DE2109217A1

DE2109217A1 - Ventil, insbesondere für aggressive oder empfindliche Medien

Info

Publication number: DE2109217A1
Application number: DE19712109217
Authority: DE
Inventors: die Anmelder P sind
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1971-02-25
Publication date: 1972-08-31
Also published as: US3784156A

Description

Herren Horst Pfeiffer und Herbert Paetzel, 4152 Kempen/Niederrhn. Söderblumstr. 22

Ventil, insbesondere für aggressive oder empfindliche Medien.

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil, das insbesondere für aggressive oder empfindliche Medien, d.h. Flüssigkeiten oder Gase, die bei Berührung mit Metallen chemische Verbindungen bilden oder sich in ihrer Zusammensetzung verändern, geeignet ist. Bei derartigen Ventilen bestehen mindestens die Innenteile aus einem aggressionsbeständigen Material, beispielsweise aus Glas oder Porzellan. Es sind auch bereits Ventile bekannt, bei denen mindestens ein Teil der Innenteile, die mit dem Medium in Berührung kommen, aus aggressionsbeständigen Kunststoffen, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, bestehen. Eine Schwierigkeit bei den bisher bekannten Ventilen besteht darin, daß die Ventilspindel, d.h. der Teil des Ventils,durch den das Verschlußstück in die Verschlußstellung bzw. in die Offenstellung bewegt wird in der Segel aus mechanischen Gründen aus Metall bestehen muß. Sie muß daher vor der Berührung mit dem durch das Ventil geführten Medium bewahrt werden, was beispielsweise durch Umgeben der Ventilspindel mit einem Faltenbalg aus aggressionsbeständigem Material geschehen kann. Zur Einführung der Ventilspindel in den Innenraum des Ventils sind aufwendige Dichtungemaßnahmen erforderlich, damit an keiner Stelle das aggressive oder empfindliche Medium an Metallteile oder aus dem Ventil herausgelangen kann, was besonders kritisch ist, wenn das durch das Ventil geführte Medium einen, den Atmosphärendruck erheblich überschreibenden Druck besitzt.

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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Ventil für die obengenannten Medien zu schaffen, bei dem mindestens die Innenteile aus einem aggressionsbeständigen Material bestehen, das mechanisch einfach aufgebaut ist, nicht störungsanfällig ist und möglichst wenig Diehtungsstellen aufweist«jDies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das innerhalb des Durch-· flußkanals angeordnete Verschlußstück fest mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, während der Ventilsitz als im wesentlichen · ringförmiges, den Durchflußkanal umgebendes und in dessen Längsrichtung bewegbares Bauteil ausgebildet ist, das an seinen beiden Seiten einstückig mit o'e einem faltenbalg verbunden ist, dessen anderes Ende jeweils einstückig mit einem rohrförmigen Endstück verbunden ist, und die Endstücke über Dichtungen fest mit dem Ventilgehäuse verbunden sind* Sowohl das Verschlußstück als auch der Ventilsitz mit den Faltenbälgen und Endstücken können aus metall bestehen. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn diese leile aus aggressionsbeständigem Kunststoff, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen, bestehen_e Zusätzlich können das Verschlußstück, sowie der Ventilsitz und die Endstücke aus Polytetrafluoräthylen mit eingelagerten, die Festigkeit erhöhenden Füllstoffen bestehen«,

Aus dem Vorgesagten ergibt sich, daß der erfinderische Grundgedanke darin besteht, die Funktionsweise des Ventils kinematisch umzukehren, indem das Verschlußstück festgehalten und der Ventilsitz bewegt wird· Auf diese Weise wird erreicht, daß auf eine bewegtey und durch das Gehäuse mit Dichtungen geführte Ventilspindel verzichtet werden kann, und außerdem durch die einstückige Ausführung des Ventilsitzes mit den Faltenbälgen und Endstücken jede Dichtungsstelle innerhalb des Ventils vermieden werden kann. Es sind nur noch zwei Diehtungsstellen an den beiden Enden des Ventilgehäuses zwischen den Endstücken und dem Ventilgehäuse erforderlich.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ies Gegenstandes der Erfindung ist der Ventilsitz mit einem i:.i Ventilgehäuse ver~

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schiebbar geführten Führungsstück verbunden, das mittels einer Betätigungsvorrichtung bewegbar ist. Dabei kann die Betätigungsvorrichtung ein an dem Führungsstück angeordnetes Ritzel aufweisen, in das ein Zahnrad eingreift, das an einem Ende einer Welle angeordnet ist, deren anderes Ende aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist« Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der innerhalb des rohrförmig ausgebildeten Führungsstückes angeordnete Ventilsitz an seiner Außenseite eine Hut, und das Führungsstück an der entsprechenden Stelle an seiner Innenseite eine liut aufweist, .'. und in dem von den beiden Nuten gebildeten Kanal zur Verbindung dieser beiden Teile ein geteilter elastischer Ring angeordnet ist, der durch einen im Führungsstück vorgesehenen Schlitz in den Kanal einschiebbar ist. Vorteilhaft ist auch, wenn der Innendurchmesser des einlaufseitigen Faltenbalges kleiner ist als der Innendurchmesser des auslaufseitigen Faltenbalges.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung weist das Verschlußstück ein an der Auslauf seit e in dem Durchflußkanal angeordnetes Eohrstück auf, das an seinem inneren Ende mit einem Aufsatzstück abgeschlossen ist, dessen Durchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser des auslaufseitigen Faltenbalges und das an seiner Außenseite eine als Kegelstumpf mantel ausgebildete Auflagefläche aufweist, die mit einer entsprechenden Fläche des Ventilsitzes zusammenwirkt, und daß in Strömungsrichtung hinter dieser Fläche schräg zur Achse des Durchflußkanals angeordnete Bohrungen das Innere des Rohrstückes mit dem Raum zwischen dem Aufsatzstück und dem

Faltenbalg verbinden. Zwischen der Innenwand des Ventilgehäuses und dem Ventilsitz bzwo dem Führungsstück kann eine Schraubenfeder angeordnet sein, die auf den Ventilsitz eine vorzugsweise in Schließrichtung wirkende Kraft ausübt« Dies hat vor allem den Vorteil, daß hierdurch Toleranzen im Antriebsteil ausgeglichen werden» Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Innenseite des Ventilgehäuses und der Außenseite des aus dem Ventilsitz und den Faltenbälgen bestehenden Bauteils Hohlräume angeordnet sind, in die ein fluides Medium einleitbar ist.

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Auf diese Weise ist es möglich, das Ventil durch Einleiten einer Flüssigkeit oder eines Gases je nach dem speziellen Verwendungszweck zu beheizen oder zu kühlen»

Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich durch große Einfachheit im Aufbau, hervorragende Betriebssicherheit und vielseitige Anwendbarkeit aus.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Figuren ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils näher erläutert.

Figur 1 zeigt das Ventil im Längsschnitt, Figur 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II in Figur 1.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ventil besitzt ein Ventilgehäuse 1, das aus einem dem Verwendungszweck entsprechend gewählten Material, beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff, bestehen kann. Das durch das Ventil strömende aggressive oder empfindliche Medium bewegt sich in Pfeilrichtung F durch den Durchflußkanal 2. Der Durchflußkanal 2 ist von einem rohrförmigen Bauteil umgeben, das aus dem ringförmig ausgebildeten Ventilsitz 4, einem einlaufseitigen Faltenbalg 5» einem auslauf seitigen Faltenbalg 6, einem einlaufseitigen Endstück 7 und einem auslaufseitigen Endstück 8 besteht. Die Teile 4, 5, 6, 7 und 8 sind einstückig miteinander verbunden und bestehen aus Polytetrafluoräthylen. Hierbei sind bei dem Ventilsitz 4· und den beiden Endstücken 7 und 8 in das Polytetrafluoräthylen Füllstoffe, beispielsweise Kohle, eingelagert, die die Festigkeit dieser Teile erhöhen· Die Faltenbälge 5 und $_% die elastisch bleiben sollen, bestehen aus reinem Polytetrafluoräthylen· Das aus den beiden Endstücken 8 und j%_% den beiden Faltenbälgen 5 und 6 und dem Ventilsitz 4 bestehende, den Durchflußkanal 2 auf seiner ganzen Länge umgebende Bauteil, ist an seinen beiden Enden über Dichtungen 9 und 10 mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden· Durch seine beidseitige Verbindung mit den elastischen Faltenbälgen 5 und 6 ist der Ventilsitz 4 im Hinblick auf das

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Ventilgehäuse 1 beweglich angeordnet© Das innerhalb des Durch— flußkanales 2 angeordnete Verschlußstück 3 ist hingegen fest mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden. Zu diesem Zweck weist das Verschlußstück 3 ein an der Auslaufseite des Ventilgehäuses innerhalb des Endstückes 8 angeordnetes Rohrstück 3a auf, das an seinem inneren Ende mit einem Aufsatzstück 3b abgeschlossen ist. Der Durchmesser des AufsatzStückes 3b ist kleiner als der Innendurchmesser des umgebenden auslaufseitigen SLtenbalges 6«, An seiner Außenseite weist das Aufsatzstück 3b eine als Kegelstumpfmantel ausgebildete Auflagefläche 3c auf, die beim Schließen des Ventils mit einer am Ventilsitz 4 angeordneten entsprechenden Fläche 4a zusammenwirkt· In Strömungsrichtung gesehen hinter der Auflagefläche 3c sind im Aufsatzstück 3b Bohrungen 3d angeordnet, die das Innere des Rohrstückes 3a mit dem Raum zwischen dem Aufsatzstück 3b und dem Faltenbalg 6 verbinden.

Zur Führung des Ventilsitzes 4 im Ventilgehäuse 1 dient ein rohrförmig ausgebildetes Führungsstück 11· Der ringförmige Ventilsitz 4 ist innerhalb des Führungsstückes 11 angeordnet und mit diesem verbunden. Zu diesem Zweck weist der Ventilsitz auf seiner Außenseite eine Nut 4b und das Führungsstück 11 an der entsprechenden Stelle an seiner Innenseite eine Nut 11b auf. In dem durch die Nut 4b und die Nut 11b gebildeten ringförmigen Kanal ist ein geteilter, elastischer Ring 12 angeordnet. Dieser Ring 12 kann beispielsweise ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen

ein

bestehen, in das zur Erhöhung der Festigkeit «ee· Füllstoff, beispielsweise Edelstahlteilchen, eingelagert sein kann· Beim Montieren des Ventils kann der Ring 12 durch einen im Führungsstück 11 vorgesehenen Schlitz lic in den durch die Nuten 4b und 11b gebildeten Kanal eingeschoben werden. Zur Bewegung des Führungsstückes 11 in Richtung der Achse des Durchflußkanals 2 ist an der Außenseite des Führungsstückes 11 ein Ritzel 11a angeordnet, in das ein Zahnrad 13 eingreift. Das Zahnrad 13 sitzt am Ende einer Welle 14, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist und an deren anderem Ende ein Betätigungshebel 16

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angeordnet ist. Zwischen der Innenseite des Ventilgehäuses 1 und der Außenseite des aus dem Ventilsitz 4 und den FaItenbälgen 5 und 6 bestehenden inneren Bauteils sind Hohlräume 17 vorgesehen ,/die ein G-as oder eine Flüssigkeit eingeleitet werden kann, was für besondere Zwecke zur Kühlung oder Heizung des Ventiles vorteilhaft sein kann· Zu diesem Zweck ist die Welle 14 gegen das Ventilgehäuse 1 durch eine unter Federdruck stehende Stopfbuchse 15 abgedichtete.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist der Innendurchmesser des einlaufseitigen Faltenbalges 5 kleiner als der Innendurchmesser des auslaufseitigen Faltenbalges 6. Hierdurch wird eine besonders günstige und raumsparende Dimensionierung der Innenteile des Ventils möglich. Durch die aus Figur 1 ersichtliche Durchflußrichtung F wird erreicht, daß infolge der auf den Faltenbalg 5 wirkenden Kräfte das Ventil selbstschließend wirkt, d.h. im vorliegenden Falle, daß fast keine Schließkräfte erforderlich sind,und daß es sich schließt, wenn die Betätigungsvorrichtung abgenommen wird. Zwischen der Innenwand des Ventilgehäuses 1 und dem Führungsstück 11 ist eine Schraubenfeder 18 angeordnet, die auf den Ventilsitz 4 eine in Schließrichtung wirkende Kraft ausübt· Diese Schraubenfeder 18 ist bei dem selbst schließenden Ventil nicht für die Erhöhung der Schließkraft notwendig, sie ist aber von Vorteil, da sie den zwischen dem Ritzel 11a am Führungsstück 11 und dem Zahnrad 13 bestehenden toten Gang ausgleicht und damit die Hysrfcereseerscheinungen bei der Ventileinstellung verhindert.

Das öffnen und Schließen des Ventils geschieht durch Schwenken des Betätigungshebels 16, dessen Bewegung sich über die Welle 14, das Zahnrad 13, das Kitzel 11a, sowie das Führungsstück 11 auf den Ventilsitz 4 überträgt, dessen Fläche 4a sich von der Auflagefläche 3c des Verschlußstückes 3 abhebt oder auf · diese aufsetzt· In geöffneter Stellung strömt das Medium in ! Pfeilrichtung F aus dem Dr|ichflußkanal 2 in den Raum zwischen , dem Faltenbalg 6 und dem Verschlußstück 3 und von dort durch

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die Bohrungen 3cL in das Innere des Rohrstückes 3a, von wo es aus dem Ventil austritt·

Pat ent ansprüche - 8 -

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Claims

- 8-Patentansprüche

()Ventil, insbesondere für aggressive oder empfindliche Medien, hei dem mindestens die Innenteile aus einem aggressionsbeständigen Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Durchflußkanals (2) angeordnete Verschlußstück (3) fest mit dem Ventilgehäuse (1) verbunden ist, während der Ventilsitz als im wesentlichen ringförmiges, den Durchflußkanal (2) umgebendes und in dessen Längsrichtung bewegbares+ Bauteil (4) ausgebildet ist, das an seinen beiden Seiten einstückig mit ^e einem !Faltenbalg (5, 6) verbunden ist, dessen anderes Ende jeweils einstückig mit einem rohrförmigen Endstück (7^ 8) verbunden ist, und die Endstücke (7, 8) über Dichtungen (9t 10) fest mit dem Ventilgehäuse (1) verbunden sind·
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß das Verschlußstück (3) sowie der Ventilsitz (4) mit den Faltenbälgen (5, 6) und Endstücken (7» 8) aus aggressionsbeständigem Kunststoff, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen, bestehen.
3· Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet« daß das Verschlußstück (3), sowie der Ventilsitz (4) und die Endstücke (7, 8) aus Polytetrafluoräthylen mit eingelagerten, die Festigkeit erhöhenden Füllstoffen bestehen.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet« daß der Ventilsitz (4) mit einem im Ventilgehäuse (1) verschiebbar geführten Führungsstück (11) verbunden ist, das mittels einer Betätigungsvorrichtung (13 bis 16) bewegbar ist.

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5· Ventil nach. Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung ein an dem Führungsstück (ll) angeordnetes Ritzel (lla) aufweist, in das ein Zahnrad (13) eingreift, das an einem Ende einer Welle (14·) angeordnet ist, deren anderes Ende aus dem Ventilgehäuse (l) herausgeführt ist.
6. Ventil nach den Ansprüchen 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet« daß der innerhalb des rohrförmig ausgebildeten Führungsstückes (11) angeordnete Ventilsitz (4) an seiner Außenseite (4b) und das Führungsstück (11) an der entsprechenden Stelle an seiner Innenseite eine Nut (lib) aufweist, und in dem von den beiden Nuten (4b, lib) gebildeten Kanal zur Verbindung dieser beiden Teile (4, 11) ein geteilter, elasti- » scher Hing (12) angeordnet ist, der durch einen im Führungsstück (11) vorgesehenen Schlitz (lic) in den Kanal einschiebbar ist.

7· Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet _t daß der Innendurchmesser des einlaufseitigen Faltenbalges (5) kleiner ist als der Innendurchmesser des auslaufseitigen Faltenbalges (6).

8, Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet« daß das Verschlußstück (3;/an der Auslaufseite in dem Durchflußkanal (2) angeordnetes Eohrstück (3a) aufweist, das an seinem inneren Ende mit einem Aufsatzstück (3d) abge- j schlossen ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des auslaufsextigen Faltenbalges (6) und das an seiner Außenseite eine als Kegelstumpfmantel ausgebildete Auflagefläche (3c) aufweist, die mit einer entsprechenden Fläche (4a) des Ventilsitzes (4) zusammenwirkt,und daß in Strömungsrichtung hinter der Auflagefläche (3c) schräg zur Achse des Durchflußkanals (2)angeordnete Bohrungen (3d) das Innere des Rohrstückes (3a) mit dem Raum zwischen dem Aufsatzstück (3b) und dem Faltenbalg (6) verbinden·

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9· Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand des Ventilgehäuses (l) und dem Ventilsitz (4) bzw. dem Führungsstück (11) eine Schraubenfeder (18) angeordnet ist, die auf den Ventilsitz (4) eine vorzugsweise in Schließrichtung wirkende Kraft ausübt·

,10, Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet» daß zwischen der Innenseite des Ventilgehäuses (1) und der Außenseite des aus dem Ventilsitz (4) und den Ifaltenbälgen (5» 6) bestehenden Bauteile Hohlräume (17) angeordnet sind, in die ein fluides Medium einleitbar ist.

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