DE3821351C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung der Durchflußmenge eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, wobei zwei mit Löchern versehene Scheiben derart gegeneinander verdrehbar angeordnet sind, daß sich die Löcher beider Scheiben in einer Durchflußstellung gegenüberstehen und in einer Schließstellung gegeneinander versetzt sind.

An Ventile zur Steuerung von Durchflußmengen in industriellen Anlagen werden verschiedene Anforderungen gestellt. Neben einem günstigen Verlauf des Öffnungsquerschnitts in Abhängigkeit von der Stellung eines Betätigungselements ist ein möglichst geringer Strömungswiderstand und eine Widerstandsfähigkeit gegen Erosion erforderlich. Außerdem soll die Betätigungskraft möglichst gering sein. So ist beispielsweise bei den herkömmlichen Tellerventilen bereits bei einem kleinen Teil des möglichen Weges des Ventiltellers eine relativ große Durchflußmenge erreicht. Außerdem weisen diese Ventile eine relativ große Baulänge auf.

Außer den Tellerventilen sind auch Ventile nach der Gattung des Hauptanspruchs bekanntgeworden. Bei einem derartigen Ventil nach DE 30 07 601 A1 werden die Scheiben gleichzeitig mit der Drehbewegung voneinander entfernt. Dieses führt dazu, daß eine "feinfühlige" Steuerung der Durchflußmenge mit diesem Ventil nicht möglich ist. Außerdem kann sich Schmutz zwischen die voneinander abgehobenen Scheiben setzen.

Bei einem bekannten Ventil nach FR 10 20 557 sind die Scheiben mit Hilfe einer Schraube miteinander verbunden, die nicht fest angezogen sein darf, um eine Rotationsbewegung zu ermöglichen. Sitzt diese jedoch locker, so können sich bei geringer Strömung oder bei einer Strömungsrichtung von oben nach unten (Fig. 2) Schmutzteilchen in den sich dann bildenden Zwischenraum zwischen den Scheiben festsetzen. Außerdem ist das Ventil nicht zum Einsetzen zwischen zwei Flansche von Rohrverbindungen geeignet, sondern weist eine relativ große Baulänge auf, so daß an den Enden des Ventils je ein Flansch erforderlich ist.

Auch bekannte Ventile mit mehreren gegeneinander verdrehbaren Scheiben nach US 44 99 919, US 45 54 948 und CH 3 34 418 weisen eine relativ große Baulänge auf.

US 35 52 719 zeigt ein Ventil, bei welchem der Flüssigkeitsstrom mehrfach umgelenkt wird, was zu einem großen Strömungswiderstand führt und auch eine große Baulänge zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil zur Steuerung der Durchflußmenge eines flüssigen oder gasförmigen Mediums anzugeben, welches eine gute Regulierbarkeit der Durchflußmenge, einen geringen Strömungswiderstand, einen einfachen und damit kostengünstigen Aufbau und eine geringe Baulänge aufweist.

Das erfindungsgemäße Ventil ist dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine erste Scheibe verdrehfest in einem Gehäuse gelagert ist,
• - daß eine drehbare zweite Scheibe auf der ersten Scheibe aufliegt und von einer ringförmigen federnden Vorrichtung gegen die erste Scheibe gedrückt wird und
• - daß das Gehäuse im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders aufweist, wobei die Grundflächen zum Anschluß an Dichtflansche ausgebildet sind.

Das als flacher Zylinder ausgebildete erfindungsgemäße Ventil kann bei geringstem Platzbedarf in einfacher Weise zwischen zwei mit Flanschen versehene Rohre eingesetzt werden. Ein nach der Erfindung ausgeführtes Ventil für eine Nennweite von 100 mm hat beispielsweise eine Baulänge von 60 mm, während herkömmliche Ventile mit gleicher Nennweite eine Länge von mindestens 350 m aufweisen.

Entsprechend der geringeren Baulänge ist auch das Gewicht eines erfindungsgemäßen Ventils wesentlich geringer als dasjenige eines ansonsten vergleichbaren herkömmlichen Ventils. Dieses bedeutet einen ganz entscheidenden Vorteil bei der Montage und bei Wartungsarbeiten von Anlagen. Ein erfindungsgemäßes Ventil kann nach dem Entfernen der die Flansche verbindenden Schrauben ohne weiteres seitlich entnommen und nach erfolgter Wartung bzw. Reparatur wieder eingesetzt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die drehbare zweite Scheibe mindestens an einem Teil ihres Umfanges eine Verzahnung aufweist, die in eine Zahnstange eingreift, und daß die Zahnstange tangential zur zweiten Scheibe verschiebbar gelagert ist.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Betätigung des Ventils und ist für den Anschluß an elektrische, hydraulische und thermische Stellglieder geeignet. Zur Anpassung an den jeweiligen Antrieb kann jedoch anstelle der Zahnstange eine Schnecke vorgesehen sein.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sich die Verzahnung am Umfang der zweiten Scheibe mindestens über einen Winkel erstreckt, der dem durch die Löcher jeweils einer Scheibe gegebenen Teilungswinkel entspricht. Hierdurch kann der Zusammenhang zwischen der Ventilstellung und der Stellung des Betätigungsgliedes in einfacher Weise durch verschiedenes Einlegen der zweiten Scheibe verändert werden. So können beispielsweise aus den gleichen Einzelteilen Ventile hergestellt werden, die in ihrer Ruhestellung (d. h. ohne äußere Betätigung) geschlossen oder geöffnet sind.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau des Ventils dadurch, daß die erste Scheibe auf einem kreisringförmigen Absatz im Gehäuse aufliegt und von mindestens einem im Bereich des Umfangs der ersten Scheibe gehäusefest angeordneten Stift gegen Verdrehen gesichert ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil können je nach Anforderungen im einzelnen die Löcher verschiedene Formen aufweisen. Ein großer Durchflußquerschnitt bei offenem Ventil wird dadurch ermöglicht, daß die Löcher im wesentlichen sektorförmig sind und daß die zwischen den Löchern liegenden Flächen größere Winkel einnehmen als die durch die jeweils einen Sektor gebildeten Winkel.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Gehäuse 1 des Ventils weist im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders auf mit einer zentralen Durchflußöffnung 2. Die Grundflächen 3, 4 dienen als Dichtflächen für Anschlußflansche, von denen lediglich ein Flansch 5 strichpunktiert angedeutet ist. Am Umfang des Gehäuses 1 verteilt, befinden sich im wesentlichen halbkreisförmige Vertiefungen 6 und eine Bohrung 7 zur Aufnahme von nicht dargestellten Schrauben, die die Flansche 5 an die Dichtflächen 3, 4 anpressen.

Die Durchflußöffnung 2 weist einen kreisringförmigen Absatz 8 auf, auf welchem mit einer Dichtung 34 die erste Scheibe 9 aufliegt. Im Absatz 8 sind in entsprechenden Bohrungen Stifte 10 angeordnet, welche der ersten Scheibe 9 als Verdrehsicherungen dienen und in Aussparungen 11 in der ersten Scheibe 9 eingreifen.

Die zweite Scheibe 12 liegt wiederum auf der ersten Scheibe 9 auf und ist auf einem weiteren Stift 13 drehbar gelagert, der in einer zentralen Bohrung 14 der Scheibe 9 mittels einer Preßpassung gehalten wird. Beide Scheiben 9, 12 sind mit jeweils 6 Löchern 15, 16 versehen, von denen die Löcher 16 der zweiten Scheibe 12 in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind. Die in Fig. 1 gezeigte Stellung der Scheiben entspricht einer teilweisen Öffnung des Ventils. Die maximale Öffnung ergibt sich, wenn die Löcher 15 mit den Löchern 16 zur Deckung gebracht sind. In der Schließstellung des Ventils sind die Löcher der beiden Scheiben gegeneinander versetzt - im Falle des Ausführungsbeispiels um 30°. Bei dem Ausführungsbeispiel sind im wesentlichen sektorförmige Löcher vorgesehen, die einen größtmöglichen Durchflußquerschnitt bei der maximalen Öffnung des Ventils erlauben. Es sind im Rahmen der Erfindung auch anders geformte Löcher möglich, um beispielsweise eine vorgegebene Kennlinie zwischen dem Drehwinkel der zweiten Scheibe und dem Durchfluß zu erzielen. Ferner ist bei der Wahl der Löcher zu beachten, daß in der Schließstellung zwischen den gegeneinander versetzten Löchern beider Scheiben eine genügend große Dichtfläche verbleibt.

Im Hinblick auf das wichtigste Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Ventils, nämlich der industriellen Anlagen, sind die Scheiben 9, 12 vorzugsweise aus einem korrosionsfreien Material - vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. Die Scheiben 9, 12 werden zur Gewährleistung einer guten Dichtwirkung plangeschliffen und vorzugsweise zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Erosion durch das strömende Medium gehärtet.

Die Betätigung des Ventils erfolgt über eine Zahnstange 17, die mit einer Verzahnung 18 am Umfang der zweiten Scheibe im Eingriff steht. Die Zahnstange 17 verläuft in einer Bohrung 19 des Gehäuses 1 und wird einerseits durch eine Lagerbuchse 20 und andererseits durch eine Stopfbuchse 21 geführt. Die Stopfbuchse 21 ist in einen einstückig mit dem Gehäuse 1 verbundenen Fortsatz 22 eingeschraubt. Zum Pressen der Dichtung 23 dient in an sich bekannter Weise eine entsprechend geformte Mutter 24. Die Bohrung 19 ist an ihrem Ende mit Hilfe einer länglichen Dichtplatte 25 abgeschlossen, die von zwei Schrauben gehalten wird, von denen lediglich der Kopf 26 einer Schraube in Fig. 1 sichtbar ist.

Zu Steuerungs- und Regelungszwecken werden Ventile häufig durch Stellglieder betätigt, beispielsweise elektrische, hydraulische oder thermische. So kann beispielsweise zu Regelungszwecken ein erfindungsgemäßes Ventil dadurch verstellt werden, daß eine Membran entgegen der Kraft einer Feder auf die Zahnstange 17 einwirkt. Dabei kann es im Einzelfall erforderlich sein, daß der mit Hilfe der Membran auf die Zahnstange 17 ausgeübte Druck das Ventil öffnet oder schließt. Durch verschiedenes Einsetzen der zweiten Scheibe 12 kann das dargestellte Ventil in einfachster Weise an diese beiden Betriebsarten angepaßt werden.

Dadurch, daß die zweite Scheibe in Strömungsrichtung gesehen (siehe Pfeil) vor der ersten Scheibe angeordnet ist, wird durch einen Überdruck bei geschlossenem Ventil die zweite Scheibe 12 an die erste Scheibe 9 angepreßt, so daß eine sichere Dichtung erzielt wird. Häufig wird jedoch auch eine Dichtwirkung von einem Ventil verlangt, wenn praktisch kein Überdruck vorhanden ist. Um dieses bei dem erfindungsgemäßen Ventil zu gewährleisten, ist eine federnde Vorrichtung vorgesehen, die die zweite Scheibe 12 gegen die erste Scheibe 9 drückt. Diese besteht aus zwei Ringen 27, 28, wobei der erste Ring 27 am Umfang verteilt mehrere einseitig offene Bohrungen 29 enthält, in welchen Schraubenfedern 30 angeordnet sind, die Druck auf den scheibenförmigen zweiten Ring 28 ausüben. Ein Sicherungsring 31, der in eine entsprechende Nut 32 im Gehäuse eingreift, nimmt die Gegenkräfte auf. Der zweite Ring 28 besteht wegen der Gleiteigenschaften vorzugsweise aus Rotguß. Um die federnde Vorrichtung vor Erosion durch das strömende Medium zu schützen und eine Wirbelbildung zu verringern, ist ein Abdeckring 33 vorgesehen, der mit einem Festsitz in das Gehäuse 1 eingepaßt ist.

Claims (10)

1. Ventil zur Steuerung der Durchflußmenge eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, wobei zwei mit Löchern versehene Scheiben derart gegeneinander verdrehbar angeordnet sind, daß sich die Löcher beider Scheiben in einer Durchflußstellung gegenüberstehen und in einer Schließstellung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine erste Scheibe verdrehfest in einem Gehäuse (1) gelagert ist,
• - daß eine drehbare zweite Scheibe (12) auf der ersten Scheibe (9) aufliegt und von einer ringförmigen federnden Vorrichtung (27 bis 30) gegen die erste Scheibe (9) gedrückt wird und
• - daß das Gehäuse (1) im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders aufweist, wobei die Grundflächen (3, 4) zum Anschluß an Dichtflansche (5) ausgebildet sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe (12) mindestens an einem Teil ihres Umfangs Verzahnung (18) aufweist, die in eine Zahnstange (17) eingreift, und daß die Zahnstange (17) tangential zur zweiten Scheibe verschiebbar gelagert ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe mindestens an einem Teil ihres Umfangs eine Verzahnung aufweist, die in eine Schnecke eingreift, und daß die Achse der Schnecke tangential zur zweiten Scheibe gelagert ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verzahnung (18) am Umfang der zweiten Scheibe (12) mindestens über einen Winkel erstreckt, der dem durch die Löcher (15, 16) jeweils einer Scheibe gegebenen Teilungswinkel entspricht.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe (9) auf einem kreisringförmigen Absatz (8) im Gehäuse (1) aufliegt und von mindestens einem im Bereich des Umfangs der ersten Scheibe (9) gehäusefest angeordneten Stift (10) gegen Verdrehen gesichert ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Vorrichtung von zwei in ihrem Außendurchmesser an den Durchmesser der Scheiben angepaßten Ringen (27, 28) gebildet ist, daß in mehreren am Umfang verteilten achsparallelen einseitig offenen Bohrungen (29) des einen Ringes (27) Schraubenfedern (30) angeordnet sind, die Druck auf den anderen Ring (28) ausüben.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Ring (28) zwischen der zweiten Scheibe (12) und dem einen Ring (27) angeordnet ist und aus einem Werkstoff besteht, beispielsweise Rotguß, der mit Stahl gute Gleiteigenschaften aufweist.

8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Scheiben axial ein Stift (13) angeordnet ist, der der anderen Scheibe als Drehlager dient.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (15, 16) im wesentlichen sektorförmig sind und daß die zwischen den Löchern (15, 16) liegenden Flächen größere Winkel einnehmen als die durch die jeweils einen Sektor gebildeten Winkel.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (15, 16) gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind.