DE69217884T2

DE69217884T2 - Kugelhahn mit zurücknehmbarer Dichtung

Info

Publication number: DE69217884T2
Application number: DE69217884T
Authority: DE
Inventors: Patrick Garceau
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2012-12-05
Also published as: EP0549390B1; CA2084555A1; FR2685750A1; EP0549390A1; US5253843A; DE69217884D1; FR2685750B1

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kükenventil, das mit einer zurückziehbaren Dichtungsvorrichtung versehen ist und dazu bestimmt ist, die Unterbrechung eines Strömungsmittels zu gestatten, das in einer Leitung umläuft, insbesondere in einer cryotechnischen Umgebung.

Stand der Technik

In den herkömmlichen Vorrichtungen ist die Abdichtung zwischen dem Küken und dem Ventilgehäuse durch eine Dichtung sichergestellt, die ständig mit diesen beiden Elementen zusammenwirkt, gleichgültig, wie die Stellung des Ventils ist. Diese Ausbildung bietet jedoch den Nachteil, diese Dichtung ständig zu belasten, was zur Folge hat, deren vorzeitige Abnutzung herbeizuführen.
Um dem abzuhelfen, beschreibt das Dokument US-A 4 676 480 ein Ventil, in welchem der Verschlußkärper Mitteln zum Zurückziehen der Dichtung zugeordnet ist, die gleichzeitig stromaufwärts und stromabwärts dieses Verschlußkärpers angeordnet sind und dazu bestimmt sind, Kräfte sowohl zum Zurückziehen als auch zur Abdichtung zu erzeugen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, den Absperrkörper von jeglicher Reibung freizusetzen, ausgenommen auf einer kurzen Strecke in der Nähe der Absperrung. Indessen ergibt sich eine komplizierte Anordnung, die einen beträchtlichen Raumbedarf bietet, und bei der es erforderlich ist, auf sehr mühsame Handarbeit zurückzugreifen, wenn es sich besonders darum handelt, die Demontage des Absperrkörpers zu bewirken.

Gegenstand und knappe Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den obengenannten Nachteilen abzuhelfen und ein Ventil mit zurückziehbarer Dichtung auszuführen, dessen Mittel zum Zurückziehen der Dichtung sich in einem verringerten Volumen darbieten, nichtsdestoweniger aber sehr erhebliche Berührungskräfte gestatten, während gleichzeitig eine leichte Montage und Einstellung geboten ist.
Diese Ziele werden dank eines Ventils mit einem Absperrkärper mit zurückziehbarer Dichtung erreicht, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist; es gehört der Art an, das ein Ventilgehäuse aufweist, das einen stromaufwärts gelegenen Leitungsabschnitt und einen stromabwärts gelegenen Leitungsabschnitt aufweist, einen kugeligen Absperrkörper, der eine festgelegte Öffnung darbietet und von einer Öffnungslage in eine schließlage und umgekehrt versetzbar ist, Dichtungsmittel, die auf dem Ventilgehäuse befestigt sind und insbesondere eine Dichtung aufweisen, um in der schließlage des Absperrkörpers eine Abdichtung zwischen dem Absperrkörper und dem Ventilgehäuse sicherzustellen, sowie einen Schieber, um diese Mittel zur Abdichtung aus einer zurückgezogenen Lage, die auch die Ruhelage ist, in welcher sie vom kugeligen Absperrkörper abgespreizt sind, in eine Berührungslage übergehen zu lassen, in welcher die Dichtung gegen den Absperrkörper angedrückt ist.
Erfindungsgemäß weist das Ventil ein erstes elastisches Element mit geringer Steifigkeit auf, das dann, wenn das Ventil in die Öffnungslage verbracht ist, danach trachtet, sich von den Dichtungsmitteln des Absperrkörpers abzulösen, sowie ein zweites elastisches Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit, das, einige Grad vor der Lage des mechanischen Schließens des Ventiles, wenn sich die Dichtung in Berührung mit dem Absperrkörper befindet, mittels des Schiebers unter Spannung gesetzt wird und einen gesteuerten Druck gegen diese Dichtung ausübt, die den Absperrkörper berührt.
Die so erzeugte Vorrichtung gestattet es, in einem Mindestmaß von Volumen und mit einer beträchtlichen Massenersparnis, eine Dichtungs-Schließkraft zu erzeugen, die beträchtlich ist und deren Wert leicht dadurch reguliert werden kann, daß man die Relativlagen von Schieber und Dichtungsmitteln auf der Höhe ihrer festen Verbindung beeinflußt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weisen die Dichtungsmittel einen Dichtungsträger auf, der die ringförmige Dichtung aufnimmt und mit dem Ventilgehäuse durch das erste elastische Element mit geringer Steifigkeit verbunden ist, dessen Wirkung in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen danach trachtet, die Dichtung vom Absperrkörper abzutrennen, und das gleichzeitig die Abdichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Ventilgehäuse sicherstellt.
Vorteilhafterweise ist das zweite elastische Element mit hoher Steifigkeit in den Schieber integriert. In diesem Fall kann der Schieber einen ersten, axial durch zwei elastische Arme mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit verlängerten Ring aufweisen, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits des Kükens angeordnet sind und von denen die freien Enden in Haken enden, wobei die inneren Flächen dieser Haken dazu bestimmt sind, mit dem hinteren Ende des Dichtungsträgers zusammen zuwirken.
In typischer Weise ist der Dichtungsträger mit Kerben versehen, die dazu bestimmt sind, mit den Haken zusammenzuwirken, um eine bajonettartige Montage zu bilden, die dazu bestimmt ist, die Einwirkung des Schiebers auf den Dichtungsträger zu gestatten.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Schieber einen ersten, axial durch zwei elastische Arme mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit verlängerten Ring aufweisen, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits des Kükens angeordnet sind und deren freie Enden mit einem zweiten Ring verbunden sind, der einen mit Gewinde versehenen Innenteil aufweist, der dazu bestimmt ist, mit einem mit Außengewinde versehenen Abschnitt des Dichtungsträgers zusammenzuwirken.
Die elastischen Arme des Schiebers können Schlitze aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zur Achse einer Welle zum Drehantrieb des kugeligen Absperrkörpers erstrekken und wechselweise an der Seite der unteren und oberen Kante der Arme einmünden.
Als Variante können die elastischen Arme des Schiebers Wellungen in Form einer Gaufrage aufweisen.
Die Zuordnung der Dichtungsmittel zum Schieber kann durch eine feste Verbindung oder einfache Berührung erfolgen, und der Einsatz elastischer Elemente mit unterschiedlicher Steifigkeit verhindert das Zurückgreifen auf herkömmliche elastische Mittel, die stromaufwärts und stromabwärts vom Absperrkörper angeordnet sind, und gestattet somit die Herstellung kompakterer Ventile.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weisen die Dichtungsmittel einen Dichtungsträger auf, der die ringförmige Dichtung aufnimmt und mit dem Ventilgehäuse durch das erste elastische Element mit geringer Steifigkeit verbunden ist, wobei das zweite elastische Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit von einer Schraubenf eder gebildet ist, die zwischen dem Dichtungsträger und den Haken angeordnet ist, die an den freien Enden der beiden Arme des Schiebers ausgebildet sind, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen angeordnet sind.
Das erste elastische Element kann ein elastischer Balgen sein, dessen Wirkung in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen danach trachtet, die Dichtung vom Absperrkörper abzulösen, und der gleichzeitig die Abdichtung zwischen den Dichtungshaltern und dem Ventilgehäuse sicherstellt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weisen die Dichtungsmittel einen Dichtungsträger auf, der die ringförmige Dichtung aufnimmt und mit einem Verbindungsring durch das zweite elastische Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit verbunden ist, wobei das erste elastische Element mit geringer Steifigkeit das Dichtungsgehäuse mit diesem Verbindungsring verbindet, der dazu bestimmt ist, mit dem Schieber zusammenzuwirken.
Das zweite elastische Element kann, wenn es vorn Schieber getrennt ist, ein elastischer, in Längsrichtungen der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen zusammendrückbarer Balgen sein, oder kann auch von einem elastischen Balgen mit geringer Steifigkeit gebildet sein, auf welchem parallel eine Schraubenfeder angebracht ist, wobei die Anordnung das elastische Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit bildet. Gleichzeitig trägt der elastische Balgen dazu bei, die Abdichtung zwischen dem Dichtungsträger und dem Ventilgehäuse sicherzustellen.
Die elastischen Balgen, die mit ein und demselben Verbindungsring zusammenwirken, können von einem einstückig hergestellten Balgen gebildet sein, der zwei Elemente mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweist.
Diese Ausführungsform, die es gestattet, die beiden elastischen Elemente in ein und demselben Bauteil zu integrieren, vergrößert die Reichweite von Möglichkeiten der Regulierung, im Verstellweg und in der Kraft und gestattet somit eine bessere Optimierung der Vorrichtung entsprechend der angestrebten Dichtungsqualität.
Genauer gesagt, wenn der Absperrkörper aus seiner Öffnungslage durch Drehung einer Antriebswelle in seine Schließlage versetzt wird, gelangt mindestens ein Nocken, der fest mit diesem Absperrkörper verbunden ist, durch sein Ende in Berührung mit einer Innenfläche des Ringes des Schiebers, um diese in einer Längsrichtung zu den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen zu verstellen, das erste elastische Element auseinanderzuziehen und damit zu beginnen, die Dichtung dank der Wirkung des zweiten elastischen Elements gegen den Absperrkörper anzudrücken, während dann, wenn der Absperrkörper aus seiner Schließlage in seine Öffnungslage versetzt wird, der oder die Nocken, während sie die Berührung mit dem Ring verlieren, das Zurückziehen der Dichtung unter der Rückstellwirkung des ersten elastischen Elements in seine anfängliche hohe Lage hervorrufen.
Die Verlagerung des Schiebers kann auch durch mindestens eine Rolle erzielt werden, die auf exzentrischen Bereichen der Antriebswelle angebracht ist.
Das Ventilgehäuse kann ein Fenster aufweisen, das eben ist und senkrecht zur Achse der Drehantriebswelle des Absperrkörpers steht, um das Herausziehen des Kükens ohne Zerlegen des Ventils zu gestatten.
Diese besondere Ausbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist in dem Maße besonders vorteilhaft, in dem Arbeiten der Wartung, Inspektion oder Reparatur, insbesondere das Ersetzen von Verschleißteilen, in der vollen Öffnungslage des Ventils ausgeführt werden können, ohne daß es notwendig ist, das Ventil aus seiner Leitung auszubauen, da ja keine Berührung die Bewegung des Kükens hemmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Andere Merkmale und Vorzüge werden sich besser aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung ergeben, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, in welchen:
- Fig. 1 ein schematischer Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils in der Öffnungslage ist,
- Fig. 2 ein axialer Halbschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils in der Schließlage ist,
- Fig. 3 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform des Schiebers ist, der bei einem erfindungsgemäßen Ventil anwendbar ist,
- Fig. 3a eine Teilansicht einer Ausführungsvariante eines elastischen Elements ist, das einen Teil des Schiebers bildet, der bei einem erfindungsgemäßen Ventil anwendbar ist,
- Fig. 4 ein Schnitt längs der Ebene IV-IV der Fig. 2 ist und ein Fenster zum Herausziehen des Absperrkörpers zeigt,
- Fig. 5 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines Schiebers eines erfindungsgemäßen Ventils ist,
- Fig. 6 ein schematischer Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils mit einer zurückziehbaren Dichtung mit doppelter Elastizität ist,
- Fig. 7 sowie die Fig. 7a bis 7c Teilschnitte des Schiebers und des Balgens eines Ventils gemäß mehreren möglichen Ausführungsvarianten sind,
- Fig. 8 ein schematischer Axialschnitt eines Ventils in der Öffnungslage gemäß einer zweiten Ausführungsweise der Erfindung ist und
- Fig. 9 ein schematischer Axialschnitt eines Ventils gemäß der zweiten Ausführungsform der Fig. 8 ist, das jedoch in die Schließlage versetzt wurde.

Detailierte Beschreibung spezieller Ausführungsformen

In Fig. 1 und 2 kann eine erste Ausführungsform eines Ventils mit zurückziehbarer Dichtung mit doppelter Elastizität gemäß der Erfindung gesehen werden, das ein Ventilgehäuse 1 mit einem ersten Abschnitt 10 aufweist, der eine stromaufwärts liegende Leitung 11 bildet, und einem zweiten Abschnitt 12, der eine stromabwärts liegende Leitung 13 bildet. Ein Absperrkörper 2, der fest mit einer Antriebswelle 20 verbunden ist, weist ein kugeliges Küken 21 auf, das zwischen der genannten stromaufwärts gelegenen Leitung 10 und der stromabwärts gelegenen Leitung 13 angeordnet ist, um in einer Schließlage, die in Fig. 2 dargestellt ist, eine Unterbrechung der Verbindung zwischen der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitung sicherzustellen. Durch Drehung der Antriebswelle 20 kann das Küken 21 in eine Öffnungslage verbracht werden, in welcher eine mittige, kalibrierte Öffnung 22 eine Verbindung zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Leitung sicherstellt.
Der zweite Abschnitt 12 des Ventilgehäuses 1 bietet eine zylindrische Wand 14, die eine Abtrennung zwischen der stromabwärts gelegenen Leitung 13 und einem ringförmigen Hohlraum 15 bildet, der koaxial ist zur stromabwärts gelegenen Leitung 13 und im Ventilgehäuse 1 ausgebildet ist, worin ein Dichtungsträger 3 und ein elastischer Balgen 4 angeordnet sind, der diesen Dichtungsträger 3 mit dem Boden des Hohlraums 15 des Ventilgehäuses 1 verbindet. Der elastische Balgen 4, der danach trachtet, den Dichtungsträger 3 vom Küken 2 wegzudrücken, ist coaxial zur stromabwärts gelegenen Leitung 13 und kann in der Längsrichtung auseinandergezogen werden, bis der Dichtungsträger 3 zum Absperrkörper 2 hin versetzt ist.
Eine ringförmige Dichtung 5, die im Dichtungsträger 3 angeordnet ist, stellt zusammen mit dem elastischen Balgen 4 die Abdichtung zwischen dem Ventilgehäuse 1 und dem Absperrkörper 2 sicher, wenn er in Berührung mit dem Küken 21 steht, wie dies in der Schließlage der Fig. 2 dargestellt ist.
Die Dichtung 5 wird mittels eines Zugorgans oder Schiebers 6 in Berührung mit dem Küken 21 verbracht, der sich im ringförmigen Hohlraum 15 unter Wirkung mindestens eines Nockens 23 bewegt, der fest mit der Welle für den Antrieb 20 und für das Küken 21 verbunden ist.
Es muß vermerkt werden, daß die Rolle dieses Nockens auch in gleicher Weise von einer Rolle erfüllt werden kann, die auf exzentrischen Abschnitten der Antriebswelle angebracht ist, wie dies weiter vorne beschrieben ist.
Die Fig. 3 ist eine Perspektivansicht des Schiebers 6 und des Dichtungsträgers 3. Der Schieber 6 weist eine zylindrische Form auf und hat einen ersten Ring 60, der axial durch zwei elastische Arme 61 verlängert ist, die diametral gegenüberliegend in bezug auf das Küken 21 angeordnet sind und deren freie Enden in Haken 62 enden, die durch zurückspringende Wände gebildet sind, die senkrecht zur Achse des Ringes 60 gerichtet sind. Der Dichtungsträger 3 weist vorteilhafterweise zwei Kerben 33 auf, um das Zurückziehen des Schiebers längs der Ventilachse zu erleichtern, wobei die Kerben 33 und die Haken 62 gemeinsam eine bajonettartige Montage zwischen dem Schieber 6 und dem Dichtungsträger 3 gestatten.
Die Elastizität der Arme 61 kann durch Bildung von Schlitzen 64 erhalten werden, die sich im wesentlichen parallel zur Achse der Welle 20 erstrecken und alternierend von der Seite der oberen und unteren Kante der Arme 61 her einmünden. Indessen ist es möglich, um die Fähigkeit zur Verlängerung sowie die Kraft zu verbessern, die zur Verfügung steht, diese Elastizität durch Wellungen 64a in Form einer Gaufrage zu erhalten und diese durch spanende Bearbeitung auszuführen, wie dies in Fig. 3a dargestellt ist. In allen Fällen sind die elastischen Arme 61 vorteilhafterweise aus einem "federfähigen" Material hergestellt.
Die Führung des Schiebers 6 kann durch zwei einfache Mittel hergestellt werden. Das erste ist beispielsweise in den Fig. 1 bis 7 dargestellt und ist eine Innenführung mit großem Spiel des Dichtungsträgers 3 auf der Außenseite der stromabwärts gelegenen Leitung 13 und durch Gleiten des Ringes 60, der zu einer aufgebohrten Scheibe wird, auf der Außenseite der stromaufwärts gelegenen Leitung 11. Außerdem muß der Dichtungsträger 3 im Innendurchmesser des Schiebers 6 eingestellt werden und in Berührung der Arme 61 gelangen, oder sogar fest mit diesen Armen verbunden sein, wie dies weiter unten gezeigt werden wird.
Das zweite Mittel, das beispielsweise in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, besteht in einer Außenf ührung durch das Gleiten des Außendurchmessers des Schiebers 6, der gegebenenfalls mit Längsrillen versehen ist, im Inneren des Ventilgehäuses 1. Es muß vermerkt werden, daß in diesem Fall der Innendurchmesser des Ringes 60 größer sein kann als der Außendurchmesser der stromaufwärts gelegenen Leitung 11, wobei seine Bemessung so bestimmt ist, daß sie die Anlage des oder der Nocken 23 gestattet.
Gleichgültig, wie die in Betracht gezogene Montage auch ist, es muß ein Spiel zwischen dem Dichtungsträger 3 und der Außenseite der stromaufwärts gelegenen Leitung 13 vorgesehen sein, wenn sie vorliegt, um eine Selbstzentrierung der Dichtung 5 auf dem Küken 21 zu gestatten.
Wenn man sich erneut auf Fig. 1 bezieht, sieht man, daß in der Öffnungslage des Ventils der Nocken 23 nicht in Berührung mit dem Schieber 6 steht und sich die Dichtung 5 in der zurückgezogenen Lage befindet, infolge der Tatsache der Abwesenheit der Einwirkung dieses Schiebers 6 auf den Dichtungsträger 3 und demnach auf den elastischen Balgen 4, der sich dann in seiner Ruhelage befindet, wobei lediglich eine Innenfläche 620 der Haken 62 des Schiebers 6 auf einem ringförmigen hinteren Ende 31 des Dichtungsträgers 3 zur Auflage gelangt. Keinerlei Berührung behindert die Bewegung des Kükens 21, das dann sehr einfach von oben her oder von unter her herausgezogen werden kann, ohne daß es notwendig ist, das Ventil aus seiner Leitung auszubauen.
Fig. 4 stellt einen Schnitt längs der Achse IV-IV der Fig. 1 dar und zeigt ein Fenster 24 zum Herausziehen des Absperrkörpers 2.
Das Entnehmen des Kükens 21 wird durch das Fenster 24 bewirkt, das eben ist, senkrecht zur Achse des Kükens steht und auf dem Scheitel eines Höckers des Ventilgehäuses 1 angeordnet ist. Dieses Fenster 24 ist durch einen Deckel 240 geschlossen, der mit einem Dichtungsorgan 241 und einem Lager 242 für die Welle des Kükens 21 versehen ist. Gemäß den angewandten Ausbildungen wird dieses Fenster größer oder kleiner sein, je nachdem es sich darum handelt, allein das Küken oder auch den Schieber zu entfernen. Die Tätigkeiten der Wartung, der Inspektion oder der Reparatur können somit "an Ort und Stelle" durchgeführt werden, ohne Ausbau des Ventus, und insbesondere das Ersetzen abgenutzter Teile, wie beispielsweise der Dichtungs-Funktionselemente.
Wenn das Ventil durch Drehung der Antriebswelle 20 des Absperrkörpers 2 in die Schließlage versetzt wurde, dann wird der Nocken 23, der fest mit diesem Absperrkörper verbunden ist, ebenfalls zur Drehung angetrieben, und sein Ende 230 gelangt dann auf der Innenfläche 600 des ersten Ringes 60 des Schiebers 6 zur Anlage. Unter der Wirkung dieses Nockens 23 tritt der Schieber 6 in Wirkung, d.h. er wird in Längsrichtung von stromabwärts nach stromaufwärts versetzt und nimmt bei seiner Versetzung den Dichtungsträger 3 und somit die Dichtung 5 mit, die sich so an das Küken 21 annähert.
Die Einstellung des Bewegungsweges wird so bestimmt, daß die Berührung zwischen der Dichtung und dem Küken einige Grad vor Erreichen der mechanischen Schließlage wirksam wird, wobei diese letzten Grade der Drehung dann das Auseinanderziehen der elastischen Arme 61 des Schiebers 6 hervorrufen. Es kann vermerkt werden, daß die Kraft, die durch diesen Schieber 6 auf die Dichtung 5 aufgebracht wird, durch die Zwischenlage einer Beilage mit bestimmter Dicke entweder zwischen den Schieber 6 und dem Ende des Nockens 23 oder zwischen diesen Schieber 6 und dem Dichtungsträger 3 auf der Höhe seines hinteren Endes 31 eingestellt werden kann. Die Notwendigkeit, in herkömmlichen Ventilen auf elastische Mittel zurückzugreifen, die stromaufwärts und stromabwärts angeordnet sind, ist ausgeräumt, was eine bessere Kompaktheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit sich bringt, d.h. gleichzeitig eine geringere Masse und einen geringeren Raumbedarf.
Die Fig. 5 stellt eine Ausführungsvariante des Schiebers 6 dar. In dieser Ausführungsform ist die Verbindung zwischen dem Verbindungsträger 3 und diesem Schieber 6 fest und durch eine Schraubverbindung ausgeführt. Es muß vermerkt werden, daß es auch möglich ist, diese feste Verbindung durch eine Bajonettverbindung oder ganz einfach durch eine Schweißverbindung herzustellen. Die Gewindeverbindung bietet jedoch den Vorteil, eine Feineinstellung der Rückwärtsbewegung der Dichtung in der Öffnungslage sowie eine Einstellung der Berührungskraft in der Schließlage zu gestatten. Im Rahmen dieser Verbindung ist der Dichtungsträger 3 mit einem ersten Gewinde 32 versehen, das mit einem zweiten Gewinde 65 des Schiebers 6 zusammenwirkt. Dieses zweite Gewinde 65 ist im Inneren des zweiten Ringes 66 angeordnet, das auf das freie Ende der elastischen Arme 61 aufgesetzt ist und sich parallel und konzentrisch zum ersten Ring mit demselben Durchmesser 60 befindet (wobei die Haken 62 weggelassen sind).
Der Ein- oder Ausbau des Absperrkörpers 2 und des Schiebers 6 im Ventilkörper 1 können auf mehrerlei Art durchgeführt werden. So kann man längs der Achse einwirken, indem man den stromabwärts gelegenen Teil des Ventils sowie den Absperrkörper entnimmt und dann hierin den Schieber 6 und das Küken 21 einführt oder hieraus herauszieht, wobei dieses letztgenannte im Schieber eingeschlossen bleibt. Man kann auch senkrecht zur Achse des Ventils durch Einführen des Schiebers und des Kükens einwirken, wobei das Ventilgehäuse 1 dann große Austrittsmöglichkeiten besitzen muß, wie das Fenster 24, das vorher beschrieben ist. Um das Küken 21 in den Schieber 6 senkrecht zur Achse des Ventils einzuführen, ist es notwendig, daß der Innendurchmesser des Schiebers größer ist als der Außendurchmesser des Kükens, und zwar um einen Wert, der der Breite der Arme 61 Rechnung trägt, während es im Fall des Einführens des Kükens 21 in den Schieber 6 längs der Achse des Ventils notwendig ist, daß die Innendurchmesser der Ringe größer sind als der Außendurchmesser des Kükens.
Die Wirkungsweise des Schiebers 6 in dieser Ausführungsvariante wird in Anbetracht der Fig. 6 beschrieben, die ein schematischer Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils in einer geschlossenen oder gewissermaßen geschlossenen Lage ist. Zwei Nocken 23, die beiderseits des Kükens 21 angeordnet sind und mit diesen fest verbunden sind, befinden sich durch ihr Ende 230 in Anlage gegen die Innenfläche 600 des ersten Ringes 60 des Schiebers 6, wobei die Dichtung 5 in Berührung mit dem Küken 21 steht. Wenn das Ventil durch Drehung der Antriebswelle 20 in die Öffnungslage versetzt wird, dann verläßt das Ende 230 des Nockens 23 die Berührung mit der Innenfläche 600 des ersten Ringes 60. Unter Wirkung der Energie, die durch den Balgen 4 gespeichert ist, wird der Dichtungsträger 3 in Längsrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts versetzt, wobei er durch die Gewindeverbindung 32,65 den Schieber 6 mitnimmt. Die Dichtung 5 wird aus dem Eingriff mit dem Küken 21 gelöst und der Balgen 4 gelangt in einer zurückgezogenen Lage zur Ruhe.
Die Fig. 7 stellt noch eine andere Ausführungsvariante des Schiebers 6 dar, dessen mittiger, elastischer Abschnitt auf die Höhe des Balgens 4 übertragen ist, der sich jetzt aus zwei elastischen Elementen 40 und 41 mit unterschiedlicher Steifigkeit zusammensetzt, wobei der Schieber 6 nun steif ist. Wie bei den vorausgehenden Ausführungsformen ist der Balgen 4 koaxial zur stromabwärts gelegenen Leitung 13 (nicht dargestellt) und verbindet den Dichtungsträger 3 mit dem Boden des ringförmigen Hohlraums 15 des Ventilgehäuses 1. Der Balgen 4 weist ein erstes elastisches Element 40 mit geringer Steifigkeit auf, das den Boden des Hohlraums 15 mit einem Verbindungsring 42 verbindet, welcher durch ein zweites elastisches Element 41 mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit mit dem Dichtungsträger 3 verbunden ist. Die Verbindung mit dem Schieber 6 ist jetzt auf Höhe des Ringes 42 durchgeführt und kann wie vorausgehend durch eine Gewindeverbindung, eine Schweißverbindung, eine Bajonettverbindung, oder gegebenenfalls, wie in Fig. 7 dargestellt, durch einfache Berührung durchgeführt werden.
In diesem letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, daß der Ring 42 mindestens zwei Kerben aufweist, um den Durchtritt der Haken 62 des Schiebers 6 zu gestatten und so die Montage dieses Schiebers längs der Achse des Ventils zu vereinfachen.
In der Öffnungslage des Ventils befinden sich die beiden elastischen Elemente 40 und 41 in der zurückgezogenen Ruhelage, und die Dichtung 5 steht nicht in Berührung mit dem Küken 21. In der Praxis kann dies beispielsweise einem Abstand von 1mm für einen Durchtrittsdurchmesser von 25mm entsprechen. Wenn das Ventil durch Drehung der Antriebswelle 20 in die Ruhelage versetzt wird, dann gelangen die Nokken 23 zur Anlage auf dem Schieber 6 und rufen dessen Verlagerung längs der Achse des Ventils in der Richtung stromabwärts-stromaufwärts hervor. In Wechselwirkung verlängert sich durch die starre Verbindung des Schiebers 6 mit dem Ring 42 das elastische Element 40 und nähert die Dichtung 5 an das Küken 21 an. Es muß vermerkt werden, daß während dieser ersten Phase das zweite elastische Element 41 nicht aktiv ist, und daß, wie vorangehend vermerkt, die Regulierung des Bewegungsweges so bestimmt ist, daß die Berührung zwischen der Dichtung und dem Küken einige Grad vor Erreichen der mechanischen Schließlage wirksam wird. Mit diesem Berührungsaugenblick beginnend wird das zweite elastische Element 41 wirksam und wird unter der Zugwirkung des Schiebers 6 zusammengedrückt
Während des Öffnens des Ventus setzt die Drehung der Nocken 23 den Schieber 6 frei, der der Wirkung der Energie ausgesetzt wird, die durch das erste elastische Element 40 gespeichert ist, welches seine anfängliche Rückzugslage wieder einnimmt und die Dichtung 5 vom Küken 21 abspreizt. Es kann vermerkt werden, daß dieser Vorgang nicht augenblicklich ist, da während der ersten Winkelgrade das zweite elastische Element 41, das seine Anfangslage wieder einnimmt, sich ausdehnt, was ein kurzes Beibehalten dieser Berührung gestattet.
Die Fig. 7a zeigt eine Ausführungsvariante des Balgens 4 der Fig. 7, in welcher zwei Balgen 40 und 43 eine identische Steifigkeit mit geringem Wert darbieten, während das zweite elastische Element mit hoher Steifigkeit durch die Paralleischaltung einer Schraubenfeder 44 auf dem elastischen Balgen 43 erzielt wird, der den Dichtungsträger 3 mit dem Verbindungsring 42 verbindet. Die Schraubenfeder 44 kann, wie in Fig. 7a dargestellt, an der Außenseite des Balgens 43 angeordnet werden, könnte aber ebenso gut an der Innenseite dieses Balgens 43 angeordnet sein. In diesen beiden Fällen muß man Bereiche der Zentrierung für die Feder auf dem Dichtungsträger 3 und dem Ring 42 vorsehen, und damit die Anordnung an Ort und Stelle verbleibt, ist es notwendig, daß der Balgen 43 in der Ruhelage auf den Dichtungsträger 3 eine Zugwirkung ausübt. In gleicher Weise könnten mehrere Federn (mindestens drei) zwischen dem Dichtungsträger und dem Verbindungsring am Umfang dieser Elemente angeordnet sein, die auf Zähnen ruhen, die in fester Verbindung mit diesen Elementen ausgebildet sind.
Die Fig. 7b zeigt eine andere Ausführungsvariante des elastischen Balgens 4 der Fig. 7, der in Form eines einstückigen, spanend bearbeiteten Aufbaus ausgebildet ist, der die beiden Balgen mit schwacher Steifigkeit 40 und hoher Steifigkeit 41, den Verbindungsring 42 und gegebenenfalls den Dichtungsträger 3 aufweist. Diese Ausführungsform, die es gestattet, diese beiden unterschiedlichen Steifigkeiten in ein und demselben Element 45 zu integrieren, erweitert die Möglichkeiten der Regulierung in der Versetzung und in der Kraft gemäß der Erfindung und gestattet entsprechend den Bedürfnissen eine beste Optimierung der Wirkung des Ventils.
Fig. 7c zeigt eine noch andere Ausführungsvariante, in welcher der Verbindungsring 42 weggelassen ist, wobei demnach die Haken 62 unmittelbar auf die Schraubenfeder 44 einwirken, die auch auf dem Dichtungsträger 3 aufsitzt, der mit dem Ventilgehäuse 1 durch die Feder mit schwacher Steifigkeit 40 verbunden ist. Zur Montage der Schraubenfeder kann ein die Haken tragender Ring, der in den Schieber 6 eingeschraubt ist, oder auch ein abnehmbarer äußerer Ring, der auf den Dichtungsträger 3 aufgeschraubt ist, einfach eingesetzt werden. Die geschraubten Verbindungen gestatten die Regulierung der Spannung der Feder 44.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine andere Ausführungsform des Ventus mit zurückziehbarer Dichtung gemäß der Erfindung, worin der Nocken 23 durch eine Rolle 25 ersetzt ist, die auf einem exzentrischen Ausleger 26 der Antriebswelle 20 angebracht ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist identisch mit der Nockenvorrichtung, wobei die Reibung des Endes 230 des Nockens 23 auf der Innenfläche 600 des Schiebers 6 ersetzt ist durch das Abrollen der Rolle 25 auf dieser selben Fläche. Es kann vermerkt werden, daß, wie bereits vorangehend angedeutet, die Führung des Schiebers dort von außen her erzielt ist.
Es ist ersichtlich, daß dieser Aufbau des Ventils mit Rollensteuerung nicht für diese Ausführungsform spezifisch ist und ebensogut zu den verschiedenen, voranstehend beschriebenen Ausführungsformen passen könnte.
In gleicher Weise können die verschiedenen Ausführungsvarianten des ersten und zweiten elastischen Elements in dieser Ausführungsform der Fig. 8 und 9 eingesetzt werden.
Das Ventil mit zurückziehbarer Dichtung mit doppelter Elastizität gemäß der Erfindung ist besonders zu einer Regulierfunktion in dem Maße geeignet, in dem in der Öffnungslage keine Nebenkraft auf den Absperrkörper oder die Steuerstange des Absperrkörpers ausgeübt wird. Es ist somit möglich, die Lage des Absperrkörpers mit einem verringerten Drehmoment und einer großen Genauigkeit ohne Abnutzung von Dichtungen einzustellen.
Die vorangehende Beschreibung wurde unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 durchgeführt, in welcher man der Klarheit der Erläuterungen halber die stromaufwärts liegende Leitung 11 und die stromabwärtsliegende Leitung 13 definiert hat und die Dichtung 5 auf der stromabwärts gelegenen Seite in Bezug auf den kugeligen Absperrkörper 21 angeordnet ist. Die Erfindung wendet sich indessen in gleicher Weise auch auf solche Ventile wie jene, die in den Fig. 1 bis 9 dargestellt sind, für welche die Strömungsmittel-Strömungsrichtung umgekehrt ist, d.h. bei denen die Leitungen 11 bis 13 eine stromabwärts bzw. stromaufwärts gelegene Leitung darstellen und die Dichtung 5 dann auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Bezug auf den kugeligen Absperrkörper 21 gelegen ist.

Claims

1. Ventil mit zurückzieharer Dichtung, mit:

-einem Ventilgehäuse (1), das einen stromaufwärtsgelegenen Leitungsabschnitt (11) und einen stromabwärtsgelegenen Leitungsabschnitt (13) bildet,

-einem kugeligen Absperrkörper (2), der mit einer Antriebswelle (20) fest verbunden ist, die im Ventilgehäuse zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungsabschnitt gelagert ist, eine kalibrierte Öffnung darbietet und zwischen einer Öffnungslage und einer Schließlage verstellbar ist,

- Dichtungsmitteln (3, 4, 5), die mit dem Ventilgehäuse verbunden sind und insbesondere eine Dichtung (5) aufweisen, die in einem Dichtungsträger (3) abgebracht ist, um in der Schließlage des Absperrkörpers eine Abdichtung zwischen dem Absperrkörper und dem Ventilgehäuse sicherzustellen,

-einem Schieber (6), der im Ventilgehäuse angebracht ist, um diese Dichtungsmittel aus einer zurückgezogenen Lage, die auch die Ruhelage ist, in welcher sie vom kugeligen Absperrkörper entfernt sind, in eine Berührungslage zu überführen, in welcher die Dichtung gegen den Absperrkörper angedrückt ist, und

-einem Nocken (23, 25, 26), der fest mit dem Absperrkörper verbunden ist und zusammen mit diesen zur Drehung angetrieben ist, um den Schieber zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß

- die genannten Dichtungsmittel ein erstes elastisches Element mit geringer Steifigkeit (4, 40) aufweisen, das, wenn das Ventil in die Öffnungslage verbracht ist, danach trachtet, die Dichtung vom Schließkörper gesondert zu halten, und

- der Schieber ein zweites, elastisches Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit (61, 41, 44) aufweist, welches um einige Grad vor der mechanischen Schließung des Ventils unter Spannung gesetzt ist, wenn die Dichtung in Berührung mit dem Schließkörper gelangt, um einen kontrollierten Druck auf diese Dichtung auszuüben, die sich in Berührung mit dem Schließkörper befindet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber einen ersten Ring (60) aufweist, der axial durch zwei elastische Arme (61) mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit verlängert ist, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits des Schließkörpers angeordnet sind und deren freie Enden in Haken (62) enden, wobei die Innenflächen (620) dieser Haken (62) dazu bestimmt sind, mit dem hinteren Ende (31) des Dichtungsträges (3) zusammenzuwirken, der mit dem Ventilgehäuse (1) durch das erste elastische Element (40) verbunden ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (3) mit Kerben (33) versehen ist, die dazu bestimmt sind, mit den Haken (62) der elastischen Arme (61) zusammenzuwirken, um eine Bajonettmontage zu bilden, die eine feste Verbindung zwischen dem Schieber und den Dichtungsmitteln herstellt.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber einen ersten Ring (60) aufweist, der axial durch zwei elastische Arme (61) mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit verlängert ist, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits des Absperrteiles angeordnet sind und deren freie Enden mit einem zweiten Ring (66) verbunden sind, der einen vorteilhafterweise mit einem Gewinde versehenen Innenteil (65) aufweist, der dazu bestimmt ist, mit einem Außenteil (32) des Dichtungsträgers (3) zusammenzuwirken, wobei der Dichtungsträger mit dem Ventilgehäuse (1) durch das erste elastische Element (40) verbunden ist.

5. Ventil nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Arme (61) Schlitze (64) aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zur Achse der Drehantriebswelle (20) des kugeligen Absperrkörpers (2) erstrecken und wechselweise von der Seite der oberen und unteren Kante der Arme (61) einmünden.

6. Ventil nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Arme (61) Wellungen (64a) in Form einer Gaufrage aufweisen.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber einen ersten Ring (60) aufweist, der axial durch zwei Arme (61) verlängert ist, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits der Absperrkörpers angeordnet sind, und deren freie Enden in Haken (62) enden, die auf das erste Ende einer Schraubenfeder (44) einwirken, die ein elastisches Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit bildet und deren anderes Ende auf dem Dichtungsträger (3) ruht, wobei der Dichtungsträger mit dem Ventilgehäuse (1) durch das erste elastische Element mit geringer Steifigkeit (40) verbunden ist.

8. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber einen ersten Ring (60) aufweist, der axial durch zwei Arme (61) verlängert ist, die in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen beiderseits des Absperrkörpers angeordnet sind und deren freie Enden in Haken (62) enden, die auf einen Verbindungsring (42) einwirken, der mit dem Dichtungsträger (3) durch ein elastisches Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit (41) verbunden ist, wobei dieser Verbindungsring außerdem mit dem Ventilgehäuse (1) durch das erste elastische Element mit geringer Steifigkeit (40) verbunden ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit ein elastischer Balgen (41) ist, der in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen (11, 13) zusammendrückbar ist.

10. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Element mit verhältinsimäßig hoher Steifigkeit von einem elastischen Balgen mit geringer Steifigkeit (43) gebildet ist, auf dem parallel eine Schraubenfeder (44) angebracht ist.

11. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite elastische Element von einem einstückigen Balgen (45) gebildet sind, der zwei Elemente mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweist, die beiderseits eines mittleren Ringes angeordnet sind, der den Verbindungsring (42) bildet, wobei das Element mit verhältnismäßig hoher Steifigkeit am Dichtungsträger (3) und das Element mit verhältnismäßig niedriger Steifigkeit am Ventilgehäuse (1) befestigt ist.

12. Ventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Absperrkörper (2) durch Drehung der Antriebswelle (20) aus seiner Öffnungslage in seine Schließlage versetzt wird, der oder die Nocken (23), der bzw. die mit diesem Absperrkörper fest verbunden ist bzw. sind, durch ein Ende (230) mit einer inneren Fläche (600) des Ringes (60) in Berührung gelangt bzw. gelangen, um diesen in Längsrichtung der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Leitungen (11, 13) zu versetzen, das erste elastische Element (4; 40) auseinanderzuziehen und dank der Wirkung des zweiten elastischen Elements (61, 41) zum Andrücken der Dichtung (5) gegen den Absperrkörper (2) zu gelangen, während dann, wenn der Absperrkörper (2) aus seiner Schließlage in seine Öffnungslage versetzt wird, der oder die Nocken (23), während er bzw. sie die Berührung mit dem Ring (60) verliert bzw. verlieren, das Zurückziehen der Dichtung (5) vom Absperrkörper (2) unter der Wirkung der Rückkehr des ersten elastischen Elements (4; 40) in seine anfängliche Ruhelage hervorruft bzw. hervorrufen.

13. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken mindestens eine Rolle (25) aufweist, die auf exzentrischen Bereichen (26) der Antriebswelle (20) angebracht ist.

14. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) ein ebenes und zur Achse der Drehantriebswelle (20) des Absperrkörpers (2) senkrechtstehendes Fenster (24) aufweist, um das Herausziehen des Kükens (21) des Absperrkörpers ohne Ausbau des Ventils zu gestatten.