DE2842906C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungssteuerungsventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Strömungssteuerungsventile, bei denen die Lage der Mitte des jeweiligen Durchströmquerschnittes unverän­ dert bleibt, werden u. a. für die Zuführung von Füllmas­ sen zu kontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifugen benötigt, um bei wechselnder Menge der Masse pro Zeiteinheit den Materialstrom stets auf etwa die gleiche Stelle innerhalb der Zentrifugentrommel aufzugeben. Dabei muß diese Stelle der Füllmassenaufgabe nicht unbedingt mit der Zentrifugenachse der Zentrifugen­ trommel zusammenfallen.

Es sind Strömungssteuerungsventile der im Gat­ tungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art als Regu­ lierschieber für Dickstoffe bekannt (DE-PS 10 87 419), bei denen in jeder Gehäusehälfte eines zweiteiligen Schiebergehäuses jeweils eine Verschlußplatte in einer einseitigen Führungsbahn gehalten ist. Die gegensinni­ ge Bewegung der Verschlußplatten muß dabei geradli­ nig in Richtung ihrer Längsachse erfolgen. Hierzu ist ein nicht näher beschriebenes Spindelgetriebe mit Handrad und Gestänge vorgesehen. Ein solcher Antrieb erfor­ dert zur Erzielung einer genauen Steuerung des Durch­ trittsquerschnittes entsprechend präzise Bewegungs­ übertragungsglieder bzw. Übersetzungsgetriebe und ist daher sehr aufwendig und für einen robusten Betrieb wegen der Störanfälligkeit kaum geeignet.

Es sind weiterhin Ventile bekannt (US-PS 19 92 552), bei denen die Verschlußplatten an diametral zu der Ven­ tilöffnung angeordneten Schwenkachsen gehalten und diese Schwenkachsen über doppelarmige, parallel ver­ laufende Hebel und diese verbindende Lenker verbun­ den sind. Zur Betätigung der Verschlußplatten greift an der einen Schwenkachse ein Antrieb über ein Gestänge und einen doppelarmigen Hebel an. Die Verschlußplat­ ten ermöglichen jedoch nicht die Bildung eines verän­ derbaren Durchströmquerschnittes, welcher in Rich­ tung zum Zentrum des Ventiles bzw. der Ventilöffnung vergrößert oder verkleinert werden kann, sondern beim Öffnen des Ventiles wird zunächst ein Spalt zwischen den zusammenwirkenden Begrenzungskanten der Ver­ schlußplatten geöffnet, welcher sich diametral durch die Gesamtventilöffnung hindurch erstreckt. Der Antriebs­ mechanismus dieser bekannten Ventile ist aufwendig. Eine präzise sowie feinfühlige Steuerung des Durch­ trittsquerschnittes ist bei der vorgenannten Ausbildung des Ventiles praktisch nicht möglich.

Es ist schließlich in Verbindung mit Ventilen völlig anderer Gattung bekannt (DD-PS 68 789), als Betäti­ gungseinrichtung eine doppeltwirkende Kolben/Zylin­ deranordnung zu verwenden. In Verbindung mit den vorbeschriebenen bekannten Ausführungen der Ventile würde die Anwendung eines derartigen Kolben/Zylin­ derantriebes jedoch die komplizierte Kraftübertra­ gungseinrichtung für die gleichzeitige Bewegung der Verschlußplatten nicht entbehrlich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art so weiterzubilden, daß es bei einfachem Aufbau und mit nur wenig bewegten Teilen sowie geringer Störanfällig­ keit auch bei einem robusten Betrieb eine genaue und feinfühlige Steuerung des Durchtrittsquerschnittes er­ möglicht. Es sollen weiterhin ggf. notwendige Reparatu­ ren leicht und schnell sowie mit geringem Kostenauf­ wand ausgeführt werden können.

Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem neuen Strömungssteuerungsventil liegen die Verschlußplatten parallel übereinander und in Strö­ mungsrichtung gesehen in gegenseitiger Flächenberüh­ rung sowie auch in Berührung mit den Führungsplatten, so daß ein dichter Abschluß in der Schließstellung er­ reicht wird. Beim Öffnen und Schließen des Ventils er­ folgt eine gleichzeitige und gleichförmige Bewegung der Verschlußplatten. Dabei wird durch das die beiden Verschlußelemente miteinander gelenkig verbindende Koppelglied die Bewegung der einen Verschlußplatte auf die andere Verschlußplatte übertragen, so daß die Betätigungseinrichtung nur an einer Verschlußplatte angreifen muß. Durch die beschriebene Anordnung der Schwenkachsen der beiden Verschlußplatten werden diese stets gleichzeitig und im Sinne einer Schließ- oder Öffnungsbewegung um ihre Schwenkachsen ver­ schwenkt. Bei der Öffnungsbewegung wird mit zuneh­ mender Überdeckung der in den Verschlußplatten be­ findlichen Ausnehmungen der Durchströmquerschnitt erweitert und umgekehrt bei der Schließbewegung ver­ kleinert, wobei die Mitte des Durchströmquerschnittes ihre Lage praktisch nicht bzw. nicht nennenswert verän­ dert.

Die divergierenden, vorzugsweise V-förmig verlau­ fenden Kanten der Ausnehmungen der beiden Ver­ schlußplatten sind zweckmäßigerweise schneidenför­ mig ausgebildet und zu diesem Zweck nach der von der gemeinsamen Berührungsfläche der Platte abgewand­ ten Seite hin abgeschrägt. Diese den Strömungsweg be­ grenzenden scharfen Kanten bewirken, daß bei der Durchströmung des geöffneten Ventiles in dem durch das Ventil hindurchströmenden Medium weniger Tur­ bulenzen entstehen und der aus dem Ventil austretende Strom des Mediums relativ ungestört und geschlossen bleibt. Dies ist insbesondere beim Einsatz des Ventiles für die Zuführung von Füllmasse zu kontinuierlichen Zentrifugen von Bedeutung.

Die divergierend, insbesondere V-förmig verlaufen­ den Kanten der Verschlußplatten sind zweckmäßiger­ weise jeweils Teile der Umfangskante von jeweils einer Ausnehmung in den Verschlußplatten. Dabei kann der ergänzende Kantenbereich der jeweiligen Ausnehmung in der Verschlußplatte kreisbogenförmig verlaufen. Die Verbindung der beiden Verschlußplatten durch das Koppelglied erfolgt zweckmäßigerweise so, daß die bei­ den Verschlußplatten, ihre Schwenkachsen sowie das an beiden Verschlußplatten jeweils angelenkte Koppel­ glied ein Bewegungsparallelogramm bilden, so daß bei jeder Bewegung der beiden Platten diese um ihre jewei­ lige Schwenkachse gleichsinnig schwenken. Günstig ist es dabei, wenn die Betätigungseinrichtung als doppelt­ wirkende Druckmittelzylinder zwischen den gestellfe­ sten Führungsplatten und der einen Verschlußplatte an­ geordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfa­ cher Aufbau des Ventiles einschließlich der Antriebsein­ richtung.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung wieder.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des neuen Strö­ mungssteuerungsventils, wobei Teile der Betätigungs­ einrichtung weggebrochen oder im Schnitt dargestellt sind.

Fig. 2 einen zur Strömungsrichtung parallelen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung eine per­ spektivische Ansicht der Einzelteile des Ventils nach Fig. 1.

Fig. 4 eine Ansicht in Strömungsrichtung bei abge­ sperrtem Strömungsquerschnitt und

Fig. 5 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 das Ventil in der maximal offenen Stellung.

Das Strömungssteuerungsventil 10 nach den Fig. 1 und 2 weist zwei Verschlußplatten 20 und 30 auf. Diese sind zwischen zwei im gegenseitigen Abstand angeord­ nete parallele Führungsplatten 40 und 50 aufgenommen, welche jeweils in Fluchtung stehende Ausnehmungen 42, 52 aufweisen. Die Verschlußplatte 20 ist auf der Füh­ rungsplatte 40 mittels einer Schwenkachse 44 schwenk­ bar gelagert. Die Verschlußplatte 30 ist in ähnlicher Weise auf der Führungsplatte 40 unabhängig von der Verschlußplatte 20 um eine gesonderte Schwenkachse 54 schwenkbar gelagert. In der bevorzugten dargestell­ ten Ausführungsform ist ein starres Koppelglied 60 vor­ gesehen, das mit seinen Enden jeweils über Schwenk­ zapfen 62, 64 an den beiden Verschlußplatten 20 und 30 angelenkt ist, um eine gleichzeitige zwangsweise ge­ steuerte Bewegung der Verschlußplatten sicherzustel­ len. Die Verschlußplatten 20 und 30 bestimmen den Durchströmquerschnitt des Ventils. Zu diesem Zweck weist jede Verschlußplatte eine von im allgemeinen V-förmig verlaufenden Kanten 22, 32 begrenzte Aus­ nehmung auf. Diese entgegengesetzt V-förmig verlau­ fenden Kanten 22, 32 in den Verschlußplatten überlap­ pen sich bei Bildung eines Durchströmquerschnittes 70 gegenseitig und steuern somit den Durchtritt eines Strö­ mungsmittels durch das Ventil 10. Die Abmessung des Durchströmquerschnittes 70 wird bestimmt durch das Ausmaß, mit dem sich die etwa V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 einander überlappen. Das Überlap­ pungsausmaß ist eine Funktion der relativen Stellung der Verschlußplatten, wie dies noch näher erläutert wird.

In der bevorzugten dargestellten Form bilden die V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 Teile der Um­ fangskanten der als Öffnungen ausgebildeten Ausneh­ mungen 220 und 320, die in den Verschlußplatten 20, 30 vorgesehen sind. Diese Ausführungsform wird bevor­ zugt, obwohl die gleiche Wirkung erreicht werden kann, wenn die V-förmig verlaufenden Kanten, die gemein­ sam den Durchströmquerschnitt 70 bestimmen, lediglich Randausschnitte der Verschlußplatten 20, 30 sind. Die Anordnung der V-förmig verlaufenden Kanten an als Öffnungen ausgebildeten Ausnehmungen 220 bzw. 320 wird bevorzugt, weil hierdurch eine bessere Abdichtung des Durchströmquerschnittes 70 gegenüber den Füh­ rungsplatten 40, 50 gewährleistet ist.

Der bevorzugt spitze Winkel, der durch die V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 gebildet wird, führt da­ zu, daß bei einer mehr oder weniger großen Überlap­ pung der Kanten 22, 32 ein diamantförmiger oder recht­ eckförmiger oder rhombischer Durchströmquerschnitt 70 von variierender Größe gebildet wird. Bei Verände­ rung des Durchströmquerschnittes bleibt dessen geo­ metrische Form erhalten und die Lage der Mitte des Durchströmquerschnittes unverändert. Dies ist für viele Anwendungsfälle von großer Bedeutung.

Dadurch, daß die Verschlußplatten 20, 30 Schwenk­ bewegungen um gesonderte Schwenkachsen 44 bzw. 54 ausführen, können diese Schwenkachsen auf entgegen­ gesetzten Seiten des Durchströmquerschnittes 70 ge­ genüberliegend angeordnet sein.

Dies führt zu Vorteilen gegenüber der Anordnung der Verschlußplatten auf einer gemeinsamen Schwenk­ achse. Die Schwenkachsen 44, 54 sind so angeordnet, daß ihre Verbindungslinie durch die Mitte des Strö­ mungsquerschnittes 70 hindurchgeht oder nahe an die­ ser vorbeiläuft. Durch diese Anordnung wird bei nur zwei Verschlußplatten 20, 30 auf besonders einfache Weise erreicht, daß die Mitte des Strömungsquerschnit­ tes 70 bei Verschwenkung der Verschlußplatten 20, 30 nicht oder nur sehr wenig verändert wird.

Es können andere als V-förmig verlaufende Kanten 22, 32 vorgesehen sein, die divergierend verlaufen, je­ doch hat die Praxis gezeigt, daß die dargestellte Umriß­ form des Durchströmquerschnittes 70 mindestens eben­ sogut, wenn nicht besser als jede andere Umrißform ist.

Die V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 sind jeweils unter Bildung von Schneiden 22 B bzw. 32 B ab­ geschrägt, und zwar derart, daß die Abschrägungen in entgegengesetzte Strömungsrichtungen weisen. Die Schneiden liegen dabei im wesentlichen in ein und der­ selben senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Ebene. Die Schneiden 22 B, 32 B sind relativ scharfkantig oder messerartig ausgebildet. Diese den Strömungsweg begrenzenden scharfen Kanten sorgen dafür, daß in dem Strömungsmedium weniger Turbulenzen entste­ hen, und daß der durch den Durchströmquerschnitt 70 austretende Gutstrom relativ ungestört und geschlossen bleibt.

Das Ventil ist in beiden Richtungen durchströmbar und weist bei beiden Strömungsrichtungen die gleichen Eigenschaften auf. Dies gilt auch bezüglich der scharf­ kantigen Ausbildung der V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32.

Die Bewegung der Verschlußplatten 20, 30 kann durch eine übliche Betätigungseinrichtung erfolgen. Im dargestellten Beispiel ist eine doppeltwirkende, hydrau­ lisch oder pneumatisch betriebene Kolben/Zylinder-Anord­ nung als Betätigungseinrichtung 80 mit Kolben 84 P, Kolbenstange 84 R und Zylinder 84 C vorgesehen. Die Kolbenstange ist bei 82 an die Verschlußplatte 20 angelenkt, während der Zylinder bei 86 an Montagela­ schen 40 A bzw. 50 A der Führungsplatten 40, 50 ange­ lenkt ist. Da solche Betätigungseinrichtungen bekannt sind, kann auf eine nähere Funktionsbeschreibung ver­ zichtet werden.

Das Strömungssteuerungsventil ist in den Fig. 4 und 5 in gleicher Darstellung einmal in der voll geschlossenen Stellung und einmal in der voll geöffneten Stellung wie­ dergegeben. Man erkennt, daß die Verschlußplatten 20, 30 ihre Schwenkachsen 44, 54 und das Koppelglied 60 mit den Schwenkzapfen 62 und 64 ein Bewegungsparal­ lelogramm bilden. Dieses stellt sicher, daß die Ver­ schlußplatten 20, 30 bei Betätigung durch die Betäti­ gungseinrichtung 80 gleichzeitig und gleichsinnig um ihre beiden beiderseits des Durchströmquerschnittes 70 liegenden Schwenkachsen 44, 54 schwenken. Dadurch wird bewirkt, daß die V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 aus der geschlossenen Stellung des Ventiles nach Fig. 4 oder aus der voll geöffneten Stellung nach Fig. 5 in entgegengesetzte Richtungen im gleichen Maße ge­ genüber der Mitte des Strömungsquerschnittes 70 bzw. gegenüber der Verbindungslinie zwischen den beiden Schwenkachsen 44 und 54 bewegt werden. Durch die gegenläufige Bewegung der V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 werden die Ausnehmungen 220 bzw. 320 zum Schließen des Ventils außer Fluchtung ge­ bracht, wie dies Fig. 4 zeigt, bzw. zur Freigabe des Strö­ mungsquerschnittes 70 in mehr oder weniger große Überlappung. Für die Schließstellung ist im dargestell­ ten Beispiel die Kolbenstange 84 R vollständig in den Zylinder 84 C eingefahren, wie dies die Fig. 1 und 4 zeigen. Die V-förmig verlaufenden Kanten 22 und 32 schneiden sich nicht mehr, wenn die Verschlußplatten 20, 30 sich in der Schließstellung befinden. Die mehr oder weniger große Freigabe des Strömungsquerschnit­ tes 70 wird durch Ausfahren der Kolbenstange 84 R be­ wirkt, wodurch die Verschlußplatte 20 in Fig. 4 im Ge­ genuhrzeigersinne um die Schwenkachse 44 ver­ schwenkt. Durch die Kopplung mit dem Koppelglied 60 verschwenkt die Verschlußplatte 30 im gleichen Gegen­ uhrzeigersinne um die Schwenkachse 54. Die Ausnehmung 320 bewegt sich somit bei der Öffnungsbewegung nach unten und die Ausnehmung 220 nach oben, so daß sich zunächst die Spitzen der V-förmig verlaufenden Kanten 22, 32 berühren und dann zunehmend die Kan­ ten schneiden und somit einen zunehmend größer wer­ denden Durchströmquerschnitt 70 freigeben, dessen Umrißgestalt und Querschnittsmitte bei der Bewegung der Verschlußplatten 20, 30 im wesentlichen unverän­ dert bleiben. In Fig. 5 ist die maximale Offenstellung gezeigt. Aus dieser wird deutlich, daß die Ausnehmun­ gen 42, 52 in den Führungsplatten 40 und 50 größer als der maximale Durchflußquerschnitt 70 sind.

Die genaue Ausbildung der Verschlußplatten 20, 30 insbesondere ihre Umrißgestalt oder die Form ihrer Ausnehmungen und Ausschnitte, kann variieren. Auch kann die Lage der Schwenkachsen anders als dargestellt vorgesehen werden. Das gleiche gilt für das Koppel­ glied 60. Die gezeigte Ausführungsform ist jedoch be­ sonders einfach und läßt einen raumsparenden und ro­ busten Aufbau zu, der eine sichere Funktion auch unter erschwerten Verhältnissen zuläßt.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind für viele Anwendungsfälle besondere Dichtungselemente zwi­ schen den Verschlußplatten und den Führungsplatten bzw. zwischen den Verschlußplatten selbst nicht erfor­ derlich. Wenn solche gewünscht sind, so lassen sich zu­ sätzliche Dichtelemente ohne Abweichung von dem Grundprinzip des Aufbaus ohne weiteres anwenden, was keinerlei Schwierigkeiten bedeutet, so daß eine nä­ here Beschreibung hierzu nicht erforderlich ist.

Claims (5)

1. Strömungssteuerungsventil, bei dem nur zwei quer zur Strömungsrichtung beweglich geführte, in Strömungsrichtung hintereinander in gegenseitiger Flächenberührung liegende Verschlußplatten vor­ gesehen sind, die in gegensinniger Richtung sich erweiternde,von divergierenden, vorzugsweise V-förmig verlaufenden Kanten begrenzte Ausneh­ mungen zur Bildung eines veränderbaren Durch­ strömquerschnittes aufweisen und die mit einer Be­ tätigungseinrichtung zum gleichzeitigen Bewegen in Öffnungs- bzw. Schließrichtung so verbunden sind, daß die Lage der Mitte des jeweiligen Durch­ strömquerschnittes unabhängig von der durch die Verschlußplatten bestimmten Größe des Durch­ strömquerschnittes im wesentlichen unveränderbar bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schlußplatten (20, 30) zur Ausführung einer sche­ renartigen Schließ- und Öffnungsbewegung zwi­ schen Führungsplatten (40, 50) und auf getrennten, in den Führungsplatten beiderseits der Mitte des Durchströmquerschnittes (70) gegenüberliegend angeordneten, zueinander parallelen Schwenkach­ sen (44, 54) gelagert sind, und daß die Betätigungs­ einrichtung (80) an einer der Verschlußplatten auf der einen Seite einer die Schwenkachsen verbin­ denden Linie angreift und die Verschlußplatten auf der anderen Seite der die Schwenkachsen verbin­ denden Linie über ein Koppelglied (60) gelenkig miteinander verbunden sind.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierenden, vorzugsweise V-förmig verlaufenden Kanten (22, 32) der Ausnehmungen in den beiden Verschlußplatten (20, 30) schneidenför­ mig ausgebildet und zu diesem Zweck nach der von der gemeinsamen Berührungsfläche der Platten ab­ gewandten Seite hin abgeschrägt sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die divergierenden, vorzugsweise V-förmig verlaufenden Kanten (22, 32) der Ver­ schlußplatten (20, 30) jeweils Teile der Umfangs­ kante (22, 220 bzw. 32, 320) von jeweils einer Aus­ nehmung in den Verschlußplatten (20, 30) sind.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ver­ schlußplatten (20, 30) ihre Schwenkachsen (44, 54) sowie das an beiden Verschlußplatten jeweils ange­ lenkte Koppelglied (60) ein Bewegungsparallelo­ gramm bilden.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einrichtung als doppeltwirkender Druckmittelzy­ linder (80) zwischen den gestellfesten Führungs­ platten (40, 50) und der einen Verschlußplatte (20) angeordnet ist.