Description

' ' PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING - A - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

A.P.V. International Limited Manor Royal, Crawley Sussex, England

"Strömungssteuerungsventxl"

Die Erfindung betrifft ein Strömungssteuerungsventil, bestehend aus einem Ventilkörper mit einer zylindrischen Ventilkammer, die wenigstens einen Leitungsanschluß an einer axialen Zwischenstelle zur selektiven Verbindung mit wenigstens einem weiteren • Leitungsanschluß aufweist, und aus einem beweglichen Ventilelement.

Es ist ein Strömungssteuerungsventil bekannt, bei dem eine Umsteuerung mit Hilfe von um 180 gebogenen Einrichtungen erhalten wurde, die auf einer rotierenden Platte vorgesehen die in Anschlagstellung mit Leitungsenden gebracht werden mußten und pneumatisch in Drehrichtung und axialer Richtung betätigt wurden (vgl. GB-PS'n 13 52 721 und 13 52 722).

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Strömungssteuerungsventil dieser Art in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise zu ver . bessern.

Diese Aufgabe wird'gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als bewegliches Ventilelement ein elliptisches Strömungsleitelement auf einem Schaft montiert ist, der sich axial durch die Ventilkammer erstreckt, daß das Strömungsleitelement in abdichtendem Eingriff mit der Ventilkammer entlang seines Umfanges steht und schräg zu dem Schaft ausgerichtet ist, derart, daß es sich über die Zwischenstelle hinweg erstreckt und die Ventilkammer in zwei Kammerabschnitte unterteilt, mit denen selektiv die oder jede der wenigstens einen Leitungsverbindung in Abhängigkeit von' der Stellung des Strömungsleitelementes in Verbindung steht, während wenigstens eine der weiteren Leitungsverbindungen mit den Kammerabschnitten der Ventilkammer in Verbindung steht, um selektiv mit wenigstens der einen Leitungsverbindung durch Betätigung des Strömungsleitelementes verbunden zu werden, wobei das Strömungsleitelement · mit Doppeldichtungsflächen in umfänglichem Eingriff¹mit der Ventilkammer steht und eine Ausleckzone zwischen den beiden Dichtungsflächen bestimmt, welche zur Atmosphäre hin belüftet ist.

Bei einem typischen Umschaltventil ist eine weitere Leitungsverbindung für jeden der Kammerabschnitte der Ventilkammer vorgesehen. Die Ausleckzone zwischen den beiden Dichtungsflächen kann über einen hohlen Teil des Schaftes belüftet werden. Alternativ dazu kann die Belüftung durch eine Belüftungseinrichtung in dem Ventilkörper an einer Stelle erfolgen, die der Ausleckzone in beiden extremen Stellungen des Ventils gemeinsam ist, um so die Verwendung des Ventils in

einer horizontalen Einbaustellung zu ermöglichen.

Die oder jede Dichtung kann durch ein bevorzugtes Abdichtungsglied, z.B. einen O-Ring oder eine Lippendichtung gebildet ; sein, die in eine hinterschnittene Ausnehmung des Strömungs-■leitelementes angeordnet ist.

•Die.Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an meheren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Ba zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch ein Stromungssteuerungsventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 im. größeren Maßstabe ein Detail aus dem in Fig. 1

mit A bezeichneten Bereich der Dichtung. ι

Figur 3 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Dichtung.

Figur ^l\ ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für die Belüftung der Ausleckzone.

Figur 5 eine schematische Stirnansicht der Anordnung nach '. Fig. 4, welche eine zusätzliche Abwandlung zeigt.

.Figur 6 eine typische Einbaustellung von zwei Strömungs-

• - 7 -

Steuerungsventilen nach der Erfindung in einer Arbeitsstellung.

Figur 7 die Anordnung nach Fig. 6 in einer unterschiedlichen Arbeitsstellung der Ventile.

Figur 8 eine weitere Modifikation unter Verwendung eines Ventils gemäß der Erfindung und

Figur 9 die Modifikation nach Fig. 8 in einer anderen Gebrauchsstellung.

In Fig. 1 ist ein Ventilkörper von zylindrischer Form gezeigt, der in seinem Inneren eine zylindrische Ventilkammer 1 begrenzt. Erste und zweite Leitungsanschlüsse 2 und 3 für die Ventilkammer 1 sind in im wesentlichen sich gegenüberliegenden Stellen in gleicher axialer Lage vorgesehen. Dritte und vierte Leitungsverbindungen A und 5 sind neben den Enden der Ventilkammer 1 vorgesehen. Die Enden der Ventilkammer 1 werden durch Stirnkappen 6'verschlossen, durch die abgedichtet ein Betätigungsschaft 7 ragt. Auf dem Betätigungsschaft 7 ist ein Ventilelement 8 in Form eines elliptischen Strömungsleitelementes 8 montiert. Dieses ist so ausgebildet und angeordnet, daß es die Ventilkammer 1 in einen oberen Kammerabschnitt 9 und einen unteren Kammerabschnitt 10 unterteilt. Das Ventilelement 8 besteht aus zwei elliptischen Strömungsleitplatten 11 und 12, die jeweils geneigt auf dem Schaft 7 montiert sind. Der Rand jeder der Platten 11 und 12 ist mit

einer Ausnehmung versehen, um ein Dichtungselement 13 in Ein- ' griff mit der Innenwand der Ventilkammer aufzunehmen. Um die
Dichtung zu halten ist vorzugsweise eine hinterschnittene Nut '

14 gemäß Fig. 2 und 3 vorgesehen, in der das Dichtelement '' montiert ist. Figur 2 zeigt eine Lippendichtung 13a in einem

hinterschnittenen Schlitz 14 und Fig. 3 einen O-Dichtring 13b j in einem hinterschnittenen Schlitz 14. |

Die Strömungsleitplatten 11 und 12 haben einen gegenseitigen !

Abstand der durch einen Abstands- oder Trennring 16 bestimmt
wird. Dieser ist mit einer Anzahl von Löchern 17 versehen. Der!

Raum innerhalb des Ringes 16 ist über einen hohlen Abschnitt !

j 18 des Schaftes 7 belüftet. Jedes Fluid, das an der einen ί oder ande'ren Dichtung 13 vorbei ausleckt wird so abgeführt und! gelangt nicht in den anderen Strömungskanal. \

Es ist ersichtlich, daß in der dargestellten Stellung der j Leitungsanschluß 3 in Verbindung mit dem Leitungsanschluß 5 |

und der Leitungsanschluß 2 in Verbindung mit dem Leitungsanschluß 4 steht. Durch Drehen des Schaftes 7 über einen
Winkel von 180° erfolgt eine Umschaltung, so daß der
Leitungsanschluß 3 nunmehr in Verbindung mit dem Leitungsanschluß 4 und der Leitungsanschluß 2 in Verbindung mit dem
Leitungsanschluß 5 gelangt.

Wenn die Drehung des Schaftes an einer Zwischenstellung unterbrochen wird, die um einen Winkel von 90° gegenüber der dargestellten Stellung versetzt ist, erstreckt sich das Ventil*"

glied 8 über beide Leitungsanschlüsse 2 und 3. In dieser Stellung kann das Ventil ohne Demontage gesäubert werden. Dabei gelangt auch ein Teil des Säuberungsfluids in den zur Sicherheit dienenden Unterbrechungsraum zwischen den Abdichtungen und wird durch den hohlen Abschnitt 18 abgeführt, der auf diese Weise auch gesäubert wird.

Es ist ersichtlich, daß die Leitungsanschlüsse 2 und 3, welche selektiv in Verbindung mit den Kammerabschnitten 9 und 10 der Ventilkammer gebracht werden sollen, vollständig innerhalb der kleinsten inneren Abmessung,sgrenzen des Bereiches angeordnet sein müssen, über die die Dichtungen 13 hinwegstreichen, wenn das Ventilglied gedreht wird. Diese Grenzen werden durch die Linien 21 in Fig. 1 wiedergegeben. Wenn es auch bevorzugt ist, daß die Leitungsanschlüsse 2 und 3 sich direkt gegenüberliegen können sie auch ein wenig gegenüber der genauen relativen 180 -Lage gegeneinander versetzt sein. Die Leitungsanschlüsse 4 und 5 müssen, wie ersichtlich, außerhalb der maximalen äußeren Abmessungsgrenzen des Bereiches angeordnet sein, über den die Dichtungen 13 hinwegstreichen. Diese Grenzen sind durch die Linien 22 in Fig·. 1 wiedergegeben. Es ist außerdem ersichtlich, daß diese Anschlüsse jede beliebige Orientierung in Bezug auf die Leitungsanschlüsse 2 und 3 aufweisen können, und daß in der Tat mehr als nur ein Anschluß für jede oder beide Kammerabschnitte vorgesehen sein können, wenn dies erforderlich ist. Es kann auch so sein, daß die eine oder die andere dieser Verbindungen nicht verwendet . werden, wenn das Ventil dazu verwendet wird, einen Strörnungs-

- 10 weg zu schließen und den anderen zu öffnen.

Die soweit beschriebene Ausbildung, welche Strömungsleit- ; platten und Spindeln oder Schäfte umfaßt ermöglicht es, den ■

Schaft und das Ventilelement einstückig herzustellen, z.B. auf dem Wege des Investmentgießens. ,

Die Dichtung kann möglicherweise sowohl eine Lippendichtung als ; auch eine Ringdichtung umfassen und die Lippendichtung kann \ auch doppelt angewendet sein. Auch ist es möglich zwei oder
mehr als zwei Ventilglieder auf einer gemeinsamen Welle vorzusehen um doppelte oder mehrfache Umschaltungsfunktionen in
Abhängigkeit von der Anordnung der Verbindungen vorzusehen.

Mit der in Fig. 1 gezeigten Anordnung kann das Ventil in der
Praxis nur in senkrechter Orientierung verwendet werden, um ■ ein ordnungsgemäßes Ablaufen durch den hohlen Wellenabschnitt 18 des Schaftes 7 zu ermöglichen.

fiü kann bevorzugt sein, das Ventil in horizontaler Einbauet ellung zu verwenden. Zu diesem Zweck ist eine Anordnung zu , empfehlen, wie sie schematisch in Fig. 4 und 5 gezeigt, ist.
Bei dieser Anordnung ist der Ventilkörper mit zwei Belüftungsüffriuntferi 21 versehen, die zu einem Ablauf oder zur Atmosphäre
führen. Zu diesem Zweck ist eine geeignete öffnung in'einer
Stellung am Ventilkörper vorgesehen, der mit dem Ausleckraum
zwischen den beiden Dichtungen des Ventilgliedes 8 in beiden

der extremen Arbeitsstellungen des Ventilgliedes in Verbindung ; tritt.

Das bedeutet, daß in jeder der beiden extremen Arbeitsstellungen, die durch Drehung einen Winkelabstand von 180° aufweisen und durch Drehen des Ventilgliedes 8 um die Achse des Schaftes angesteuert werden, der Weg für das ausgeleckte Fluid zur Atmosphäre oder zu einem Ablauf über den Auslaß 21 führt, wobei die beiden Enden der Ventilkammer voneinander isoliert sind, so daß sie unabhängig voneinander gesäubert werden können. So kann das eine Ende gesäubert werden, während das andere Ende oder der andere Kammerabschnitt noch das Arbeitsprodukt enthält. In einer Zwischenstellung von z.B. 90 gegenüber .den beiden Arbeitsstellungen stehen alle Verbindungen und Anschlüsse gemeinsam in Verbindung mit dem Ausleckweg, so daß der Auslaß 21 dazu verwendet werden kann, das System während des Säuberns zu entleeren.

Figur 5 zeigt zusätzlich wie eine unabhängige Säuberungsleitung 23, die durch ein Solenoidventil 24 gesteuert wird, diametral gegenüber der Ausleckverbindung 21 angeordnet werden kann, so daß die Ausleckzone und der Ausleckweg in der geforderten Weise gereinigt werden können.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, wie die Ventile nach der Erfindung in einem Füll- und Säuberungskreis für einen Tank 31 verwendet werden können. Ein Ventil 32 weist eine einzige zentrale Verbindung 33 und zwei endseitige Verbindungen 34 und auf. Ein weiteres Ventil 36 besitzt zwei zentrale Verbindungen 37 und 38 und einen endseitigen Anschluß 39. Zum Füllen.oder Entleeren des Tankes 31 wird das Produkt über die Leitung 34

ungeführt und über die Leitung 33 in den Tank geleitet. Ein Sprühkopf 41 wirkt als Belüftung zur Atmosphäre hin und zwar über die Leitung 42 und die Verbindungen 38,39, wobei die Letztere 38 mit der Atmosphäre möglicherweise über einen Sterilisationsfilter in Verbindung stehen. Es ist ersichtlich, daß die Säuberungsleitung 43, die an die Verbindung 37 angeschlossen ist, in dieser Stellung isoliert ist und daß eine HUckführungsleitung 44 für das Reinigungsmittel, die an den Anschluß 35 angeschlossen ist, ebenfalls isoliert ist.

Wenn eine Reinigung des Tankes 31 erforderlich ist, können die Ventile in ihren Stellungen umgeschaltet werden, wie dies Fig. Y zeigt. Nunmehr kommt die Reinigungsflüssigkeit über die Leitung 37 und die Leitung 39 in die Zuführungsleitung 42 und zu dem Sprühkopf 41, um das Innere des Tankes zu reinigen. Die Reinigungsfküssigkeit läuft nach unten ab durch die Verbindung 35 zu der Rücklaufleitung 44. In dieser Stellung ist ersichtlich, daß die Belüftungsverbindung 38 und die Produktverbindung 34 gegenüber dem Tank beide isoliert sind. Es ist ersichtlich, daß jedes Reinigungsmittel, das über die zugehörige Dichtung an dem Ventil vorbei ausleckt, über den Ausleckweg dea Ventiles abgeführt wird und nicht in die Produktleitung oder in die Atmosphäre gelangt.

In der Anordnung nach Fig. 8 ist ein Ventil 51 gemäß der Erfindung als Verbindung zwischen zwei Teilen von Verarbeitungsanlagen 52 u.53 vorgesehen. Wenn das Ventil 51 in die Stellung nach Fig. 9 umgeschaltet wird, wird deutlich, daß die be-

- 13 treffenden Teile 52 und 53 voneinander isoliert sind.

Es können auch im Rahmen der Erfindung noch verschiedene weitere Abwandlungen getroffen werden.

Claims

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Ansprüche

r 1.jStrömungssteuerventil, bestehend aus einem Ventilkörper mit einer zylindrischen Ventilkammer, die wenigstens einen Leitungsanschluß an einer axialen Zwischenstelle zur selektiven Verbindung mit wenigstens einem weiteren Leitungsanschluß aufweist, und aus einem beweglichen Ventilelement, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Ventilelement ein elliptisches Strömungsleitelement (8) auf ■ einem Schaft (7) montiert ist, der sich axial durch die Ventilkammer (1) erstreckt, daß das Strömungsleitelement (8) in abdichtendem Eingriff mit der Ventilkammer (1) entlang seines Umfanges steht und schräg zu dem Schaft (7) ausgerichtet ist, derart, daß es sich über die Zwischenstelle hinweg erstreckt und die Ventilkammer (1) in zwei Kammerabschnitte (9,10) unterteilt, mit denen selektiv die oder jede der wenigstens einen Leitungsverbindung (2,3) in Abhängigkeit von der Stellung des Strömungsleitelementes (8) in Verbindung steht, während wenigstens eine der weiteren Leitungsverbindungen (4,5) mit den Kammerabschnitten (9_f10) der Ventilkammer (1) in Verbindung steht, um selektiv mit wenigstens der einen Leitungsverbindung (2,3) durch Betätigung des Strömungsleitelementes (8) verbunden zu werden, und daß das Strömungsleitelement (8) mit einer Doppeldichtungsfläche

(13) in umfänglichen Eingriff mit der Ventilkammer steht und L- ■ ■ J

eine Ausleckzone zwischen den beiden Dichtungsflächen (13) ;

begrenzt, die zur Atmosphäre hin belüftet ist.
2. Strömungssteuerventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n' zeichnet, daß die Ausleckzone über einen hohlen Teil (18) des Schaftes belüftet ist.
3. Strömungssteuerungsventil nach Anspruch 1, dadurch ■ gekennzeichnet, daß der Ventilkörper mit einem Belüftungsventil (21) ausgerüstet ist an einer Stelle, die mit der Ausleckzone in beiden extremen Ar- ; beitsstellungen des Strömungsleitelementes (8) in Verbindung steht.
4. Strömungssteuerungsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dichtung (13) durch ein umfängliches Dichtungsglied gebildet ist, das in einer hinterschnittenen Ausnehmung (14) in .dem Strömungsleitelement (8) aufgenommen ist.
5. Strömungssteuerungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ein O-Ring (13b)

ist.
6. Strömungssteuerungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ein Lippendichtungselement (13a) ist.
7. Strömungssteuerungsventil nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft und das Strömungsleitelement in einem Stück hergestellt oder gegossen sind.