DE10158577A1

DE10158577A1 - Ventil

Info

Publication number: DE10158577A1
Application number: DE2001158577
Authority: DE
Inventors: Hans Haenle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Regulierung der Strömung eines Mediums mit einem in einem Ventilgehäuse (2) zwischen einem Einlass (2.2) und einem Auslass (2.3) angeordneten Ventilsitz (2.1) und einem mit diesem zusammenwirkenden verstellbaren Ventilkolben (4), der zur Druckentlastung für die Kolbenbewegung mindestens einen Überströmkanal (4.3) aufweist und in einer Hubkammer (3.3) verstellbar ist, wobei zwischen seinem Außenumfang und der Innenfläche der ihn umgebenden Kammerwand (3.1) ein Spalt (6.1) besteht. Bei einfachem Aufbau wird eine sichere Abdichtung dadurch erzielt, dass der Ventilkolben (4) normal zu seiner axialen Bewegungsrichtung (a, b) in einen dem Ventilsitz (2.1) zugekehrten Schließabschnitt (4.1) und einen von dem Ventilsitz (2.1) abgekehrten Führungsabschnitt (4.2) unterteilt ist, dass der Schließabschnitt (4.1) in seiner von dem Ventilsitz (2.1) abgehobenen Stellung durch eine zwischen dem Schließabschnitt (4.1) und dem Führungsabschnitt (4.2) wirkende Kraft um eine begrenzte größere Distanz (d) von dem Führungsabschnitt (4.2) in axialer Richtung wegbewegt ist, während er in seinem auf den Ventilsitz (2.1) aufgedrückten Zustand eine geringere Distanz (d') zu dem Führungsabschnitt (4.2) besitzt, und dass zwischen dem Schließabschnitt (4.1) und dem Führungsabschnitt (4.2) im Umfangsbereich ein Dichtring (6) angeordnet ist, der bei der geringeren Distanz (d') an die Innenfläche der Kammerwand (3.1) dichtend angedrückt und bei der größeren ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Regulierung der Strömung eines Mediums mit einem in einem Ventilgehäuse zwischen einem Einlass und einem Auslass angeordneten Ventilsitz und einem mit diesem zusammenwirkenden verstellbaren Ventilkolben, der zur Druckentlastung für die Kolbenbewegung mindestens einen Überströmkanal aufweist und in einer Hubkammer verstellbar ist, wobei zwischen seinem Außenumfang und der Innenfläche der ihn umgebenden Kammerwand ein Spalt besteht.

Bei einem derartigen (ohne druckschriftlichen Beleg) als bekannt angenommenen Ventil ist außer dem Ventilsitz im Bereich der den Kolben umgebenden Kammerwand beispielsweise ein weiterer absatzartiger Sitz ausgebildet, auf dem der Kolben mit einem daran angepassten rundum umlaufenden Rand ebenfalls aufsitzt, um zu vermeiden, dass sich bei geschlossenem Ventil über den Überströmkanal und den zwischen der Innenseite der Hubkammerwand und der Außenseite des Kolbens für die Kolbenbewegung notwendigerweise ergebenden Spalt eine Strömungsverbindung zwischen dem Einlass und dem Auslass, d. h. eine Undichtigkeit des Ventils ergibt. Die gleichzeitige Abdichtung auf dem Ventilsitz einerseits und dem umlaufenden Dichtabsatz an der Innenseite der Kammerwand andererseits erfordert eine sehr genaue Abstimmung entsprechend dem axialen Abstand zwischen dem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Kolbenbereich einerseits und dem mit dem Dichtabsatz zusammenwirkenden Kolbenbereich andererseits. Jedoch kann sich durch unterschiedliche Wärmedehnungen bei unterschiedlichen Temperaturen dennoch eine Undichtigkeit ergeben. Zum Bearbeiten des Dichtabsatzes ist zudem die Kammerwand in der Regel als getrennter hülsenartiger Abschnitt ausgebildet und anschließend mit einem Deckelteil verbunden, wodurch weitere Dichtungselemente erforderlich sind und sich zusätzliche Undichtigkeiten ergeben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit druckentlastetem Kolben der eingangs genannten Art bereit zu stellen, das bei vereinfachtem Aufbau eine zuverlässige Abdichtung zwischen Einlass und Auslass im geschlossenen Zustand gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass der Ventilkolben normal zu seiner axialen Bewegungsrichtung in einen dem Ventilsitz zugekehrten Schließabschnitt und einen von dem Ventilsitz abgekehrten Führungsabschnitt unterteilt ist, dass der Schließabschnitt in seiner von dem Ventilsitz abgehobenen Stellung durch eine zwischen dem Schließabschnitt und dem Führungsabschnitt wirkende Kraft um eine begrenzte größere Distanz von dem Führungsabschnitt in axialer Richtung weg bewegt ist, während der Schließabschnitt in seinem auf den Ventilsitz aufgedrückten Zustand eine geringere Distanz zu dem Führungsabschnitt besitzt, und dass zwischen dem Schließabschnitt und dem Führungsabschnitt im Umfangsbereich ein Dichtring angeordnet ist, der bei der geringeren Distanz an die Innenfläche der Kammerwand dichtend angedrückt und bei der größeren Distanz von dieser beabstandet ist oder in Gleitsitz anliegt.

Mit diesen Maßnahmen wird im geschlossenen Zustand des Ventils eine Strömungsverbindung zwischen Einlass und Auslass über den Spalt zwischen Kolben und Innenwand der Hubkammer sicher unterbunden, wobei der Aufbau relativ einfach ist. Die Erzeugung der Dichtkraft erfolgt mit verhältnismäßig geringem Kraftbedarf. Beim Öffnen des Ventils wird ein Festsetzeffekt (Slip- Stick-Effekt) vermieden. Zudem kann die dynamische Reibung durch geeignete Auslegung des Spalts verringert werden.

Zwei verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten, die einerseits eine gute Abdichtung im Schließzustand und andererseits eine Freigabe zur leichten Bewegung des Kolbens ergeben, bestehen darin, dass der Dichtring endlos aus elastischem Material besteht oder geschlitzt ist.

Der Kraftbedarf zum Erzeugen der Dichtkraft und die Dichtwirkung werden durch die Maßnahmen begünstigt, dass der Schließabschnitt und/oder der Führungsabschnitt in ihrem an den Dichtring angrenzenden Umfangsbereich nach außen abgeschrägt oder abgerundet ist, so dass sich ein nach außen erweiternder Ringspalt ergibt, und/oder durch die Maßnahmen, dass der Dichtring auf seinem dem Führungsabschnitt und/oder dem Schließabschnitt zugekehrten Flächenbereich abgeschrägt oder gerundet ist.

Eine zuverlässige Funktion wird weiterhin dadurch unterstützt, dass zwischen dem Schließabschnitt und dem Führungsabschnitt zumindest ein Druck-Federelement angeordnet ist.

Für die Dichtwirkung und einen einfachen Aufbau ist weiterhin die Maßnahme vorteilhaft, dass die Kammerwand einstückig mit einem Deckelteil verbunden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Ventil 1 mit einem Ventilgehäuse 2, in dem zwischen einem Einlass 2.2 und einem Auslass 2.3 ein umlaufender Ventilsitz 2.1 ausgebildet ist.
In eine vorliegend obere Öffnung des Ventilgehäuses 2 ist von oben ein Führungsteil 3 abgedichtet eingesetzt, durch das eine Betätigungsstange 5 geführt und abgedichtet verläuft und das eine in das Ventilgehäuse 2 oberhalb des Ventilsitzes 2.1 ragende umlaufende Kammerwand 3.1 zum Bilden einer Hubkammer 3.3 besitzt. Die Kammerwand 3.1 ist an ihrem dem Ventilsitz 2.1 zugekehrten Ende zumindest abschnittsweise mit zumindest einer Durchlassöffnung 3.2 versehen, über die bei geöffnetem Ventil die Strömungsverbindung zwischen Einlass 2.2 und Auslass 2.3 gegeben ist. An dem Führungsteil 3 ist weiterhin ein Deckelteil 3.4 einstückig an der Kammerwand 3.1 angeformt.
In der Hubkammer 3.3 ist ein Ventilkolben 4 über die Betätigungsstange 5 beweglich geführt, wobei zwischen dem Außenumfang des Ventilkolbens 4 und der Innenseite der Kammerwand 3.1 ein Spalt 6.1 zum leichten Bewegen des Ventilkolbens 4 vorhanden ist. Der Ventilkolben 4 besteht aus einem (vorliegend unteren) Schließabschnitt 4.1, der mit seinem unteren Rand zum Schließen mit dem Ventilsitz 2.1 zusammenwirkt, und einem (vorliegend oberen) Führungsabschnitt 4.2, der begrenzt gegenüber dem Schließabschnitt 4.1 axial beweglich an der Betätigungsstange 5 oder gesonderten Führungselementen gelagert ist. Durch den Schließabschnitt 4.1 und den Führungsabschnitt 4.2 führt mindestens ein Überströmkanal 4.3, um einen Druckausgleich zwischen den Drücken auf beiden Seiten des Kolbens und damit eine einfachere Kolbenbetätigung zu bewirken, wie an sich bekannt.
In einem umlaufenden, sich nach außen konisch erweiternden Spalt zwischen dem Schließabschnitt 4.1 und dem Führungsabschnitt 4.2 ist ein Dichtring mit entsprechend dem sich erweiternden Spalt abgeschrägten Flächenbereichen eingelegt, der elastisch ausgebildet ist und z. B. endlos umläuft oder geschlitzt ist. Zwischen dem Schließabschnitt 4.1 und dem Führungsabschnitt 4.2 ist zudem mindestens ein Federelement 7 angeordnet, das ein Auseinanderdrücken des Schließabschnittes 4.1 und des Führungsabschnittes 4.2 bewirkt.
Im auseinandergedrückten Zustand von Schließabschnitt 4.1 und Führungsabschnitt 4.2 ist eine zwischen beiden Teilen sich ergebende Distanz d vergrößert, während im fest auf den Ventilsitz 2.1 gedrückten Zustand des Ventilkolbens 4 sich die verringerte Distanz d' ergibt. Im Schließzustand des Ventils 1 wird dadurch der Dichtring 6 nach außen gegen die Innenseite der Kammerwand 3.1 gedrückt, so dass der Spalt 6.1 strömungsdicht verschlossen wird. Wird das Ventil 1 geöffnet und der Ventilkolben 4 von dem Ventilsitz 2.1 abgehoben, so vergrößert sich die Distanz und der Dichtring 6 zieht sich von der Innenseite der Kammerwand 3.1 zurück, wodurch sich der Ventilkolben 4 leicht in Öffnungsrichtung b und anschließend wieder in Schließrichtung a bewegen lässt.
Die Wirkung des Federelementes 7 kann auch von dem elastischen Dichtring 6 allein übernommen werden.
Zwischen dem Führungsteil 3 und dem oberen zugekehrten Randbereich des Ventilgehäuses 2 ist lediglich eine einfache Abdichtung mit einer Dichtung 8 erforderlich.

Claims

1. Ventil zur Regulierung der Strömung eines Mediums mit einem in einem Ventilgehäuse (2) zwischen einem Einlass (2.2) und einem Auslass (2.3) angeordneten Ventilsitz (2.1) und einem mit diesem zusammenwirkenden verstellbaren Ventilkolben (4), der zur Druckentlastung für die Kolbenbewegung mindestens einen Überströmkanal (4.3) aufweist und in einer Hubkammer (3.3) verstellbar ist, wobei zwischen seinem Außenumfang und der Innenfläche der ihn umgebenden Kammerwand (3.1) ein Spalt (6.1) besteht, dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilkolben (4) normal zu seiner axialen Bewegungsrichtung (a, b) in einen dem Ventilsitz (2.1) zugekehrten Schließabschnitt (4.1) und einen von dem Ventilsitz (2.1) abgekehrten Führungsabschnitt (4.2) unterteilt ist,
dass der Schließabschnitt (4.1) in seiner von dem Ventilsitz (2.1) abgehobenen Stellung durch eine zwischen dem Schließabschnitt (4.1) und dem Führungsabschnitt (4.2) wirkende Kraft um eine begrenzte größere Distanz (d) von dem Führungsabschnitt (4.2) in axialer Richtung weg bewegt ist, während er in seinem auf den Ventilsitz (2.1) aufgedrückten Zustand eine geringere Distanz (d') zu dem Führungsabschnitt (4.2) besitzt, und
dass zwischen dem Schließabschnitt (4.1) und dem Führungsabschnitt (4.2) im Umfangsbereich ein Dichtring (6) angeordnet ist, der bei der geringeren Distanz (d') an die Innenfläche der Kammerwand (3.1) dichtend angedrückt und bei der größeren Distanz (d) von dieser beabstandet ist oder in Gleitsitz anliegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (6) endlos aus elastischem Material besteht oder geschlitzt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließabschnitt (4.1) und/oder der Führungsabschnitt (4.2) in ihrem an den Dichtring (6) angrenzenden Umfangsbereich nach außen abgeschrägt oder abgerundet ist, so dass sich ein nach außen erweiternder Ringspalt ergibt.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (6) auf seinem dem Führungsabschnitt (4.2) und/oder dem Schließabschnitt (4.1) zugekehrten Flächenbereich abgeschrägt oder gerundet ist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schließabschnitt (4.1) und dem Führungsabschnitt (4.2) zumindest ein Druck-Federelement (7) angeordnet ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerwand (3.1) einstückig mit einem Deckelteil (3.4) verbunden ist.