DE3109350A1

DE3109350A1 - Abflussschieber mit einem kolbenfoermigen, axial verschiebbaren absperrkoerper

Info

Publication number: DE3109350A1
Application number: DE19813109350
Authority: DE
Inventors: Pascal 1110 Morges Favre; Jean 1000 Lausanne Matthijs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1982-04-22
Also published as: CH637456A5

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Abflußschieber mit einem kolbenförmigen, axial verschiebbaren Absperrkörper.
Es ist häufig erforderlich, aus geschlossenen Behältern oder Leitungssystemen geringere Mengen einer Flüssigkeit bzw. eines Fluids zu entnehmen. Beispielsweise ist es bei chemischen Herstellungsprozessen üblich, in regelmäßigen Abständen Proben zu entnehmen, um diese auf ihre Eigenschaften zu überprüfen. Hierfür werden Abflußschieber bzw. Probenahmeventile verwendet, die eine kurzzeitige Abzweigung aus dem Behälter oder Leitungssystem ermöglichen, ohne den darin ablaufenden Vorgang zu stören.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Abflußschieber für derartige Anwendungen zu schaffen, kler einen Verschluß einer Probeentnahmeöffnung ermöglicht, ohne daß Teile in das Innere des Behälters oder Leitungssystems vorstehen und ohne daß Totzonen geschaffen werden, in denen 5 trömungs störungen auftscten oder sich Rückstnntli! all;ryern können, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die zu entnehmende Flüssigkeit zum Verkrusten und zur Bildung von Ablagerungen neigt. Ferner soll der erfindunysgemäße Abflußschieber ein leichte Reinigung des damit versehenen Behälters oder Rohrsystems ermöglichen.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Durch die Erfindung wird ein Abflußschieber geschaffen, der einen kolbenförmigen, axial verschiebbaren Absperrkörper aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der kolbenförmige Absperrkörper in einem allgemein rohrförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen'Führungselement geführt ist, das in einer zu verschließenden Öffnung mündet, daß seitlich von dem rohrförmigen Führungselement eine Leitung abgezweigt ist, und daß der Absperrkörper in Radialrichtung ausdehnbar und in seiner Schließstellung angrenzend an die zu verschließende öffnung mit der Innenoberfläche des Führungselements dichtend in Eingriff bringbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt einer Ausführungsform des Abflußschiebers, wobei der Verschlußkörper in seiner Öffnungsstellung gezeigt ist; Fig. 2 einen-Axialschnitt des Abflußschiebers nach Fig. 1, wobei jedoch der Absperrkörper in einer Stellung angrenzend an seine Schließstellung dargestellt ist; und Fig. 3 eine im Axialschnitt gezeigte Teilansicht des Abflußschiebers, wobei der Absperrkörper in seiner Schließstellung gezeigt ist.
Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist für die Anwendung als Probenahmeventil vorgesehen. Diese Anwendung ist jedoch lediglich ein Beispiel, denn es sind zahlreiche andere Anwendungen möglich.
In einer Behälterwandung 10 ist eine oeffnung 12 vorgesehen, die zur Entnahme von Proben aus dem Behälterinneren dient und durch einen nachstehend beschriebenen Abflußschieber verschließbar ist. An der Stelle der Öffnung 12 ist an der Behälterwandung 10 ein Rohrstutzen 14 angeflanscht, der das allgemein rohrförmige Gehäuse des Abflußschiebers bildet.
Von dem Rohrstutzen 14 ist unmittelbar angrenzend an die Öffnung 12 eine Leitung 16 abgezweigt, die allgemein rohrförmig ist und schräg zu dem Rohrstutzen 14 verläuft.
Der Abflußschieber weist einen als Hohlzylinder 18 ausgebildeten Absperrkörper auf, der in dem Rohrstutzen 14 geführt ist.
Der Hohlzylinder 18 ist aus einem elastisch deformierbare Material, vorzugsweise aus einem Material hoher Steifigkeit wie Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder rostfreiem Stahl. Der Rohrstutzen 14 bildet das Führungselement für die Axialverschiebung des Hohlzylinders 18.
In seiner in Fig. 1 gezeigten Stellung gibt der kolbenförmige Hohlzylinder 18 die Mündungsöffnung der Leitung 16 an dem Rohrstutzen 14 praktisch vollständig frei. In dieser Stellung ist die öffnung 12 völlig freigelegt, so daß durch die Öffnung 12 hindurch eine Flüssigkeit oder ein anderes Medium über die Leitung 16 ausströmen kann.
In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Hohlzylinders 18 ist jedoch die Leitung 16 verschlossen, kurz bevor auch die öffnung 12 dicht verschlossen wird.
Die Schließstellung des Hohlzylinders 18 ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Zustand schließt die Stirnfläche 20 des Hohlzylinders 18 bündig mit der Innenoberfläche 22 der Behälterwandung 10 ab bzw. fluchtet mit dieser. Die Behälterinnenwandung 22 und die Stirnfläche 20 des Hohlzylinders 18 bilden somit eine durchgehende Oberfläche, die von Unstetigkeiten, insbesondere von Vorsprünqen oder Aussparungen völlig frei ist. Folglich können sich im Bereich der so verschlossenen Öffnung 12 keinerlei Rückstände ansammeln.
Zur axialen Verschiebung des Hohlzylinders 18 innerhalb des Rohrstutzens 14 ist ein Mechanismus vorgesehen, der nicht nur diese Axialverschiebung steuert, sondern darüber hinaus dafür sorgt, daß der Hohlzylinder 18 die Öffnung auch gegen hohe Drücke abdichtet. Dieser Mechanismus wird im folgenden beschrieben.
Das von der Öffnung 12 abgewandte Stirnende des Rohrstutzens 14 ist mit einem Innengewinde versehen, in das eine mit entsprechendem Gewinde versehene Lagerplatte 24 eingeschraubt ist, in der eine Gewindespindel 26 drehbar, jedoch in Axialrichtung ortsfest koaxial zu dem Rohrstutzen 14 gelagert ist.
Die Gewindespindel.26 ist mit einer Mutter 28 in Eingriff, die an dem von der öffnung 12 abgewandten Ende eines allgemein hohlzylinderförmigen Stützelements 30 befestigt ist.
Das Stützelement 30 ist vorzugsweise.aus Stahl gebildet und' mit der Mutter 28 verschweißt oder verschraubt. In die Mutter 28 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Gewindestifte 32, 34 radial eingeschraubt, die über die Umfangsfläche der Mutter 28 hinausstehen.Diese Gewindestifte 32, 34 sind in an den Innenoberflächen des Rohrstutzens 14 vorgesehenen Längsnuten 36 bzw. 38 geführt. Die Axialführung der Gewindestifte32, 34 verhindert somit eine Drehung der Mutter 28 in bezug auf den Rohrstutzen 14, und die Länge der Nuten 36, 38 ist so bemessen, daß die axiale Verschie,bungsbahn der Mutter 28 - und folglich des Hohlzylinders 18 - begrenzt wird. Wenn die Gewindestifte 32, 34 an den Enden der Nuten 36, 38 anstoßen, die der Öffnung 12 zugewandt sind, befindet sich der Hohlkolben 18 in seiner in Fig. 3 gezeigten Schließstellung, und wenn die Gewindestifte 32, 34 an den gegenüberliegenden Enden der Nuten 36, 38 anstoßen, befindet sich der Hohlkolben 18 in seiner öffnungsstellung, in der er praktisch den gesamen Querschnitt der Mündung der Leitung 16 in der Wandung des Rohrstutzens 14 freigibt.
Der Hohlzylinder 18 weist einen Stirnteil 40 und einen einteilig damit ausgebildeten und darin übergehenden Mantelteil 42 auf, der-sich über das Stützelement 30 erstreckt und auf dieses aufgeschraubt ist, wozu eine Gewindeverbindung 44 vorgesehen ist, die ein Außengewinde auf der Mantelfläche des Stützelements 30 und ein passendes Innengewinde auf der Innenoberfläche des Mantelteils 42 des Hohlzylinders 18 aufweist.
Uber den wesentlichen Teil seiner axialen Länge stützt sich der Mantelteil 42 des Hohlkolbens 18 auf der Außenoberfläche des Stützelements 30 ab, und zwar ausgehend von der Mutter,28 bis zu einer Stelle in der Nähe des stirnseitigen Endes des Hohlzylinders 18. Dort endet das Stützelement 30 und bildet ein axiales Widerlager für einen Stützring 46, der aus einem starren Material wie Stahl od. dgl. gebildet ist. Zwischen dem Stützring 46, dem Mantelteil 42 des Hohlzylinders 18 und einem ringförmigen Druckteil 48 ist ein Ring 50 aus elastisch deformierbarem Material, insbesondere Gummi bzw. Kautschuk, eingespannt. Das Druckteil 48 weist eine Absützfläche auf, auf der sich der Ring 50 in Axialrichtung zu der öffnung 12 hin abstützt, und eine weitere Abstützfläche, auf der sich der Ring 50 in Radialrichtung auf seine' Innenseite abstützt.
Das Druckteil 48 ist z.B. über eine Gewindeverbindung, Schweissung od. dgl. mit einem Zugübertragungsrohr 52 verbunden, das die Gewindespindel 26 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Das Zugübertragungsrohr 52 weit an seinem von der öffnung 12 abgewandten Ende einen Anschlag 54 auf, der in Form eines Ringes auf der Innenoberfläche dieses Zugübertragungsrohres aufgeschweißt ist. Der Innendurchmesser dieses ringförmigen Anschlages 54 ist so bemessen, daß die Gewindespindel 26 unbehindert hindurchtreten kann.
An dem der Öffnung 12 zugewandten Ende weist die Gewindespindel 26 ein zum Zusammenwirken mit dem Anschlag 54 bestimmtes Anschlagelement 56 in Form einer Mutter auf, die auf einen axialen Gewindestutzen 58 am Ende der Gewindespindel 26 aufgeschraubt und mittels eines radialen Stiftes 60 gesichert ist. Der Außendurchmesser der Mutter 56 ist so gewählt, daß die Stirnfläche der Mutter 56 gegen den Anschlag 54 stößt, sobald der Hohlkolben 18 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gelangt ist.
Zur Drehunq der Gewindespindnl 26 ist diese an ihrem von Ende der Öffnung 12 abyewandten/mit einem Kurbelrad 62 versehen.
Der vorstehend beschriebene Mechanismus zur axialen Verschiebung des Hohlkolbens 18 gewährleistet, daß eine ringförmig umlaufende Zone der -Mantelfläche des Hohlkolbens 18 sich in der Schließstellung dichtend an die Innenoberfläche des Rohrstutzens 14 anlegt. Durch Drehung der Gewindespindel 26 wird der Hohlkolben 18 über die Mutter 28 auf die Öffnung 12 zu bewegt, wobei die Leitung 16 verschlossen wird. Bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung gelangen der Anschlag 54 und das Anschlagelement 56 miteinander in Eingriff. Wird dann die Gewindespindel weitergedreht, so wird über das Zugübertragungsrohr 52 ein Zug auf das ruckelement 48 ausgeübt, der als Druck auf den elastisch deformierbaren Ring 50 übertragen wird. Da dieser Ring 50 in beiden Axialrichtungen und radial starr und unnachgiebig abgestützt ist, kann er sich nur radial auswärts deformieren, indem er die darüber liegende, sich auf ihm abstützende, ringförmige umlaufende Zone des Mantelteils des Hohlkolbens 18 radial nach außen drückt. Dadurch wird diese radiale Zone in dichtenden Eingriff mit der Innenwandung des Rohrstutzens 14 gebracht.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie der Ring 50 durch die Einwirkung des Druckteils 48 in Axialrichtung komprimiert ist. Da der Hohlkolben 18 mit geringem Spiel in dem Rohrstutzen 14 geführt ist, ist in der Zeichnung nicht zu erkennen, daß die Mantelfläche des Hohlkolbens 18 in der dem Ring 50 gegenüberliegenden Zone dichtend an die Innenoberfläche des Rohrstutzens angepreßt ist. Dies ist jedoch leicht zu erreichen, wenn der Elastizitätsmodul des Ringes 50 einerseits und der des Materials, aus dem der Hohlkolben 18 andererseits gebildet ist, geeignet bemessen werden.
An dem von dem Rohrstutzen 14 abgewandten Ende der Leitung 16 ist ein gestrichelt angedeutetes Anschlußteil 63 vorgesehen, das mittels Schrauben 64, 66 gesichert ist. Das Anschlußteil 63 kann z.B. als Bajonettverschluß od. dgl. ausgebildet sein und dient zur Verbindung mit einem Probenahmebehälter od. dgl., der in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Zwischen dem Probenahmebehälter und der Leitung 16 kann ferner ein Druckablaßventil vorgesehen sein, so daß Proben auch dann entnommen werden können, wenn das Innere des Behälters oder Rohrsystems, aus dem die Probe entnommen wird, unter Druck'oder Unterdruck steht. Auf diese Weise ist die Anordnung mit einer Druckschleuse versehen.
Leerseite

Claims

Abflußschieber mit einem kolbenförmigen, axial verschiebbaren Absperrkörper PATENTANSPRUCHE Abf1ußschieber mit einem kolbenförmigen, axial.verschiebbaren Absperrkörper, dadurch gekennzeichnet, - daß der kolbenförmige Absperrkörper (18) in. einem allgemein rohrförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen Führungselement (14) geführt ist, das in einer zu verschließenden Öffnung (12) mündet, - daß seitlich von dem rohrförmigen Führungselement (14) eine Leitung (16) abgezweigt ist, und - daß der Absperrkörper (18) in Radialrichtung ausdehnbar und in seiner Schließntellung angrenzend an die zu verschließende oeffnung (12) mit der Innenoberfläche des Führungselements (14) dichtend in Eingriff brinc;br ist.
2. Abflußschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der-Absperrkörper (18) eine Stirnfläche (20) aufweist, die in seiner Schließstellung mit der Innenoberfläche der die zu verschließende Öffnung (12) begrenzenden Wandung (10) eines Behälters, einer Leitung od.dgl.

bündig ist bzw. mit dieser fluchtet.
3. Abflußschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebungsweg des Absperrkörpers (18) so bemessen ist, daß die Mündung der seitlich abgezweigten- Leitung (16) in der Wandung des Führungselements (14) durch den Absperrkörper (18) im wesentlichen über ihren gesamten Querschnitt freigegeben ist.
4. Abflußschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des Absperrkörpers (.18) eine an dem Führungselement (14) koaxial und drehbar gelagerte Gewindespindel (26) vorgesehen ist, die mit einer an dem drehfest geführten Absperrkörper (18) befestigten Mutter (28) in Eingriff ist.
5. Abflußschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Führungselements (14) wenigstens eine Längsnut (36, 38) aufweist, in der ein an dem Absperrkörper (18) bzw. der Mutter (28) befestigter radialer Führungsstift (32, 34) geführt ist.
6. Abflußschieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Führungsnut (36, 38) so bemessen ist, daß ihre Enden als Anschlag zur Begrenzung des Verschiebungsweges des Absperrkörpers (18) wirksam sind.
7. Abflußschieber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrkörper (18) als gestreckter Hohlkolben ausgebildet ist, dessen Mantel-und Stirnteile (42, 40) durchgehend und einstückig aus einem elastisch deformierbaren Werkstoff hoher Steifigkeit ausgebildet sind.
8. Abflußschieber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantel- und Stirnteile des Hohlkolbens aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) gebildet sind.
9. Abflußschieber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantel- und Stirnteile des Hohlkolbens aus Stahl gebildet sind.
10. Abflußschieber nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmig umlaufender Bereich der Innenoberfläche des Hohlkolbens (18) in der Nähe seines Stirnendes auf einem elastischdeformierbaren Ringteil (50) abgestützt ist, das sich seinerseits in der einen Axialrichtung auf einem mit der-Mutter (28) starr verbundenen Stützteil (30), in der anderen Axialrichtung auf einem axialverschiebbaren, mit der Gewindespindel in Eingriff bringbaren Druckteil (48) und in Radialrichtung innen auf einem radial unnachgiebigen Gegenlagerteil abstützt.
11. Abflußschieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckteil (48) und das Gegenlagerteil fest miteinander verbunden bzw. einteilig ausgebildet sind und auf der Außenseite des der Stirnseite des Hohlkolbens (18) zugewandten Endes eines Zugübertragungsrohres (52) befestigt sind, das die Gewindespindel (26) koaxial umgibt und an seinem entgegengesetzten Ende ein Anschlagelement (56) aufweist, das mit einem an dem der Stirnseite des Hohlkolbens (18) zugewandten Ende der Gewindespindel (26) angeordneten Anschlag (54) zusammenwirkt' wenn der Absperrkörper (18) in eine Stellung unmittelbar vor seiner Schließstellung gebracht ist.
12. Abflußschieber nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (30) allgemein hohlzylinderförmig ausgebildet ist und an seinem von der Stirnseite des Hohlkolbens (18) abgewandten Ende mit der Mutter (28) verbunden ist.
13. Abflußschieber nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (30) den Mantelteil (42) des Hohlkolbens (18) über einen wesentlichen Teil seiner axialen Länge von innen abstützt.
14. Abflußschieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (30) ein Außengewinde auf seiner Mantelfläche und der Hohlkolben (18) ein entsprechendes Innengewinde aufweist und auf das Stützteil (30) aufgeschräubt ist.
15. Abflußschieber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) an ihrem Ende mit einem Schnellverschluß (63) zum dichten Anschließen eines Probenahmebehälters od. dgl. versehen ist.