AT17019U1

AT17019U1 -

Info

Publication number: AT17019U1
Application number: ATGM91/2019U
Authority: AT
Inventors: Zieger Dipl Ing Andreas
Original assignee: Zieger Dipl Ing Andreas
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-02-15

Abstract

Manuell betätigtes Ventil (100) umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Zulauf (2) und einem Ablauf (5), zwischen welchen ein Strömungspfad definiert ist, einen im Strömungspfad angeordneten Ventilsitz (3), und einen Ventilkolben (200), wobei der Ventilkolben (200) ein Betätigungselement (12) mit einer Werkzeugaufnahme (21), und einen Dichtkörper (4) umfasst, und mittels Schraubbetätigung der Werkzeugaufnahme (21) zwischen einem geschlossenen Zustand, in welchem der Dichtkörper (4) an dem Ventilsitz (3) anliegt und den Strömungspfad verschließt und einem geöffneten Zustand, in welchem der Dichtkörper (4) von dem Ventilsitz (3) beabstandet, und der Strömungspfad durchgängig ist, verlagerbar ist. Das Betätigungselement (12) liegt im geschlossenen Zustand an einer innerhalb des Gehäuses (1) ausgeformten Stützfläche (7) an und drückt den Dichtkörper (4) gegen den Ventilsitz (3), wobei die Stützfläche (7) und der Ventilsitz (3) parallel zueinander, und im Wesentlichen normal auf eine Bewegungsrichtung des Ventilkolbens (200) beim Verlagern zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand ausgerichtet sind.

Description

Beschreibung

STAND DER TECHNIK

[0001] Die Erfindung betrifft ein manuelles Ventil für Gase und/oder Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Behälterventile für Druckgasbehälter zur Speicherung von gasförmigen Kraftstoffen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind u.a. mit einem elektromagnetischen Absperrventil, einer Rohrbruchsicherung, einem manuellen Absperrventil, einem manuellen Entleerventil und einem temperaturgesteuerten Sicherheitsventil (TPRD) ausgeführt, wobei das elektromagnetische Absperrventil zumindest den Entnahmepfad im bestromten Zustand Öffnet oder stromlos verschließt, die Rohrbruchsicherung den Behälterzugang bei großen Entnahmemengen wie z.B. einem Rohrabriss verschließt, das manuelle Absperrventil den Behälterzugang bei der Betankung und Entnahme verschließt, das manuelle Entleerventil den Behälterzugang für die Notentleerung öffnet und das temperaturgesteuerte Sicherheitsventil einen Behälterzugang bei hohen Temperaturen wie z.B. bei einem Feuer Öffnet.

[0003] Derartige manuelle Absperrventile sind u.a. aus EP 2 857 727 oder US 7 309 113 bekannt: EP 2 857 727 offenbart einen einteiligen Absperrkolben, wobei die Dichtfläche des Absperrkolbens beim Schließvorgang direkt gegen die Dichtfläche im Ventilgehäuse verschraubt wird. US 7 309 133 offenbart eine mehrteilige Konstruktion, wobei ein Dichtungskörper mit einer Schraubhülse kraftschlüssig auf dem Absperrkolben befestigt ist und der Dichtkörper des Absperrkolbens beim Schließvorgang direkt gegen die Dichtfläche im Ventilgehäuse verschraubt wird. Nachteil der beiden Konstruktionen ist der fehlende Schutz der Dichtflächen vor äußerer Krafteinwirkung und das Verdrehen der Dichtflächen zueinander beim Absperrvorgang.

TECHNISCHE AUFGABE

[0004] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines manuellen Ventils als Absperrventil oder als Entleerventil in einfacher Bauweise ohne Beschädigung der Dichtflächen trotz oftmaliger Betätigung.

TECHNISCHE LÖSUNG

[0005] Die Aufgabe wird durch einen mehrteiligen Ventilkolben aus Dichtkörper und Betätigungselement mit Bauteilkoppelung erreicht, wobei der Hub des Dichtkörpers beschränkt ist, indem das Betätigungselement gegen eine Stützfläche, die keine Dichtfläche ist, verschraubt wird.

AUSFÜHRUNGSFORM

[0006] Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer möglichen Ausführungsform und anhand der Zeichnungen.

[0007] Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des manuellen Ventils im geöffneten Zustand

[0008] Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des manuellen Ventils im geschlossenen Zustand

[0009] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsformen der Bauteilkopplung am Ventilkolben [0010] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ventilkolbens

[0011] Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des manuellen Ventils (100) im geöffneten Zustand in einem Ausschnitt eines Behälterventil-Gehäuses (1) samt einem Zulauf (2) zur Zufuhr des Gases aus einem Speicherbehälter, einem Ventilsitz (3) zur Abdichtung gegen den Dichtkörper (4) des Ventilkolbens (200) und einem Ablauf (5) zur Abfuhr des Gases, eine Dichtfläche (6) zur äußeren Abdichtung und Führung des Ventilkolbens (200), eine Stützfläche (7) zur Lagefixierung des Ventilkolbens (200) im geschlossenen Zustand, ein Gewinde (8) zur Lageänderung des

Ventilkolbens (200) und einen Anschlag (9) zur Lagefixierung des Ventilkolbens (200) im geöffneten Zustand. Weiters ein Ventilkolben (200) mit einem in radialer und axialer Richtung beweglichen Dichtkörper (4) samt einer Dichtfläche (10) zur Abdichtung gegen den Ventilsitz (3) im Gehäuse (1), eine Stützfläche (11) zur Abstützung am Betätigungselement (12) und ein zylindrisches und/oder konisches Koppelglied (13) als Bindeglied zum Betätigungselement (12). Weiters ein Betätigungselement (12) mit einer Stützfläche (14) zur Abstützung des Dichtkörpers (4), eine zylindrische und/ oder konische Bohrung (15) zur Aufnahme des Koppelglieds (13), einem zylindrischen Teil mit einer Nut (16) zur Aufnahme einer geeigneten Dichtung (17) zur äußeren Abdichtung des Ventilkolbens (100) gegen das Gehäuse (1), einer Anlagefläche (18) zur Lagefixierung an der Stützfläche (7) des Gehäuses (1), ein Gewinde (19) zur Lageänderung des Ventilkolbens (200) in Verbindung mit dem Gewinde (8) des Gehäuses (1), eine Stützfläche (20) zur Lagefixierung des Ventilkolbens (200) im geöffneten Zustand am Anschlag (9) und einer Werkzeugaufnahme (21) zur Aufnahme und Übertragung des zur Lageänderung oder Lagefixierung erforderlichen Drehmoments.

[0012] Im geöffneten Zustand gemäß Fig. 1 ist der Strömungspfad zwischen dem Zulauf (2) und dem Ablauf (5) frei, die Stützfläche (20) des Betätigungselements (12) liegt am Anschlag (9) an und fixiert das manuelle Ventil (100) in einer ersten Lage. Der Anschlag (9) verhindert weiters das ungewollte Herausdrehen des manuellen Ventils (100).

[0013] Im geschlossenen Zustand gemäß Fig. 2 ist der Strömungspfad zwischen dem Zulauf (2) und dem Ablauf (5) verschlossen, die Dichtfläche (10) des Dichtkörpers (4) dichtet gegen den Ventilsitz (3) des Gehäuses (1), die Anlagefläche (18) des Betätigungselements (12) liegt an der Stützfläche (7) des Gehäuses (1) an und fixiert das manuelle Ventil (100) in einer zweiten Lage. Die Hubbegrenzung durch die Stützfläche (7) verhindert das ungewollte Hineindrehen des manuellen Ventils (100) und damit eine Beschädigung des Dichtsitzes (3) des Gehäuses (1) und/oder der Dichtfläche (10) am Dichtkörper (4). Bei weiterer Erhöhung des Montagemomentes kann der Dichtkörper (4) nur unwesentlich im Gehäuse (1) verschoben werden, wodurch eine Beschädigung der Dichtflächen vermieden und eine hohe Wiederholbarkeit erreicht wird.

[0014] Durch die bevorzugten Abmessungen der Kontaktflächen und Abstände wird stets eine elastische oder nur teilweise plastische Verformung des Dichtkörpers (4) und/oder Teile des Gehäuses (1) erreicht, wodurch toleranzbedingte, thermische und druckbedingte Längenänderungen ausgeglichen werden. Durch die konstruktive Vorgabe der Verschiebewege aufgrund der Lage der Stützfläche (7) und des Anschlags (9) kann die Dichtung (17) nicht in eine für die äußere Dichtheit ungünstige Position verschoben werden.

[0015] Bevorzugt werden der Dichtsitz (3) des Gehäuses (1) und die Stützfläche (7) des Gehäuses (1) eben und parallel zueinander ausgeführt, unebene wie z.B. konische Flächen und/oder nicht zueinander parallele Flächen sind jedoch auch möglich. Bevorzugt werden die Dichtfläche (10) des Dichtkörpers (4) und die Anlagefläche (18) der Betätigung (12) eben und parallel zueinander ausgeführt, unebene wie z.B. konische Flächen und/oder nicht zueinander parallele Flächen sind jedoch auch möglich.

[0016] Durch die Beeinflussung der Reibungsverhältnisse der Stützfläche (11) des Dichtkörpers (4) und der Stützfläche (14) des Betätigungselements (12) als Kontaktflächen und der Reibung der Dichtung (17) zur Dichtfläche (6) des Gehäuses (1) wird das Mitdrehen des Dichtkörpers (4) beim Schließvorgang verhindert. Wahlweise wird die Reibung durch ein weiteres Element zwischen der Stützfläche (11) des Dichtkörpers (4) und der Stützfläche (14) des Betätigungselements (12) vermindert. Wahlweise bildet die Grundfläche der zylindrischen und/oder konischen Bohrung (15) des Betätigungselements (12) und die Stirnfläche des zylindrischen und/oder konischen Koppelglieds (13) die alleinige oder eine weitere Kontaktfläche zwischen dem Dichtkörper (4) und dem Betätigungselement (12).

[0017] Durch die Koppelung des Dichtkörpers (4) mit dem Betätigungselement (12) kann das manuelle Ventil (100) bei allen Druckverhältnissen zwischen dem Zulauf (2) und dem Ablauf (5) geöffnet werden.

[0018] Durch die Lage der Dichtung (16) am Betätigungselement (12) wird die Dichtwirkung bei einem Überdruck im Zulauf (2) verbessert. Wahlweise wird die Dichtung (16) am Dichtkörper (4) ausgeführt, wobei der Überdruck im Zulauf (2) den Dichtkörper (4) zum Betätigungselement (12) drückt und somit den Offnungsvorgang unterstützt. Wahlweise sind der Zulauf (2) und der Ablauf (5) vertauscht.

[0019] Die formschlüssige Verbindung des Dichtkörpers (4) und dem Betätigungselement (12) erfolgt im Zuge des Montagevorganges beim Schließen des manuellen Ventils (100) oder im Zuge der Vormontage durch eine Montagekraft oder durch Druckkräfte im geöffneten Zustand, indem das zylindrische und/oder konische Koppelglied (13) des Dichtkörpers (4) in der zylindrischen und/oder konischen Bohrung (14) des Betätigungselements (12) zur Aufnahme des Koppelglieds (13) plastisch verformt wird und das Koppelglied (13) des Dichtkörpers (4) nach der Umformung die Bohrung (14) des Betätigungselements (12) soweit ausfüllt, dass die beiden Bauteile bei den auftretenden Betriebskräften untrennbar verbunden sind. Der Dichtkörper (4) ist nach der Verformung im Betätigungselement (12) in axialer und radialer Richtung beweglich und dreht beim Schließvorgang nicht mit dem Betätigungselement (12) mit, wodurch der Dichtsitz (3) und/oder die Dichtfläche (10) beim Schließvorgang nicht beschädigt werden und ein radialer Toleranzausgleich zur sicheren Abdichtung ohne Beschädigung der Dichtfläche (6) des Gehäuses (1) sichergestellt ist. Wahlweise erleichtert ein vorstehender Konus in der Bohrung (15) und/oder eine Bohrung im Koppelglied (13) des Dichtkörpers (4) die plastische Verformung des Koppelglieds (13). Wahlweise ist das zylindrische und/oder konische Koppelglied (13) des Dichtkörpers (4) am Ende mit einem zylindrischen oder konischen Ansatz größeren Durchmessers ausgeführt.

[0020] Wahlweise wird die Nut (16) zur Aufnahme der Dichtung (17) im Gehäuse (1) ausgeführt. Wahlweise begrenzt eine Druckschraube als Anschlag (9) die Beweglichkeit des Ventilkolbens (200). Wahlweise wird der Ventilkolben (200) in einem Gehäuse geführt, der mit dem Gehäuse (1) verschraubt ist und gegen das Gehäuse (1) dichtet, wobei das Gehäuse wahlweise den Anschlag (9) darstellt. Wahlweise ist die Stützfläche (7) ein eingeschraubter Bauteil, ein Sicherungsoder ein Runddrahtring. Wahlweise ist der Ventilsitz (3) als separater Bauteil ausgeführt.

[0021] Fig. 3 zeigt weitere Ausführungsformen der Bauteilkopplung am Ventilkolben (200), wobei der Dichtkörper (4) und das Betätigungselement (12) durch eine Schwalbenschwanzverbindung (13b) oder eine beliebige formschlüssige Verbindung, einen Clip-Mechanismus mit außenliegenden federnden Elementen (13c) am Betätigungselement (12), einen Clip-Mechanismus mit innenliegenden federnden Elementen (13d) am Dichtkörper (4), eine nach der Montage des Dichtkörpers (4) verformte Hülse (13e) des Betätigungselements (12), eine nach der Montage des Dichtkörpers (4) verformten Hülse (13f) als eigenständiges Bauteil, eine mit dem Betätigungselement (12) verlötete Hülse (139g), eine geteilte klammerartige Hülse (13h), eine zur Montage abgefräste Nut-Feder-Verbindung (13i) am Dichtkörper (4), eine zur Montage eingeschnittene Nut-FederVerbindung (13j) am Betätigungselement (12), einen Sicherungs- oder Runddrahtring (13k), eine mit dem Betätigungselement (12) verschraubte Hülse (131) oder eine mit dem Betätigungselement (12) verschweißte Hülse (13m) formschlüssig und mit axialem und radialem Spiel verbunden werden.

[0022] Fig. 4 zeigt einen Ventilkolben (200) mit einem zylindrischen und/oder konischen Koppelglied (13a) am Betätigungselement (12) und eine zylindrische und/oder konische Bohrung (15a) am Dichtkörper (4) zur Aufnahme des Koppelglieds (13a). Wahlweise werden am Dichtkörper (4) ausgeführte Verbindungsteile (13b-13m) der Bauteilkopplung am Betätigungselement (12) und am Betätigungselement (12) ausgeführte Verbindungsteile (12b-13m) der Bauteilkopplung am Dichtkörper (4) ausgeführt.

[0023] Bevorzugt ist der Dichtkörper (4) aus einem polymeren Werkstoff und das Betätigungselement (12) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.

[0024] Wahlweise ist der Dichtkörper (4) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Wahlweise ist der Dichtkörper (4) mehrteilig aus einem metallischen Innenteil und einem polymeren Außenteil ausgeführt. Wahlweise ist der Dichtkörper (4) mehrteilig mit einer elastomeren oder polymeren Dichtung gefertigt.

Claims

Ansprüche

1. Manuell betätigtes Ventil (100) umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Zulauf (2) und einem Ablauf (5), zwischen welchen ein Strömungspfad definiert ist, einen im Strömungspfad angeordneten Ventilsitz (3), und einen Ventilkolben (200), wobei der Ventilkolben (200) ein Betätigungselement (12) mit einer Werkzeugaufnahme (21), und einen Dichtkörper (4) umfasst, und mittels Schraubbetätigung der Werkzeugaufnahme (21) zwischen einem geschlossenen Zustand, in welchem der Dichtkörper (4) an dem Ventilsitz (3) anliegt und den Strömungspfad verschließt und einem geöffneten Zustand, in welchem der Dichtkörper (4) von dem Ventilsitz (3) beabstandet, und der Strömungspfad durchgängig ist, verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) im geschlossenen Zustand an einer innerhalb des Gehäuses (1) ausgeformten Stützfläche (7) anliegt und den Dichtkörper (4) gegen den Ventilsitz (3) drückt, wobei die Stützfläche (7) und der Ventilsitz (3) parallel zueinander, und im Wesentlichen normal auf eine Bewegungsrichtung des Ventilkolbens (200) beim Verlagern zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand ausgerichtet sind.

2. Ventil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) im geöffneten Zustand innerhalb des Gehäuses (1) an einen Anschlag (9) anliegt, wobei die Stützfläche (7), der Ventilsitz (3) und der Anschlag (9) parallel zueinander ausgerichtet sind.

3. Ventil (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einteilig mit dem Ventilsitz (3), der Stützfläche (7) und einem Gewindebereich (8) zur Aufnahme des Betätigungselements (12) ausgeführt ist.

4. Ventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) eine gegenüber dem Gehäuse (1) abdichtende Dichtung (17) umfasst und/oder dass der Dichtkörper (4) eine gegenüber dem Gehäuse (1) abdichtende Dichtung (17) umfasst.

5. Ventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) eine der Stützfläche (7) gegenüberliegende Anlagefläche (18) aufweist, und die Stützfläche (7) und die Anlagefläche (18) als ebene Flächen ausgeführt sind.

6. Ventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (7) eine andere Form als der Ventilsitz (3) aufweist.

7. Ventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) ein Koppelglied (13) zur Kopplung des Dichtkörpers (4) mit dem Betätigungselement (12) aufweist.

8. Ventil (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) eine sacklochförmige Bohrung (15) mit einem in Richtung der Werkzeugaufnahme (21) ansteigendem Durchmesser aufweist, und das Koppelglied (13) dazu ausgebildet ist, sich beim Aufbringen einer Kraft auf das Koppelglied (13) innerhalb der sacklockförmigen Bohrung (15) plastisch zu verformen, und an den ansteigenden Durchmesser der sacklochförmigen Bohrung (15) zumindest teilweise anzupassen.

9. Ventil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) ein Koppelglied (13a) zur Kopplung des Dichtkörpers (4) mit dem Betätigungselement (12) aufweist.

10. Ventil (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) eine sacklochförmige Bohrung (15a) mit einem in Richtung des Ventilsitzes (3) ansteigenden Durchmesser aufweist, und das Koppelglied (13a) dazu ausgebildet ist, sich beim Aufbringen einer Kraft auf das Koppelglied (13) innerhalb der sacklockförmigen Bohrung (15a) plastisch zu verformen, und an den ansteigenden Durchmesser der sacklochförmigen Bohrung (15a) zumindest teilweise anzupassen.

11. Ventil (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine Ausnehmung zur Aufnahme des Anschlags (9) aufweist.