DE29916786U1 - Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums - Google Patents

Description

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TERMEER STEINMEISTER & PARTNER GBR PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus 1er Meer, Dipl.-Chem. Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing.

Peter Urner, Dipl.-Phys. Manfred Wiebusch

Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH)

Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse

D-81679 MÜNCHEN D-33617 BIELEFELD

HEE P03 / 99

21.9.1999

Hermann Heeren

Herren wall 12a

26427 Esens

Stefan Berkenbusch

Rüdesheimer Str. 16

65197 Wiesbaden

ARMATUR ZUR UMKEHR DER STRÖMUNGSRICHTUNG EINES MEDIUMS

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ARMATUR ZUR UMKEHR DER STRÖMÜNGSRICHTUNG EINES MEDIUMS

Die Erfindung betrifft eine Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums, mit einem Gehäuse, das zwei Primäranschlüsse, nämlich einen Ein-Iaj3 und einen Auslaß für das Medium, und zwei durch eine Sekundärleitung verbundene Sekundäranschlüsse aufweist, und mit einem in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilglied zum Vertauschen der Verbindungen zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen.
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Solche Armaturen werden beispielsweise in Rohrleitungssystemen für Wärmeaustauscher eingesetzt, in deren Röhren Reinigungsbürsten dadurch hin und her bewegt werden, daß die Strömungsrichtung des Mediums periodisch umgekehrt wird. Bei größeren Anlagen werden dazu getrennte Ventilarmaturen eingesetzt, die elektrisch gekoppelt sind. Bei kleinen und mittleren Anlagen läßt sich jedoch der Aufwand für die. Rohrleitungsführung wesentlich verringern, wenn für die Strömungsumkehr nur eine einzige Armatur eingesetzt wird.

Ein einfaches Beispiel einer solchen Armatur ist ein Vierwegehahn, dessen drehbares Küken jeweils zwei der vier Wege miteinander verbindet. Bei Verwendung eines solchen Vierwegehahns ist jedoch eine Überkreuzung der Rohrleitungen unvermeidbar.

In DE 34 30 860 C2 wird eine Armatur der eingangs genannten Art beschrieben, bei der sich eine Überkreuzung der Rohrleitungen vermeiden läßt. Auch bei dieser Armatur ist nur ein einziges Ventilglied vorgesehen, das als Drehkolben ausgebildet ist.

Ein Nachteil dieser bekannten Armatur besteht darin, daß die Gesamtlänge der benötigten Dichtungen relativ groß ist, so daß entsprechend hohe Kosten entstehen und, insbesondere bei verhältnismäßig hohen Systemdrücken, eine zufriedenstellende Abdichtung in den Endlagen des Ventilglieds nur schwer zu erreichen ist, so daß nicht unbeträchtliche Leckverluste auftreten können. Weitere Nachteile bestehen darin, daß der Drehkolben eine verhältnismäßig komplizierte Form aufweist, die entsprechend hohe Herstellungskosten verursacht, und daß das Gehäuse insgesamt relativ sperrig ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Armatur der eingangs genannten Art zu schaffen, die kompakter und einfacher aufgebaut ist.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Gehäuse ein aus zwei aneinander geflanschten Halbschalen gebildeter Zylinder ist, bei dem die Teilungsebene der Halbschalen schräg zur Zylinderachse verläuft und in dessen Umfangswand die Primär- und Sekundär anschlüsse so angeordnet sind, daß mindestens zwei von ihnen in Axialrichtung gesehen in der Mitte des Zylinders liegen.

Durch die Schrägstellung der Flanscheebene wird erreicht, daß zwei Anschlüsse, beispielsweise die beiden Primäranschlüsse, einander diametral gegenüberliegend in der Mittelebene des Gehäuses angeordnet werden können. Auf diese Weise wird die Baulänge des Gehäuses beträchtlich verringert. Die beiden übrigen Anschlüsse können in der Höhe versetzt auf derselben Seite des Gehäuses angeordnet sein, so dajß eine Überkreuzung der Leitungen vermieden wird.

Eine weitere Lösung, die sich jedoch besonders vorteilhaft mit der oben beschriebenen Lösung kombinieren läßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch vier kreuzweise angeordnete Trennwände in vier Kammern unterteilt ist, die jeweils einen der Primär- oder Sekundäranschlüsse aufnehmen und durch Durchbrüche paarweise miteinander verbunden sind, und daß das Ventilglied eine Klappe ist, die um eine in der Kreuzungslinie der Trennwände verlaufende Achse schwenkbar ist und in jeder Endlage die Durchbrüche in zweien der Trennwände sperrt.

Durch diese Bauweise lassen sich die vier Kammern und die zugehörigen Anschlüsse auf engstem Raum anordnen. Außerdem wird eine einfache Herstellung des Ventilglieds ermöglicht. Weitere Vorteile bestehen darin, daß eine hohe Dichtheit auch bei größeren Systemdrücken erreicht wird und daß infolge des begrenzten Schwenkbereiches der Klappe relativ kurze Schaltzeiten ermöglicht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

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Es zeigen:

Figur 1 einen axialen Schnitt durch die Armatur; und
Figur 2 einen Schnitt in der Ebene &Pgr;-&Igr;&Igr; in Figur 1.

Die Armatur weist ein Gehäuse 10 in der Form eines in der Zeichnung vertikalen Kreiszylinders mit bombierten oberen und unteren Böden 12, 14 auf. Dieses Gehäuse 10 ist aus zwei Halbschalen 16 und 18 zusammengesetzt, die durch Flansche 20 und 22 dicht miteinander verbunden sind. Die durch die Flansche 20 und 22 definierte Teilungsebene 24 verläuft schräg zur Zylinderachse des Gehäuses und bildet im gezeigten Beispiel mit dieser Achse einen Winkel von etwa 55°.

In der Umfangswand des Gehäuses 10 sind zwei Primäranschlüsse 26, 28 und zwei Sekundäranschlüsse 30, 32 ausgebildet. Die beiden Primäranschlüsse 26 und 28 bilden den Einlaß 26 und den Auslaß 28 des Gehäuses und sind einander diametral gegenüberliegend in der Mittelebene des Gehäuses, also genau in halber Höhe angeordnet. Der Einlaß 26 liegt oberhalb des unteren Scheitels der Flansche 20, 22 und ist in der Halbschale 16 ausgebildet. Entsprechend ist der Auslaß 28 in der Halbschale 18 ausgebildet. Die Sekundäranschlüsse 30 und 32 sind rechtwinklig zu den Primäranschlüssen 26 und 28 angeordnet und liegen symmetrisch beiderseits der Mittelebene des Gehäuses auf derselben Gehäuseseite. Diese Sekundäranschlüsse, von denen ebenfalls je einer in jeder HaIbschale ausgebildet ist, sind gemäß Figur 2 durch eine Sekundärleitung S miteinander verbunden, in der die Strömungsrichtung des Mediums mit Hilfe der Armatur umgeschaltet werden soll.

Das Innere des Gehäuses 10 ist durch vier kreuzweise angeordnete Trennwände 34, 36, 38 , 40 in vier Kammern 42, 44, 46 und 48 unterteilt. Jeder dieser Kammern ist genau einer der Primär- oder Sekundäranschlüsse zugeordnet. Der Einlaß 26 mündet in die Kammer 42, der Auslaß 28 geht von der Kammer 46 ab, und die Sekundäranschlüsse 30 und 32 sind den Kammern 48 und 44 zugeordnet. Die Kammer 42 ist durch einen Durchbruch 50 in der Trennwand 34 mit der Kammer 44 und durch einen Durchbruch 52 in der Trennwand 40 mit der Kammer 48 verbunden. Ebenso ist die Kammer 46 durch einen Durchbruch 54 in der Trennwand 38 mit der Kammer 48 und durch einen Durchbruch 56 in

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der Trennwand 36 mit der Kammer 44 verbunden.

Alle vier Trennwände 34, 36, 38 und 40 sind als ebene Platten ausgebildet. Die Trennwände 34 und 38 verlaufen parallel zu der Teilungsebene 24, sind jedoch in der Vertikalen etwas in entgegengesetzte Richtungen gegenüber dieser Teilungsebene versetzt. Die Trennwände 36 und 40 sind entsprechend versetzt parallel zu einer Ebene angeordnet, die man durch Spielgelung der Teilungsebene 24 an der Vertikalen erhält.

An der Kreuzungslinie zwischen den vier Trennwänden, genauer an der Schnittlinie zwischen der Teilungsebene 24 und der dazu spiegelbildlichen Ebene, ist das Gehäuse 10 von einer Welle 58 durchsetzt. Diese Welle 58 trägt eine radial abstehende Platte 60, die zur Hälfte in der Kammer 42 und zur anderen Hälfte in der Kammer 46 liegt und in der in Figur 1 gezeigten Endlage satt an den Trennwänden 36 und 40 anliegt, so daß sie die Durchbrüche 56 und 52 dicht verschließt. In dieser Schaltstellung strömt das Medium vom Einlaß 26 über die Kammer 42 und den offenen Durchbruch 50 in die Kammer 44 und von dort zum Sekundäranschluß 32. Das aus der Sekundärleitung S zurückströmende Medium fließt in diesem Fall vom Sekundäranschluß 30 über die Kammer 48 und den offenen Durchbruch 54 und die Kammer 46 zum AuslaJ3 28. Wenn die Strömungsrichtung in der Sekundärleitung S umgekehrt werden soll, so wird die Klappe 60 mit Hilfe eines auf die Welle 58 wirkenden nicht gezeigten Drehantriebs um 70° im Uhrzeigersinn in Figur 1 geschwenkt, so daß sie die Durchbrüche 52 und 56 freigibt und stattdessen die Durchbrüche 50 und 54 sperrt. In dieser Endlage strömt das Medium vom Einlaß 26 über die Kammer 42, den Durchbruch 52 und die Kammer 48 zum Sekundäranschluß 30 und vom Sekundaranschluß 32 über die Kammer 44, den Durchbruch 56 und die Kammer 46 zum Auslaß 28.

In jeder Endlage der Klappe 60 wirkt das zwischen den verschiedenen Kammern 42, 44, 46 und 48 vorhandene Druckgefälle so auf die Klappe, daß die Klappe 60 fest gegen die zugehörigen Trennwände angedrückt wird, in dem in Figur 1 gezeigten Zustand also gegen die Trennwände 36 und 40. Auf diese Weise läßt sich mit Hilfe relativ einfach aufgebauter Dichtungen an den Rändern der Durchbrüche eine hohe Dichtheit der Armatur gewährleisten.

Im gezeigten Beispiel sind die Trennwände 38 und 40 unmittelbar angrenzend

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an den Umfang der Welle 58 einstückig miteinander verbunden, so daß sie zusammen eine im Querschnitt V-förmige Struktur bilden. Entsprechendes gilt auch für die Trennwände 34 und 36. Aufgrund der Abdichtung an den Rändern der Durchbrüche 50, 52, 54 und 56 ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Trennwände am Umfang der Welle 58 abdichten.

Die Klappe 60 hat einen kreisförmigen oder elliptischen Grundriß. Beim Umschalten von einer Endlage in die andere können sich die Scheitel der Klappe 60 (die linken und rechten Enden in Figur 1) durch die Mündungen des Einlasses 26 und des Auslasses 28 bewegen. Bei gegebenem Durchlaßquerschnitt der (z.b. halbkreisförmigen) Durchbrüche 50 - 56 braucht deshalb das Gehäuse 10 nur einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufzuweisen. Da die Primär anschlüsse 26 und 28 in der Mittelebene des Gehäuses liegen und aufgrund der kreuzweisen Anordnung der Trennwände 34 - 40 auch die Sekundäranschlüsse 30 und 32 verhältnismäßig dicht an die Mittelebene herangerückt werden können, ergibt sich auch eine kurze axiale Baulänge des Gehäuses 10.

Während im gezeigten Beispiel die Primäranschlüsse 26 und 28 radial von der Umfangswand des Gehäuses 10 abgehen, ist es in einer modifizierten Ausführungsform auch möglich, die Primäranschlüsse tangential in bezug auf das Gehäuse 10 anzuordnen, so daß sie beispielsweise zu der den Sekundäranschlüssen 30 und 32 entgegengesetzten Seite abgehen.

In Figur 2 ist die Lagerung der Welle 58 im Gehäuse 10 erkennbar. Die Flansche 20 und 22 bilden an den Lagerstellen für die Welle 58 jeweils eine Halbschale eines Auges 62, in dem die Welle 58 mit Hilfe einer Buchse 64 fluiddicht gelagert ist. Die Welle 58 ist vorzugsweise zu der den Sekundäranschlüssen 30, 32 entgegengesetzten Seite aus dem Gehäuse 10 herausgeführt, so daß genügend Platz für die Anbringung des nicht gezeigten Antriebs besteht.
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Claims (9)

1. Armatur zur Umkehr der Strömungsrichtung eines Mediums, mit einem Gehäuse (10), das zwei Primäranschlüsse, nämlich einen Einlaß (26) und einen Auslaß (28) für das Medium, und zwei durch eine Sekundärleitung (5) verbundene Sekundäranschlüsse (30, 32) aufweist, und mit einem in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilglied (60) zum Vertauschen der Verbindungen zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) ein aus zwei aneinander geflanschten Halbschalen (16, 18) gebildeter Zylinder ist, bei dem die Teilungsebene (24) der Halbschalen schräg zur Zylinderachse verläuft und in dessen Umfangswand die Primär- und Sekundäranschlüsse (26, 28, 30, 32) so angeordnet sind, daß mindestens zwei von ihnen (26, 28) in Axialrichtung gesehen in der Mitte des Zylinders liegen.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene (24) mit der Achse des zylindrischen Gehäuses (10) einen Winkel zwischen 45 und 60° bildet.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäranschlüsse (30, 32) rechtwinklig zu den Primäranschlüssen (26, 28) in der Umfangswand des Gehäuses (10) und auf derselben Seite dieses Gehäuses liegen.

4. Armatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) durch vier kreuzweise angeordnete Trennwände (34, 36, 38, 40) in vier Kammern (42, 44, 46, 48) unterteilt ist, die jeweils einen der Primär- oder Sekundäranschlüsse (26, 28, 30, 32) aufnehmen und durch Durchbrüche (50, 52, 54, 56) paarweise miteinander verbunden sind, und daß das Ventilglied eine Klappe (60) ist, die um eine in der Kreuzungslinie der Trennwände verlaufende Achse schwenkbar ist und in jeder Endlage die Durchbrüche in zweien der Trennwände sperrt.

5. Armatur nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei (34, 38) der Trennwände parallel zu der Teilungsebene (24) verlaufen und die beiden anderen Trennwände (36, 40) spiegelbildlich dazu angeordnet sind.

6. Armatur nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (34, 40), die die Kammer (42) begrenzen, die einen Teil der Klappe (60) aufnimmt, miteinander einen Winkel zwischen 60 und 90° bilden.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (60) eine ebene Platte ist und daß jeweils die beiden zueinander parallelen Trennwände (34 und 38; 36 und 40) entsprechend der Dicke der Klappe (60) gegeneinander versetzt sind.

8. Armatur nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Primäranschlüsse (26, 28) in die Kammern (42, 46) münden, die die Klappe (60) aufnehmen.

9. Armatur nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (60) an einer Welle (58) gehalten ist, die drehbar in Augen (62) gelagert ist, die je zur Hälfte durch einen der Flansche (20, 22) der beiden Halbschalen (16, 18) des Gehäuses (10) gebildet werden.