DE4401267A1 - Modulares Drosselklappenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselklappenventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die meisten bekannten Drosselklappenventile weisen geteilte Gehäuse auf, die mit irgendwelchen Schrauben zusammengehal­ ten sind. Sie werden wiederum mit Schrauben an Leitungen und Einrichtungen befestigt. Zum Lösen und Befestigen der Schrauben sind Werkzeuge nötig. In vielen Fällen soll jedoch ein Ventil ohne Werkzeuge eingebaut werden können. Dies ist besonders dort häufig gewünscht, wo Pulver und Stäube o. ä. verarbeitet werden. Insbesondere handelt es sich um Pharma­ zeutika, Backmittel und Zutaten zu Nährmitteln.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Drossel­ klappenventil vorzusehen, das schnell abgebaut werden kann und das zum Reinigen und aus hygienischen Gründen leicht und schnell auseinandergenommen werden kann.

Die genannte Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß hat das Ventil eine modulare Konstruktion, die es erlaubt, das Ventil im wesentlichen ohne Werkzeuge zusammenzubauen, ferner das Ventil schnell an- und abzubau­ en.

Das erfindungsgemäße Ventil hat einen Ventilsitz und eine Klappe, die als Einheit zusammengebaut bzw. zerlegt werden können. Ferner ist die Klappe in Bezug auf den Ventilsitz selbstzentrierend. Das erfindungsgeinäße Drosselklappenventil läßt sich schnell ohne Werkzeuge ein- und ausbauen. Ferner hat das Ventil eine sich selbst ausrichtende Betätigungsein­ richtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Drosselklappenventil;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventils längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 eines abgeänderten Ventilgehäuses;

Fig. 5 eine Draufsicht auf Betätigungsmittel für das Ven­ til;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Betätigungsmittel der Fig. 5 in vergrößertem Maßstab längs der Linie 6-6 in Fig. 5 und

Fig. 7 eine Draufsicht auf zwei Befestigungspunkte für den kombinierten Kupplungsring der Fig. 6;

Fig. 8 eine Seitenansicht der Ventilklappe und ihrer Lagerung im Ventilsitzring in einer abgeänderten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Drosselklappenventil 10 mit einer Klappe 12, einem Ventilsitz 14, einem Gehäuse 16 und mindestens einen mit Scharnier versehenen Kuppelring 18.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Klappe 12 mit gegenüberliegen­ den, an der Scheibe 12 durch Schweißen o. ä. befestigte Naben 20. Dabei wird darauf geachtet, daß sich eine turbulenzfreie Strömung ergibt, um zu verhindern, daß sich Fließgut ab­ setzt. An den Naben 20 sitzen Wellenzapfen 22 und 24. Die Naben 20 sind vorzugsweise gerundet mit kugelförmigen inne­ ren Enden. Die Zapfen 22 und 24 haben einen kleineren Durch­ messer und weisen eine Schulter auf. Der Zapfen 24 erstreckt sich nach außen und dient zum Drehen der Klappe 20, die in Fig. 1 geschlossen ist. Das freie Ende des Zapfens 24 ist mit einem Anschlußende 26 versehen, das quadratisch, mit Keilnuten versehen o. ä. ausgebildet ist. Die Klappe kann beispielsweise durch einen entfernbaren Handgriff gedreht werden. Die Klappe ist vorzugsweise feinpoliert, um Reibung zu minimieren. Ihre in Fig. 3 dargestellte dichtende Um­ fangskante 28 ist vorzugsweise mit einem Radius versehen. Die Klappe 12 ist z. B. aus 11 Ga. rostfreiem Stahl herge­ stellt, hat vorzugsweise einen Radius von 2,54 mm an der Dichtkante 28.

Fig. 3 zeigt das Gehäuse 16 mit einer zylindrischen Durch­ gangsbohrung 30, einer Aufbohrung 32 und einem Außendurch­ messer 34. Die Aufbohrung 32 liegt konzentrisch zur Durch­ gangsbohrung 30 und hat eine bestimmte Tiefe zur Bildung einer Schulter 36. Das Gehäuse 16 hat auch einen ersten Kuppelflansch 38 und einen zweiten Kuppelflansch 40, die beide am Außendurchmesser 34 radial vorstehen und eine be­ stimmte Stärke an der Außenkante 42 sowie eine schräge Sei­ tenfläche 44 besitzen. Das Profil der Kuppelflansche 38 und 40 paßt mit dem des zugehörigen Kuppelringes 18 zusammen.

Der Kuppelring 18 hat eine V-förmige Rille 46 längs der In­ nenfläche 48 auf den beiden halbkreisförmigen Ringteilen 50 und 52. In Fig. 1 sind die Ringteile 50 und 52 an einer Ge­ lenkplatte 54 drehbar gehalten. An dem Ringteil 50 ist ein Gewindebolzen 36 drehbar befestigt. Auf den Bolzen 36 läßt sich eine Flügelmutter 58 schrauben, die von Hand betätigbar ist. Das Ringteil 52 hat einen offenen Längsschlitz 60 zum Erfassen des Bolzens 56 und der Flügelmutter 58. Beim Fest­ schrauben der Flügelmutter 58 wird über den Steg 62 des Ringteils 52 der Innendurchmesser des Kuppelrings 18 verrin­ gert. Beim Lösen der Flügelmutter 58 läßt sich der Kuppel­ ring 18 öffnen und entfernen.

Fig. 3 zeigt, daß für den Ventilsitz 14 ein Außendurchmesser 64, ein profiliertes Sitzteil 66 und Enden 68 vorgesehen sind. Der Ventilsitz 14 hat eine bestimmte Länge, die zwi­ schen den Enden 68 gemessen wird. Das Profil des Sitzteils 66 ist so gewählt, daß der Innendurchmesser in der Mitte 70 zwischen den Enden 68 0,3 mm kleiner ist als der Innen­ durchmesser an den Enden 68. Vorzugsweise ist der Scheitel am Mittelpunkt 70 mit einem Radius versehen, der zu den Enden 68 hin verläuft.

Der Ventilsitz 14 besteht vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise einem FDA zugelassenen Elastomer. Die Härte des Elastomers ist vorzugsweise im Bereich von 40 Durometer. Der Ventilsitz 14 hat zwei gestufte, eingeformte Öffnungen 72, die aus den Fig. 2, 5 und 6 ersichtlich sind. Diese Öffnungen 72 haben eine bestimmte Tiefe, um einen ab­ gestuften Abschnitt im Ventilsitz 14 zu schaffen. Zwei La­ gerhülsen oder Buchsen 74 lagern die Wellenzapfen 22 und 24 der Klappe 12. Jede Buchse 74 sitzt in einer zugehörigen Ta­ sche 72. Die Länge der Buchsen 74 ist im wesentlichen gleich, doch etwas länger als die Tiefe der Tasche 72. Bei­ spielsweise ist jede Buchse 74 um 0,12 mm länger als die Tiefe der Tasche 72. Ferner sei bemerkt, daß die Klappe 12 durch den Ventilsitz 14 im Gehäuse nachgiebig gehalten ist. Diese nachgiebige Anordnung der Klappe 12 nur aufgrund des Ventilsitzes 14 schafft eine zentrierte Ausrichtung gegen­ über dem Ventilsitz 14 in mindestens zwei Richtungen. Das heißt, die Klappe 12 ist mit dem Mittelpunkt 70 in Richtung der Strömung des Fließcodes wie auch quer dazu zentriert. Die Buchsen 74, die länger sind als die Tiefe der Öffnungen 72, vermitteln eine Kraftwirkung, um eine frontseitige Ab­ dichtung zwischen der Buchse 72 und der zugehörigen Nabe zu bewirken. Diese Kraftwirkung dient auch zum Selbstzentrieren der Klappe 12 am Innendurchmesser des Mittelpunktes 70.

Gemäß Fig. 3 ist ein gestufter Klemmring 76 zum Festhalten des Ventilsitzes 14 vorgesehen. Dadurch wird der Ventilsitz 14 abgedichtet und zwischen der Schulter 36 und einer Sei­ tenfläche 78 des Klemmrings 76 gehalten. Der Klemmring 76 hat eine zweite Durchgangsbohrung 80, einen Schulterdurch­ messer 82 und einen dritten Halteflansch 84. Der Schulter­ durchmesser 82 ist so bemessen, daß er eng, aber lösbar in der Aufbohrung 32 des Gehäuses 16 sitzt. Der dritte Halte­ flansch 84 ist entsprechend dem zweiten Halteflansch 40 ge­ formt und sein Profil ist so gewählt, daß er mittels des Klemmrings 18 in Anlage an den zweiten Halteflansch 40 ge­ bracht werden kann.

In Fig. 4 ist eine Abänderung des Gehäuses 16 und des Klemmrings 76 dargestellt. Das Gehäuse 16 hat eine erste vorspringende Lippe 86 an der Schulter 36 bzw. der Durch­ gangsbohrung 30. Der Klemmring 76 hat eine zweite vorsprin­ gende Lippe 88 an seiner Seitenfläche 78 bzw. der Durch­ gangsbohrung 80. Die beiden Lippen 86 und 88 sind im we­ sentlichen der Form und Größe nach gleich. Die Höhe H jeder Lippe beträgt etwa 1,6 mm. Die Lippen vermitteln einen sanf­ ten Übergang der verschiedenen Bauteile im Durchströmkanal des Ventils. Damit wird sichergestellt, daß sich möglichst wenig Fließgut an der Innenseite des Ventils absetzt. Die Lippen 86 und 88 haben vorzugsweise eine Schräge mit einem Winkel zwischen 40° und 50°. Der Ventilsitz 14 kann abge­ schrägt sein, um zu den Lippen 86 und 88 zu passen.

In der Ausführungsform der Fig. 5, 6 und 7 ist das modulare Drosselklappenventil mit 110 bezeichnet. Es besitzt die mei­ sten Eigenschaften des Ventils 10, mit der Ausnahme, daß eine integrale Betätigungseinrichtung 111 modular befestigt werden kann. Die Einrichtung 11 kann entweder manuell oder motorisch betätigt werden. Ein manueller Antrieb ist in US- PS 4,462,567 und ein pneumatischer Motorantrieb ist in US-PS 5,000,077 erläutert. Das dem Gehäuse 16 ähnliche Gehäuse 116 des abgeänderten Ventils hat außerdem einen zweiten Halte­ flansch 140 mit einer Ausnehmung 117, die vorzugsweise mit einer Queröffnung 90 fluchtet, die für den Wellenzapfen 25 vorgesehen ist. Die Ausnehmung 117 hat eine bestimmte Breite zur Aufnahme einer Montageplatte 119 des zweiten Kuppelrings 118. Vorzugsweise liefert ein Spiel von 0,13 mm die ge­ wünschte Ausrichtung, aber auch ein leichtes Einsetzen der Montageplatte 119. Diese ist verlängert und dient zum Befe­ stigen der Betätigungseinrichtung 111.

Fig. 5 zeigt eine manuelle Betätigungseinrichtung 119 mit einem Flansch 131, einer Welle 133 und einem Griff 135. Eine Ausnehmung 137 am Ende der Welle 133 paßt in das Ende 26 des Wellenzapfens 24. Vorzugsweise ist zwischen der Ausnehmung 137 und dem Ende 26 ein Spiel vorgesehen, damit sich die Klappe auf den Ventilsitz 14 ausrichten kann.

Die Montageplatte 119 hat eine Innenkante 139, die so gerun­ det ist, daß sie zum Schulterdurchmesser 82 des Klemmrings 76 paßt. Die Montageplatte 119 besitzt auch die Gelenkstel­ len für die Ringteile 50 und 52.

Die Gelenkverbindung der Montageplatte 119 ist in den Fig. 6 und 7 im einzelnen dargestellt. Da die Platte 119 am Schul­ terdurchmesser 82 des Klemmrings 76 anliegt, ist eine läng­ liche Öffnung 141 nötig. Damit können die Ringteile 50 und 52 richtig auf den Halteflanschen 40 und 84 sitzen. Es ist wesentlich, daß die Längsöffnungen 141 einen Winkel zur Ach­ se der Welle 24 aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Winkel 450° Diese Winkelanordnung ermöglicht es der Montageplatte 119, sich an dem Klemmring 76 anzulegen, wenn die Ringteile 50 und 52 durch Festziehen der Flügelschraube 58 gespannt werden. Ferner ist die Montageplatte 119 fest in der Ausneh­ mung 117 zwischen dem Gehäuse 116 und dem Klemmring 76 ge­ halten, wenn der Kuppelring 118 angebracht ist.

Im folgenden wird die Handhabung der Ventile 10 und 110 er­ läutert. Das Ventil kann leicht an einen Flansch entspre­ chender Größe einer Vorrichtung oder Anlage 92 befestigt werden, die in Fig. 2 angedeutet ist. Hierzu bedient man sich eines Kuppelrings ähnlich dem Kuppelring 18. In einer Ringnut 94 kann ein Dichtring eingesetzt werden.

Die Ventile können ohne Werkzeuge an dem Flansch 92 befe­ stigt oder von diesem gelöst werden. Nunmehr lassen sich die Ventile zum Reinigen und für die Wartung ohne Werkzeuge zer­ legen. Damit ist die Wartung der Ventile erheblich erleich­ tert, insbesondere wenn Fachpersonal nicht zur Verfügung steht, das oft zum Zerlegen und Montieren von konventio­ nellen Ventilen für erforderlich gehalten wird.

Vorzugsweise besteht das Ventil aus korrosionsbeständigem Material, wie rostfreiem Stahl. Für das Anschlußende 26 und den Anschluß 137 der Befestigungseinrichtung kann auch eine flexible Kupplung verwendet werden.

In Fig. 8 ist eine geänderte Ausführungsform der Lagerung der die Klappe 12 tragenden Naben 20 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform entfallen die Lagerbuchsen 74. Der Ventil­ sitzring 14 als solcher besitzt die gleiche Querschnittsform wie in Fig. 3 gezeigt. Die Bohrung 73 zur Lagerung des Zapfens 24 ist jedoch durchgehend ausgeführt. Zur stirnsei­ tigen Abstützung der Schulter 25 der Naben 20 ist am Innen­ umfang des Ventilsitzrings 14 sehnenförmig eine Abflachung 15 angeformt. Die radiale Abdichtung des Zapfens 24 ergibt sich dadurch, daß der Durchmesser der Bohrung 73 etwas klei­ ner ist als der Durchmesser des Zapfens 24, während zur axialen Abdichtung zwischen der Schulter 25 und der Flach­ seite 15 etwas kleiner ist als der axiale Abstand der Schultern 25.

Claims (11)

1. Modulares Drosselklappenventil zur Schnellbefe­ stigung, mit einer mit Naben (20) und jeweiligen Wellen­ zapfen (22, 24) versehenen Klappe (12), wobei mindestens ein Wellenzapfen nach außen ragt, mit einem Gehäuse (16,116) mit einer ersten Durchlaßbohrung (30) und einer konzentrischen Aufbohrung (32), die eine Schulter (36) bildet, wobei das Gehäuse einen ersten und zweiten Halteflansch (38, 40) bil­ det, deren Profil jeweils mit einem entsprechend profilier­ ten ersten und zweiten Kuppelring (50, 52) zur Schnellbefe­ stigung zusammenwirkt, und wobei das Gehäuse eine seitliche Öffnung für den Austritt des Wellenzapfens (24) aufweist, mit einem nachgiebigen Ventilsitzglied, das mit seinem ent­ sprechend gewählten Außendurchmesser eng, aber lösbar in der Aufbohrung (32) des Gehäuses einsitzt, mit einem Klemmring (76) mit einer zweiten Durchlaßbohrung (80), einem Schulter­ durchmesser (82) und einem dritten Halteflansch (84), wobei der Durchmesser der zweiten Durchlaßbohrung (80) im wesent­ lichen gleich dem Durchmesser der ersten Durchgangsbohrung (30) ist und der Klemmring mit seinem Schulterdurchmesser lösbar in der Aufbohrung (32) des Gehäuses sitzt und dabei das Ventilsitzglied (14) in einer vorzugsweisen Anordnung zwischen einer Seitenfläche des Klemmrings (76) und der Schulter (36) des Gehäuses hält, und der dritte Halteflansch (84) der Größe und dem Profil nach durch den zweiten Kuppel­ ring (18) in Anlage an den zweiten Halteflansch (40) des Gehäuses gehalten wird und wobei die Klappe (12) nur durch das Ventilsitzglied (14) nachgiebig gehalten ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (14) querliegende abgestufte Öffnun­ gen (72) bestimmter Tiefe und Form aufweist, daß zwei Buch­ sen (74) lösbar in den abgestuften Öffnungen des Ventilsitz­ gliedes einsitzen und deren Länge größer ist als die Tiefe der abgestuften Öffnung, wobei mindestens eine Stirnfläche der Buchsen (74) eine seitliche Dichtung mit der zugehörigen Nabe (20) der Klappe (12) herstellt, und jede Buchse (74) vom Ventilsitzglied in gleicher Weise vorgespannt ist, um die stirnseitge Abdichtung mit der Nabe (20) sowie ein Selbstzentrieren der Klappe (12) zu vermitteln.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (14) durchgehende Bohrungen (73) aufweist, in denen jeweils an der Nabe (20) unter Bildung einer Schulter (25) angeformte Zapfen (24) abdichtend gela­ gert sind, und daß das Ventilsitzglied (14) am Innenumfang im Bereich der Schulter (25) jeder Nabe (20) eine Flachseite (15) aufweist, wobei zur stirnseitigen Abdichtung und Zentrierung der Ventilklappe (12) die Schultern (25) an die jeweilige Flachseite (15) elastisch angedrückt sind.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kuppelring zwei halbkreis­ förmige Ringteile (50,52) aufweist, von denen jeder schwenk­ bar an einem Ende einer Gelenkplatte (54, 119) angeordnet ist und daß das jeweils freie Ende der Ringteile (50,52) von Hand lösbar bzw. festziehbar ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ringteil (50,52) eine innere V-förmige Rille (46) aufweist, die mit den gehäuseseitigen Halteflanschen zusam­ menpaßt und zusammenwirkt.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenprofil des nachgiebigen Ventil­ sitzgliedes (14) so geformt ist, daß sein Innendurchmesser in der Mitte (70) gegenüber dem Innendurchmesser an den Enden verringert ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser um 0,3 mm verringert ist und einen abgerundeten Scheitel (70) den Enden zu verläuft.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung (111) zum Drehen der Klappe (12) vorgesehen ist, die lose am Ende des Wellenzapfens (24) außerhalb des Ventils angebaut ist und an einer Montageplatte (119) des zweiten Kuppelrings gehalten ist, die in einer Ausnehmung (117) des Gehäuses (116) ein­ sitzt und eine Ausrichtung zwischen der Betätigungseinrich­ tung und der Welle vermittelt.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der Montageplatte (119) einen Radius entsprechend dem Schulterdurchmesser des Klemmrings auf­ weist.

10. Ventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringteile (50, 52) in länglichen Öffnungen (141) der Montageplatte (119) schwenkbar gelagert sind, wo­ bei die Längsöffnungen unter einem Winkel zur Achse der Klappe (12) angeordnet sind, um beim Befestigen des Klemm­ rings am Gehäuse eine volle Anlage an der Kante zu erzielen.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel für die länglichen Öffnungen 45° beträgt.