DE3002760A1

DE3002760A1 - Schieberventil

Info

Publication number: DE3002760A1
Application number: DE19803002760
Authority: DE
Inventors: Robert Emmett Fields
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-29
Filing date: 1980-01-26
Publication date: 1980-08-07
Also published as: GB2041163A; US4335739A; JPS55135270A; JPH0217745B2; DE3002760C2; GB2041163B

Description

. Köln, den 2h. Januar 1980 vA.

Anmelder: Robert Emmett Fields, 51 Norfolk Street, Cambridge, England

Mein Zeichen: P 67/4 Schieberventil

Die Erfindung betrifft Schieberventile. Die Erfindung bietet die Möglichkeit einer Herstellung von Schieberventilen aus Kunststof fen, wobei diese Ventile ohne Bruch oder Bildung von Leckstellen wesentlich höheren Drücken alf; bisher standhalten.

ochieberventile werden so genannt, weil sie im wesentlichen aus hinein Gehäuse und einem in diesem so verschiebbaren gebohrten Kolben bestehen, daß diese Kolbenbohrungen mit verschiedenen otrömungsmitteleinlässen und -axislässen ausgerichtet werden können, wodurch sich verschiedene Schaltmöglichkeiten für diese Utrömungsmitteleinlässe und -auslasse ergeben. Zum Justieren der Lage der Bohrungen und damit zura Ändern des otrömungsmittelweges bzw. der Strömungsmittelwege durch das Ventil ist keine Drehbewegung notwendig. Ein Schieberventil läßt sich somit auf einfache Weise automatisch betätigen. Hierzu wirkt zum Beispiel ein. pneumatisch angetriebener Stößel auf das eine und eine Rückholfeder auf das andere Ende des Kolbens ein.

Beim praktischen Betrieb dieser Ventile haben sich Schwierigkelten ergeben.

P-ine erste Schwierigkeit ist sämtlichen solchen Ventilen gemeinsam und ergibt sich aus dem Eindringen von Staub und Schmutz aus der Atmosphäre. Zwischen den Gleitflächen des Kolbens und dem diesen einschließenden Gehäuse bildet sich eine reibende Schicht aus. Die Lebensdauer des Ventiles wird dadurch verringert.

F 67/4 Eine zweite Schwierigkeit tritt bei Schieberventilen auf, bei cfe-

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nen die Abdichtung zwischen dera Schieberkolben und einem in dem Gehäuse ausgebildeten Kanal liber «sin Druckkissen aus einem elastisch verformbaren Material, in einem tynisehen Anwendungsfall KtmfvtFtoff, erfolgt. Dieser wird mit der Oberfläche dos Schieberkolbens in Berührung gedrückt und hält mit dieser eine Btröraungs-"litteldlcht© Abdichtung aufrecht. Der zum Aufrechterhalten diener Dichtung erforderliche Druck hat sich in der Praxis als groß genug aim Verformen des Kolbens herausgestellt. In der Richtung des angesetzten Druckes kontrahiert er in seinen Abmessungen und in den anderen Richtungen expandiert er. Dieser Materialfluß macht sich insbesondere bei bestimmten Werkstoffen, wie zum Beismiel Xthylentetrafluorläthylen-Polymeren, bemerkbar. Wegen ihrer verhältnismäßig hohen chemischen Neutralität sind sie die bevorzugten Werkstoffe für die Schieberkolben von Ströraungsmittelverbindern und Ventilen dieser Art.

Fine dritte Schwierigkeit tritt auf, wenn die Abdichtung zwischen dem Schieberkolben und den anliegenden Flächen der angepreßten Druckkissen verhlltniemäßig hohen Drücken ausgesetzt wird. In der Praxis? hat sich gezeigt, daß die einfache Flächendichtung zwischen den beiden Elementen nicht zuverlässig ist und daß eine Leckage von 5?trömungsmittel aus der FIMche zwischen dein Druckkiesen und dem Öchleberkolben eintritt.

Bei einigen Anwendungen ist dies nicht von großer Bedeutung. Bei der Mehrzahl der chemischen und medizinischen Experimente verursacht ein solcher Verlust an Strömungsmittel jedoch eine Verschmutzung und eine Abnahme der bei einer Analyse zu erzielenden Genauigkeit. Die Anwendung solcher Ventile war daher bis heute auf Systeme mit verhältnismäßig niedrigem Druck beschränkt.

Diese dritte Schwierigkeit ließe sich offensichtlich durch hen des von dem Druckkissen an der Oberfläche des Schieberkolbens ausgeübten Druckes Überwinden. Damit würde entweder das Leck gestoppt oder der für das Ventil erforderliche Druck erreicht. Bei der Verwendung von PTFE hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich das Kissen mit der Zeit verformt,und infolge des Γ 6.7/A Materialflusses Sndert sich seine äußere Form. Damit wird die

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durch das Kissen übertragene effektive Kraft herabgesetzt und damit auch der von dem Kissen auf den Schieberkolben ausgeübte Druck. Dies führt dann wieder einmal zu einer Leckage, so dan diese bei besonderen Konstruktionsformen angewendete Lösung keine Dauerlösung darstellt.

Ein weiteres Problem bei Schieberventilen liegt in der Schwierigkeit, mit der die lineare Lsge des Schieberkolbens in dem Gehäuse ,"Justiert wird, um die In dem Kolben vorgesehenen Bohrungen mit den StrömungsmitteleinlMssen und -auslassen in dem Gehäuse auszurichten, nachdem das Ventil einmal zusammengesetzt wurde. Das Ausrichten der Bohrungen und der Strömungsmittelelnlässe und -auslasse hat bis heute von einem genauen Einhalten der Fertigungstoleranzen abgehangen. Bei PTFE und anderen Kunststoffen ist das Halten dieser Toleranzen auf einem sehr hohen Standard schwierig und kostspielig. Es ist möglich, sie ausreichend genau einzuhalten, wie es die Fertigung einfacher einstufiger Schieberventile verlangt. Das Zusammensetzen von zwei oder mehr Schieberventilen, so daß die Bewegung eines Schleberventiles auf das nächste usw. übertragen wird, hat jedoch beim Ausrichten der in den verschiedenen Schieberkolben vorgesehenen Bohrungen auf die Strömungsmitteleinlasse und -auslasse zu Schwierigkeiten geführt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer verbesserten Form eines Schieberventlles, bei dem die verschiedenen bei den bisherigen Schieberventilkonstruktionen auftretenden Fehler und Probleme vermieden werden.

Eine verwandte Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt In der Ausbildung einer verbesserten Konstruktionsform eines Schleberventiles, die ohne weiteres eir Zusammensetzen von mehreren solcher Ventile in einer Reihe zuläßt, so daß die Bewegung eines Schieberkolbens auf den nächsten usw. übertragen werden kann, so daß sich sämtliche Schieberkolben wie eine einzige Einheit bewegen,und ohne daß die bei den bisherigen Schieberventilkonstruktionen auftretenden Ausrichtprobleme in Erscheinung treten. F 67/4

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Gemäß dem weitesten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Schieberventil einen Block, eine durch diesen durchtretende Bohrung von allgemein Kreisquerschnitt, einen in der Bohrung gleitbaren Kolben, dessen Querschnitt im allgemeinen quadratisch, je- ^y doch mit abgerundeten Ecken ist, so daß sich der Kolben an den Radius der Bohrung angleicht und er gerade in diese hineinpaßt, mindestens zwei sich diametral gegenüberliegende öffnungen, die in dem Block ausgebildet sind, so daß sie senkrecht zu der Achse der Bohrung liegen und eine Verbindung zwischen dieser und an dem Block vorgesehenen Rohranschlüssen darstellen, Kissen aus elastisch, verformbarem Kunststoff, die verschiebbar in den öffnungen liegen und ebene innere Stirnseiten aufweisen, die an den ebenen Außenseiten des Kolbens anliegen und mit diesem in Dichteingriff stehen, wobei jedes Kissen weiter einen Strömungsmitteldurchgang aufweist, der bei passender Axialverschiebung des Kolbens in dem Block mit einem Strömungsmittelkanal ausgerichtet werden kann, der in dem Block zwischen dessen beiden ebenen Außenseiten verläuft, und Einrichtungen zum Ausüben eines Druckes auf die äußeren Stirnseiten der Kissen, so daß ein dichtender Eingriff mit den Kolbenflächen stattfindet, wobei die Querschnittsgröße der Kissen so bemessen ist, daß im wesentlichen die gesamte Außenfläche des Kolbens von einer begrenzenden Fläche abgestützt wird, die entweder von der Innenwand der Bohrung oder den inneren Stirnseiten der Kissen gebildet wird, wodurch die Möglichkeit einer Verformung und eines Materialflusses herabgesetzt wird, wenn der Druck, der auf den Kissen lastet und auf die beiden Stirnseiten des Kolbens einwirkt, ansteigt, um damit hohe Strömungsmitteldrücke aufzunehmen und den Dichteingriff zwischen den aneinander anliegenden Flächen der Kissen und des Kolbens aufrecht zu erhalten.
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* Durch Umschließen des Kolbens von allen Seiten mit der umgrenzenden Fläche wird eine Deformation des Kolbens, die bis heute bei ψ Anwendung von Ventilen dieser Art in Hochdruckanlagen (bei denen ^; · hohe Drücke über die Kissen auf den Kolben ausgeübt werden müssen) wirkungsvoll verhindert, und es hat sich gezeigt, daß der auf den Kissen lastende und auf die beiden Seiten des Kolbens F 67/4 einwirkende Druck ganz beträchtlich erhöht werden kann, um we-

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sentlich höhere Drücke als bisher möglich aufzunehmen.

Gemäß einen bevorzugten Merkmal der Erfindung läßt sich der Kolben mit einem Ende an einen Betätiger anschließen, so daß eine Axialbewegung des Schieberkolbens in dea Block zwischen mindestens zwei Stellungen möglich wird.

In eine« typischen Anwendungsfall besteht der Betätiger aus einer pneumatischen Kolben-Zylinderanordnung. Dabei weist der Kolben ein zentrisches Druckkissen auf, das an einem Ende des in dem Block verschiebbaren Schieberkolbens anliegt. Die Rückbewegung erfolgt mit einer Druckfeder, die auf das andere Ende des Kolbens einwirkt, oder mit einem zweiten Betätiger. Das andere Kolbenende wird daher so ausgebildet, daß es je nach Bedarf entweder die Feder oder den zweiten Betätiger aufnimmt.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Block im allgemeinen zylindrisch, wobei die den Schieberkolben enthaltende Bohrung zu der Außenform des Blockes koaxial liegt,und an die Blockenden sind Profilteile mit Außengewinde angeformt. Auf diese werden Abschlußkappen oder Verbindungshülsen, die entsprechend geformte Innengewinde aufweisen, aufgesetzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des pneumatischen Betätigers weist daher ein zylinderförmlges Element auf, dessen eines Ende otinn und dessen anderes Ende im allgemeinen geschlossen ist. Das offene Ende weist ein Profil mit Innengewinde auf und läßt sich auf das Profil mit Außengewinde an einem Ende des Blockes aufschrauben, und In dem zylinderförmigen Element ist ein Kolben verschiebbar, sobald Luft oder ein anderes Arbeitsmittel unter Druck in den Raum zwischen dem geschlossenen Ende des zylinderförmlgen Gehäuses und der gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens eingeleitet wird.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung lassen sich der anfängliche Aufbau und das Justieren der Ausrichtung ganz einfach durch Drehen des den Kolben enthaltenden Gehäuses F 67/4 gegenüber dem Block bewirken, so daß die Lage der Druckfläche

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des Kolbens gegenüber dem Block Justiert wird. Da die Druckfläche des Kolbens auf die Stirnseite des in der Bohrung in dem Block verschiebbaren Schieberkolbens einwirkt, wird hierdurch der Kolben gegenüber der Bohrung verschoben oder umgekehrt ein Anschlag für dessen eine Stirnseite gebildet·

I» Anschluß an den anfüngllchen Aufbau und das Justieren der Ausrichtung kann das den Kolben enthaltende zylinderfSralge Genäuse verriegelt oder auf andere Weise in seiner Lage gegenüber dea Block gesichert werden, ao daß die anfängliche bzw. Justierte Lage beibehalten wird· Diese Sicherung kann alt einen Klebemittel oder alt einer Madenschraube, einer Kiemmutter oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung erfolgen·

eine» weiteren bevorzugten Merkmal ermöglicht das an einem Ende Jedes zylinderförmigen Ventilkörpers angeformte AuSengewinde-Profilstttek, daß zwei oder mehr solcher Ventilkörper in axialer Ausrichtung miteinander durch geeignete Innengewinde aufweisende Verbindungshülsen miteinander verbunden werden können, wobei die Baden von zwei miteinander zu verbindenden Körpern in diese Hülsen eingeschraubt werden.

Bei einer axialen Ausrichtung der beiden Ventilkörper ergibt sich auch eine axiale Ausrichtung der Bohrung© η und einafentsprechende Ausrichtung der in den Bohrungen enthaltenen Schieberkolben, so daß die Axialbewegung eines Kolbens eine entsprechende Axialbewegung eines benachbarten Kolbens bewirkt·

sicherzustellen« daß der durch die Kolben durchtretende Strömungsart, ttelkanal bzw. die durch diese durchtretenden StrömungsmlttelkanXle alt den durch die Druckkissen durchtretenden strömungsmlttelkaniilen ausgerichtet sind, läßt sich eine Axialverstellung eines Blockes gegenüber einem anderen nach dem anfänglichen Verbinden der Ventile durch Drehen eines Blockes gegenüber den anderen Innerhalb der Verblndungshülee erreichen, bis die exakte Ausrichtung erreicht ist. Die Endatellung wird dann durch Verriegeln der Blöcke gegenüber der Verbindungshülse vor« 67/4 genommen· Dies erfolgt entweder alt eines Klebemittel, Maden-

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schrauben oder einer anderen Verriegelung.

Sofern die Kolben in Axialrichtung nicht genügend weit reichen, werden Druckglieder in Form von Abstandhaltern oder Scheiben zwischen den sich gegenüberliegenden Endflächen der Kolben eingesetzt und nehmen den toten Gang auf» der sonst eintreten würde.

Man sieht aus dem vorstehenden, daß ein Ventil mit den bevorzugten Merkmalen gemäß der Erfindung axial an jede Zahl von anderen ähnlichen Ventilen angesetzt werden kann, so daß die Gesamtanordnung dann in Reihe von einem, dem anderen oder beiden Enden aus arbeitet und eine gleichzeitige Bewegung der Kolbenschieber in den einzelnen Ventilen bewirkt.

Geaäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung stellt die Einrichtung zum Ausüben von Druck auf die Kissen einen Teil der Einrichtung zum Anschließen der Strömungsmittelleitungen an die Rohranschlüsse am Block dar. Zu diesem Zweck weisen die Rohranschlüsse zweckmäßig öffnungen mit Innengewinde mit größere« Durchmesser als die die Kissen aufnehmenden öffnungen dar. Sie sind mit ihnen jedoch koaxial und das Ende des Rohres ist mit einer ringförmigen Schulter ausgebildet und eine Feder liegt zwischen der Rückseite der Schulter und einem Außengewinde aufweisenden Ringglied, das in die den größeren Durchmesser aufweisende öffnung eingeschraubt ist, so daß die Feder gegen die Rückseite der Schulter gedrückt wird, wobei das vordere Ende der Schulter auf die Rückseite des Kissens einwirkt und damit den von der Feder ausgeübten Druck über die Schulter auf das Kissen überträgt«

Vorzugsweise ist die von der ringförmigen Schulter gebildete Vergrößerung des Rohrendes und der Anschluß an diese innerhalb des Rohrverbinders von derjenigen Bauart, wie sie in der parallellaufenden Patentenmeldung des gleichen Anmelders mit der Be- zeichnung "Rohr und Rohrverbinder¹· beschrieben wird.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird F 67/4 die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist»

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Fig. 1 ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schieberventil,

Fig. 2 ein Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform entlang der Linie II - II und mit zusätzlicher Darstellung eines an ein Ende des Ventilkörpers anschließbaren Betätigers»

Fig. 3 ein Querschnitt ähnlich wie Fig. 2 durch eine andere Ausftthrungsform des Ventiles mit vier Paaren von sich diametral gegenüberliegenden Strömungsmittelanschlüssen, wobei aber der Betätiger und der Schieberkolben entfernt sind, und

Fig. 4 ein Querschnitt im vergrößerten Maßstab durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Rohranschlusses, mit dem eine Strömungsmittelleitung dicht an einen Strömungsmittelanschluß im Ventilkörper angeschlossen wird, wie dieser in den Figuren 1 bis 3 gezeigt wurde, und zum gleichzeitigen Ausüben von Druck auf die Rückseite eines Kissens, das dicht an der gegenüberliegenden ebenen Stirnseite des Schieberkolbens in dem Ventil anliegt.

In Fig. 1 wird am Beispiel eines Querschnittes das Hauptkonstruktionsmerkmal eines erfindungsgemäßen Schieberventiles gezeigt. Dieses Merkmal liegt in der Ausbildung eines Kolbens 10 von im allgemeinen quadratischem Querschnitt mit jedoch bei 12 abgerundeten Ecken, so daß der Kolben mit engem Gleitsitz in einer kreisförmigen Bohrung 14 in einem zylindrischen Block 16 liegt.

Unter einem rechten Winkel zu der Achse der Bohrung 14 und in Verbindung mit dieser befinden sich vier öffnungen. Eine von diesen trägt das Bezugszeichen 18. Jede öffnung steht mit einem Abschnitt 20 größeren Durchmessers der öffnung 18 in Verbindung, wobei ein Teil dieses Abschnittes Innengewinde aufweist. Die öffnungen sind einander gleich. Folglich werden die Einzelheiten von nur einer der öffnungen in der Zeichnung dargestellt. 67/4

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Innerhalb des den kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnittes der Öffnung 18 befindet sich ein zylindrisches Kiesen ZZ au» PTFE oder einen Ähnlichen Kunststoff, Mitten durch den Stopfen verlauft eine Bohrung 24. Sie ermöglicht, daß Arbeitsmittel aus einen Rohr 26» da« »einerseits in einen Metallmantel 28 eingeschlossen ist» aus diesen Rohr Über eine dieses in der öffnung haltende Amatur (die unter Bezug auf Flg. 4 noch in größere» Detail beschrieben wird) durchtritt und von dort Über die Bohrung 24 zun Kolben 10·

Dieser enthält in gestrichelten Linien eingezeichneten Bohrungen 30 und 32« Durch axiales Verschieben des Blockes 10 in der Bohrung 12 kann eine der die beiden Seiten des Kolbens 10 verbindenden Bohrungen 30 alt den Arbeltsnlttelkanal 22 in den Kissen 22 und den entsprechenden Arbeitsmittelkanal in einen entsprechenden Rins^n 34 ausgerichtet werden, der von der angrenzenden» allgemein nlt 36 bezeichneten öffnung ausgeht·

GemäS der Darstellung bei Position 36 steht eine weitere Leitung alt der allgemein nlt 36 bezeichneten öffnung in Ve%indung»und bei auf die öffnungen 18 und 36 ausgerichteter Bohrung 30 kann Arbeitsmittel aus der Leitung 26 In die Leitung 38 einstr&ten, oder umgekehrt» abhängig von der Strttmmgsrichtung.

Die weiteren allgemein nlt den Bezugszeichen 40 und 42 bezeichneten Öffnungen und Ihre verbindenden Leitungen 44 bzw. 46 lassen sich durch Ausrichten der Bohrung 32 nlt diesen öffnungen verbinden,und nach KaBgabe der Relativlege der öffnungen 30 und 32 können die beiden Leitungspaare entweder gleichzeitig oder nacheinander durch Verschieben des Kolbens 10 von einer Stellung in die andere miteinander verbunden werden.

Es leuchtet ein» daß die Erfindung nicht auf irgendeine be* stlsnte Anzahl von öffnungen oder bestimmte Bohrungen oder irgendeine Anzahl von Bohrungen beschränkt ist»und jede Anzahl von öffnungen und Bohrungen kann vorgesehen werden» so daß in Abhängigkeit von der Axiallage des Schieberkolbens 10 jedes be-F 67/4 liebige Q* Program» eines bestimmten Verhältnisses zwischen EIn-

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gang und Ausgang entwickelt werden kann,

Fig. 2 zeigt ein Verfahren zum Erzielen einer Axialverschiebung des Kolbens 10. In Fig. 2, die ein Querschnitt entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1 ist, wird der Kolben in seiner Lage gezeigt. Die Rohre und die in den Öffnungen vorgesehenen Rohransehlüsse sind jedoch aus Gründen der Klarheit weggelassen.

Auf seinem Umfang weist der Kolben 16 Abschnitte 48 und 50 mit Außengewinde auf,und eine ein Innengewinde aufweisende Kappe 52 ist auf den Abschnitt 48 aufgeschraubt. In der Kappe 52 ist ein Kolben 54 angeordnet. Dieser liegt in dichtendem Eingriff auf der Innenseite der Kappe 52 auf. In einem typischen Fall ist noch ein O*Dichtring 56 vorgesehen.

Ein Arbeitsmittelanschluß 58 erlaubt die Zufuhr von Luft oder irgendeinem anderen Arbeitsmittel unter Druck in den Raum zwischen der Endwand 60 der Endkappe 52 und dem Kolben 54. Damit wird der Kolben bei Blickrichtung auf Fig. X nach rechts geschoben.

Der Kolben weist eine zentrische Anschlagfläche 62 mit herabgesetztem Durchmesser auf. Deren Durchmesser liegt unter dem Durchmesser der Bohrung 14, in der der Schieberkolben 10 angeordnet ist. Die Anschlagfläche 62 liegt an der linksseitigen Endfläche des Kolbens 10 an, sofern sich die Endkappe 52 in ihrer Lage befindet, so daß der Kolben 54 bei Einlaß von Luft oder einem Arbeitsmittel unter Druck durch die Verbindung 58 nach vorne geschoben wird und hierbei den Kolben 10 bei Blickrichtung auf Fig. 2 nach rechts drUckt.

Obwohl eine Darstellung fehlt, kann eine Feder an das rechtsseitige Ende des Kolbens 10 angelegt werden und drückt diesen nach links zurück· Ebenso kann auch ein Betätiger, der dem in Fig. 2 links von der Ventilanordnung gezeigten Betätiger ähnlich ist, an das rechtsseitige Ende des Ventilkörpers angesetzt und auf den Gewindeabschnitt 50 aufgeschraubt werden, um damit den KoI-F 67/4 ben 10 nach links zu verschieben.

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Fig. 3 zeigt eine Entwicklung der Erfindung, bei der vier Rohrpaare an einen einzigen allgemein mit 64 bezeichneten Ventilkörper angesetzt werden können. Dies wird durch geeignete Bohrungen und öffnungen in dem Ventilkörper 64 und eine geeignete Anzahl von zusätzlichen Bohrungen und Arbeitsmittelkanälen in dem Schieberkolben 10, der in Fig. 3 nicht gezeigt wird, erreicht.

Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab die Einzelheiten der Endbefestigung für ein Rohr in einer der Rohranschlüsse im Ventilkörper und zeigt somit die in Fig. 1 fehlenden Einzelheiten.

3in Rohr 26 aus PTFE ist in einem Metallrohr 28 eingeschlossen Dieses ist in eine ringförmige Aussparung 66 eingelassen. Diese ist in der planen Endfläche 68 einer Metallkappe 70 ausgebildet. Die Basis der die Endfläche 68 bildenden Kappe ist mit einer zentrisch verlaufenden durchgehenden Bohrung 72 ausgebildet. Das Kunststoffrohr 26 kann durch diese durchgestoßen werden. Die Bohrung weist mindestens einen nach innen gerichteten zackenartigen Vorsprung 74 auf. Dieser beißt sich in die Wand des Rohres 26 ein und verhindert,daß dieses durch den Kanal 72 nach hinten herausgezogen wird, das heißt bei Blickrichtung auf Fig. 4 nach rechts.

Das vorzugsweise aus PTFE bestehende Kunststoffrohr weist zum Beispiel durch Schleifen einen sich verjüngenden Durchmesser auf, so daß es durch die Bohrung 72 durchgeschoben werden kann und über die PTFE-Scheibe 76 übersteht, 4itt ihrerseits in der Kappe 70 angeordnet ist. Nach einem Schneiden wird das Ende des Rohres 26 unter Bildung eines Ringflansches 78 aufgeweitet. Dieser wird dann zwischen der Scheibe 76 und einer Scheibe 80 eingeklemmt. Diese weist eine zentrisch durch sie durchtretende Bohrung 82 mit einem Durchmesser auf, der gleich dem Innendurchmesser des Rohres 26 ist.

An der Rückseite der Metallkappe 70 befindet sich eine Druckfeder. Nach der Darstellung in Fig. 4 besteht diese aus drei Paaren von abgeschrägten Stahlscheiben, wie sie unter dem Namen F 67/4 Belville-Scheiben bekannt sind. Diese Scheiben tragen des Be-

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zugsaichen 88. Die Scheiben sind auf das das Kunststoffrohr 26 umschließende Metallrohr 28 aufgeschraubt. Ein Druck auf die Scheiben wird durch Einschrauben einer ringförmigen Madenschraube 90 (auf das Rohr 28 erreicht und durch Einschrauben dieser Madenschraube in den einen größeren Durchmesser und Innengewinde aufweisenden Abschnitt 20 der in Fig. 1 gezeigten Öffnung 18. Durch Drehen der ringförmigen Madenschraube 90, so daß sie bei Blickrichtung auf Fig. 1 nach links verschoben wird, werden die Belville-Scheiben zusammengedruckt und die auf die Stirnseite der Scheibe 8k einwirkende Kraft wird erhöht. Diese Scheibe drückt dann gegen die Rückseite des PTFE-Kissens 22 (siehe Fig. 1). Dieses überträgt die Kraft dann seinerseits auf die Verbindungsfläche an der inneren Stirnseite des Kissens 22, das an der ebenen Seitenwand des Kolbens 10 anliegt. Der Druck, der durch die anliegende Dichtung zwischen dem Kissen 22 und dem Kolben 10 aufgenommen werden kann, läßt sich somit durch Verwendung von Scheiben mit größerer Zugfestigkeit erhöhen. Dies bewirkt dann eine höhere Druckkraft zwischen der eingeschraubten ringförmigen Madenschraube 90 und der ebenen Seitenwand des Kolbens 10.

Die in Fig. 4 gezeigte besondere Rohrverbindung ist eine Ausführungsform der in der Parallelpatentanmeldung "Rohre und Rohrverbinder¹¹ beschriebenen und beanspruchten Erfindung,und die V vorliegende Erfindung ist nicht auf die im besonderen bevorzugte Ausführungsform der Verbindung beschränkt, sondern sie soll jede zweckaMßige Anschlußmöglichkeit für ein Rohr umschließen, wie zum Beispiel die Position 26 bei der Kappenanordnung der bei 70 gezeigten Art.

Zu diesem Zweck sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung des nach außen gedrehten Flansches 78 nicht notwendig ist. Auf Wunsch kann der Flansch auch weggelassen werden. Hierzu wird das überstehende Rohr 26 in einer Ebene mit der linksseitigen Stirnfläche der PTFE-Scheibe 76 abgeschnitten. Die anliegende rechtsseitige Stirnfläche der Scheibe 80 bildet dann eine Dichtung mit der quadratischen Endfläche des Rohres 26. Dieses wird dann vollständig zwischen den Scheiben 76 und 80 gehalten,und somit be-F 67/4 steht kein fundamentales Bedürfnis für den Flansch 78.

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Vie in der eben erwähnten parallellaufenden Patentanmeldung beschrieben wird, kann das Rohr 26 vollständig in einem Metallmantel 28 eingeschlossen werden. Als Ergebnis davon kennen dann in des PTFE-Rohr höher« Drück· als bei eines nicht ummantelten Rohr verwendet werden.

Es sei noch darauf hingewiesen» daß die Erfindung nicht auf die Verwendung eines pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Plungers oder Stößels, wie diese in Fig. 2 gezeigt werden, beschränkt ist. Auch ein magnetisch oder von Hand betätigter Mechanismus kann zum Bewirken der Axialverschiebung des Kolbens 10 in den Ventilkörper verwendet werden.

Unter Hinweis auf Flg. 2 sei noch ausgeführt» daß das rechte, den Außengewindeabschnitt 50 tragende Ende des Körpers mit einem ähnlichen nicht gezeigten Ventilkörper verbunden werden kann. Hierzu wird eine Hülse mit geeignetem Innengewinde verwendet. Diese wird auf den Aueengewindeabschnitt 50 aufgeschraubt und beläßt einen vorstehenden Zylinder mit Innengewinde ähnlich dem Profil der Endkappe 52. In dieses kann dann das Schraubgewinde 58 am linken Ende eines ähnlichen Ventilkörpers eingeschraubt werden.

Jede Anzahl von solchen Ventileinheiten läßt sich Seite an Seite in Reihe anordnen. Dabei geht man so vor, daß die axiale Länge der Kolben 10 gerade dem Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Ventilanordnungen entspricht. Der Druck» der an einem Ende der gesamten Anordnung dann auf den Kolben an diesem Ende ausgeübt wird» wird damit über sämtliche aneinander anliegenden Kolben Übertragen, so daß sie sich sämtlich gemeinsam bewegen.

Wenn die axiale Ausrichtung der Bohrungen wichtig 1st, wie dies oft zutrifft, läßt sich die Justage der Relativstellungen der öffnungen in den Ventilkörpern und der Bohrungen in den Kolben 10 dadurch erreichen, indem die Endkappe 52 auf den Gewindeabschnitt 48 aufgeschraubt oder von diesem abgeschraubt wird und F 67/4 durch entsprechendes Aufschrauben und Abschrauben der benachbar-

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ten Ventilkörper in den Verbindungehülsen, die im einzelnen nicht gezeigt werden» wird das gleiche erreicht· Zusätzlich können Abstandhalter zwischen den benachbarten Kolben 10 angeordnet werden, Sie nehmen jeglichen Totgang auf oder verstellen einen Kolben gegenüber dem nächsten, so daß sich eine bessere Ausrichtung der Bohrungen und Öffnungen einstellt.

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Claims

Köln, den 24. Januar 1980 vA.

Anmelder: Robert Emmett Fields, 51 Norfolk Street, Cambridge, England

Mein Zeichen: F 67/4 Ansprüche

f 1J Schieberventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (16), ^" eine durch den Ventilkörper durchtretende Bohrung (14) mit allgemein Kreisquerschnitt, ein in der Bohrung verschiebbarer Kolben (10), dessen Querschnitt im allgemeinen quadratisch ist, dessen Ecken zum Anpassen an den Radius der Bohrung jedoch abgerundet sind, so daß der Kolben gerade in die Bohrung hineinpaßt, mindestens ein Paar von sich diametral gegenüberliegenden öffnungen (18) in den Körper eingeformt sind, so daß sie unter einem rechten Winkel zu der Achse der Bohrung verlaufen und diese mit den Rohranschlüssen im Ventilkörper verbinden, Kissen (22) aus einem elastisch verformbaren Kunststoff in den öffnungen verschiebbar sind und ebene innere Stirnseiten aufweisen, die an den ebenen Stirnseiten des Kolbens anliegen und mit diesen in Dichteingriff stehen, wobei 3edes Kissen einen durch es durchtretenden Arbeitsmittelkanal (24) aufweist, der bei entsprechender axialer Verschiebung des Kolbens in dem Körper mit einem Arbeitsmittelkanal (30, 32) ausgerichtet werden kann, der durch den Kolben durchtritt und zwischen dessen beiden ebenen Seiten verläuft, und Einrichtungen (52, 54) zum Ausüben von Druck auf die äußeren Stirnseiten der Kissen vorgesehen sind, um einen Dichteingriff mit den Kolbenflächen zu bewirken, wobei die Größe des Querschnittes der Kissen so getroffen ist, daß im wesentlichen die Gesamtheit der Außenfläche des Kolbens von einer Grenzfläche abgestützt wird, die entweder von der Innenwand der Bohrung oder den inneren Stirnseiten der Kissen gebildet wird, wodurch die Möglichkeit einer Verformung und eines Ma-F 67/4 terialflusses herabgesetzt wird, wenn der auf den Kissen Ia-

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stende und auf die eich gegenüberliegenden Seiten des Kolbens einwirkende Druck erhöht wird, um höhere Arbeitend.tteldrUcke aufzunehmen und den Dichteingriff zwischen den aneinander anliegenden Flächen der Kissen und des Blockes aufrecht zu erhalten.
2. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissen aus Polytetrafluoräthylen bestehen.
3. Schieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Ventilkörpers an einen Betätiger (52, 54) angesetzt werden kann, um eine Axialverschiebung des Schieberkolbens in dem Körper zwischen mindestens zwei Stellungen zu bewirken.
4. Schieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger eine pneumatische Kolben-Zylinderanordnung ist, wobei der Kolben ein zentrisches Druckkissen aufweist, das an einem Ende des Schieberkolbens in dem Ventilkörper anliegt.
5. Schieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die RUckholbewegung mit einer Druckfeder bewirkt wird, die auf das gegenüberliegende Ende des Kolbens einwirkt, oder mit einem zweiten Betätiger, der am gegenüberliegenden Ende des Ventilkörpers angeordnet ist,
6. Schieberventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper im allgemeinen zylindrisch ist und die den Schieberkolben aufnehmende Bohrung koaxial zu der Außenform des Ventilkörpers 1st, wobei die Enden des Ventilkörpers Außengewindeabschnitte aufweisen, auf die die Endkappen oder Verbindungshülsen aufgeschraubt werden können.
7. Schieberventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Verriegeln des Gehäuses des Betätigers auf dem Schieberventilkörper,damit eine anfängliche Ausricht^ustage

F 67/4 beibehalten werden kann.

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8. Schieberventil nach irgendeinen der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schieberventilkörper mit einen zweiten Schieberventilkörper mit Hilfe von Innengewinde« hülsen verbunden ist, die auf benachbarte Enden von zvei axial ausgerichteten Ventilkörpern aufgeschraubt sind.
9. Schieberventil nach Anspruch S, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Verriegeln eines Ventilkörpers gegenüber einem benachbarten Ventilkörper zum Aufrechterhalten einer anfänglichen Justage.

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