WO2013104588A1 - Mehrwegeventil, insbesondere probenentnahmeventil - Google Patents

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Heribert Müller
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Definitions

  • Multi-way valve in particular sampling valve
  • the invention relates to a multi-way valve, in particular sampling valve having an inlet, an outlet and an intake outlet fed from the inlet, which can be shut off via a valve.
  • Such a valve is known for example from DE 20 2007 006 417 U1. With this valve, a sample can be taken from a vapor stream, wherein the vapor sample is cooled in a condensation chamber, so that the condensate can be removed from the valve.
  • the sampling valve is a block construction, which means that the inlet port, the outlet port and the port of the discharge outlet and the valve seat are integrally made of a block. Although this provides significant benefits, however, the high manufacturing costs are not justified in some applications. These are based on removing 75% of the material from a block of material when making the valve. Further valves are known from US Pat. No. 5,065,980 A, EP 1 253 417 A2 and DE 20 2009 017 967 U1.
  • the invention has for its object to provide a valve, in particular a multi-way valve, with valve seat, which is made faster and cheaper and yet meets the high demands on product safety.
  • the inlet and the outlet are provided on a pipe section that the pipe section has a circular cross section and the pipe section between the inlet and outlet has an opening in the pipe wall
  • the valve has a valve body with valve seat and the valve seat and the discharge outlet are provided in a base body and the main body is inserted with its inlet leading to the valve seat in the opening of the pipe wall.
  • the embodiment of the invention therefore provides that the sampling valve or the multi-way valve not in one piece, but to produce a piece of pipe and a body.
  • the pipe section has an opening into which the base body is sealingly inserted.
  • the essential advantage is achieved that a commercially available pipe section can be used, in which only the required opening must be introduced.
  • only the base body must be made of a block, but on the one hand much easier and therefore can be handled easier, on the other hand, the material waste is greatly reduced because of this body only about 50% of material must be removed.
  • the finished T-valve body according to the invention thus also has a lower weight, since the entire tube region has no superfluous material.
  • connection of pipe section and base body by means of a weld wherein advantageously the weld can be reworked on the inside of the pipe section.
  • a high weld quality is achieved by means of the TIG process. Due to the circular tube cross-section of the main body can be positioned with its inlet in all directions on the pipe section. The sampling outlet can thus project upwards, laterally, downwards or at any angle of pipe section.
  • the valve seat leading inlet can be produced in different dimensions.
  • the opening in the pipe wall is cut out by means of a laser.
  • the main body is welded by means of a laser in the opening.
  • an orbital laser can be used.
  • the laser is preferably a movable in space laser and / or has a deflectable in space laser beam. In this way, highly precise cutting edges can be produced in the pipe section, so that the base body can be used accurately.
  • the main body has a flange on its side leading to the valve and the inlet side.
  • this flange has a first section which sits snugly in the opening in the tube wall. This first section replaces the part cut out of the pipe wall.
  • the flange has a surrounding the first portion, this radially projecting edge, which rests on the outside of the pipe wall.
  • This flange ensures that the main body is placed on the one hand exactly on the pipe section and on the other hand dives exactly to the desired level in the pipe wall.
  • the orientation of the base body on the pipe section can be determined by the shape of the flange. It is thereby precluded that the pipe section is welded incorrectly positioned on the base body.
  • the thickness of the first section corresponds in a preferred manner to the thickness of the pipe wall, it is ensured that the inside of the pipe wall is exactly aligned with the surface of the first section inserted into the pipe section. Negative influences on the flow are thereby avoided.
  • the flange has the advantage that the laser for welding the base body with the pipe piece can be moved closer to the base body, so that the projection of the edge over the opening in the pipe section can be smaller.
  • the base body on its side facing the pipe piece has a circular shape adapted to the inlet bearing surface, the body can be seen in the circumferential direction at any point on the pipe piece and nestles optimally without the main body tangentially projecting from the pipe section Has sections that are easily polluted or contaminated and difficult to keep clean.
  • Figure 1 is a perspective view of a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is a side view in the direction of arrow II of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a cross section III-III according to FIG. 2;
  • FIG. 1 shows a multi-way valve, generally designated 10, which is designed as a sampling valve 12.
  • This has a pipe section 14 and a base body 16, which are interconnected.
  • the pipe section 14 has an inlet 18 and an outlet 20 and is formed in its cross-section circular and thin-walled.
  • the base body 16 is provided with a removal outlet 22, which opens out of a first valve chamber 24 of a valve body 26.
  • This valve body 26 also has a second valve chamber 28, which opens into the interior of the pipe section 14 via a valve inlet 30.
  • a valve web 32 Between the two valve chambers 24 and 28 is a valve web 32, on which a membrane for shutting off the valve and separating the two valve chambers 24 and 28 is pressed.
  • the base body 16 is surrounded by a flange 34 which has a first portion 36 whose thickness corresponds to the thickness of the pipe wall 38.
  • This first section 36 is radially surmounted by an edge 40 which rests on the outside of the pipe wall 38.
  • the immersion depth of the flange 34 is limited in an opening 42 in the pipe wall 38.
  • the first portion 36 of the flange 34 is dimensioned such that it sits gap-free in the opening 42, so that the base body 16 can be welded by means of a laser with the pipe section 14.
  • the weld can then be machined by engaging the inside of the tube on the inside of the tube wall 38, in particular electrolytically polished.
  • the opening 42 is also produced by means of a laser, wherein in the same clamping after production of the opening 42, the welding of the base body 16 with the pipe section 14 can take place. Since the cutting out of the opening 42 and the welding is carried out by means of a laser, relatively little heat is introduced into the components. In addition, since no re-tension of the pipe section 14 is required, there are no Umspannpers, and the welding can be done much more precise.
  • the easy accessibility of the weld through the pipe section 14 not only has the advantage that the weld can be processed on the inside, especially ground and polished, but also that a slight check of the weld can be done, that this can be X-rayed, for example.
  • the flange 34 has the significant advantage that you can zoom much closer to the base 16 with the laser, so that the supernatants can be made smaller.
  • FIG. 4 shows various embodiments and embodiments of the invention.
  • a plurality of pipe sections 14 are set to each other for illustrative purposes and these pipe sections 14 differently equipped with partly different valve bodies 26.
  • the valve bodies 26 may be arranged on the pipe sections 14 such that their extraction outlet 22 always protrude radially to the axis of the pipe sections, but in different radial directions.
  • the sampling valve 12 can be adapted exactly to the required needs, e.g. with regard to the routing, the quantities to be withdrawn, the type of valve, etc., adapted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil insbesondere Probenentnahmeventil mit einem Einlass, einem Auslass und einem vom Einlass gespeisten Entnahmeauslass, welcher über ein Ventil absperrbar ist, wobei der Einlass und der Auslass an einem Rohrstück vorgesehen sind, dass das Rohrstück zwischen Einlass und Auslass eine Öffnung in der Rohrwandung aufweist, dass der Ventilsitz des Ventilkörpers und der Entnahmeauslass in einem Grundkörper vorgesehen sind, und der Grundkörper mit seinem zum Ventilsitz führenden Einlass in die Öffnung der Rohrwandung eingesetzt ist.

Description

Mehrwegeventil, insbesondere Probenentnahmeventil
Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventil, insbesondere Probenentnahmeventil mit einem Einlass, einem Auslass und einem vom Einlass gespeisten Entnahmeauslass, welcher über ein Ventil absperrbar ist.
Ein derartiges Ventil ist zum Beispiel aus der DE 20 2007 006 417 U1 bekannt. Mit diesem Ventil kann aus einem Dampfstrom eine Probe entnommen werden, wobei die Dampfprobe in einer Kondensationskammer gekühlt wird, so dass dem Ventil das Kondensat entnommen werden kann. Das Probenentnahmeventil ist eine Blockkonstruktion, was bedeutet, dass der Einlassstutzen, der Auslassstutzen sowie der Stutzen des Entnahmeauslasses und der Ventilsitz einstückig aus einem Block hergestellt sind. Zwar werden hierdurch wesentliche Vorteile erzielt, jedoch rechtfertigen sich bei einigen Anwendungen nicht die hohen Herstellungskosten. Diese beruhen darauf, dass von einem Materialblock beim Herstellen des Ventils 75% des Materials entfernt werden müssen. Weitere Ventile sind aus der US 5 065 980 A, der EP 1 253 417 A2 und der DE 20 2009 017 967 U1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegeventil, mit Ventilsitz bereitzustellen, welches schneller und preiswerter hergestellt ist und dennoch die hohen Anforderungen an die Produktsicherheit erfüllt.
Dies wird bei einem Mehrwegeventil mit den Merkmalen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einlass und der Auslass an einem Rohrstück vorgesehen sind, dass das Rohrstück einen kreisrunden Querschnitt aufweist und das Rohrstück zwischen Einlass und Auslass eine Öffnung in der Rohrwandung aufweist, dass das Ventil einen Ventilkörper mit Ventilsitz aufweist und der Ventilsitz und der Entnahmeauslass in einem Grundkörper vorgesehen sind und der Grundkörper mit seinem zum Ventilsitz führenden Einlass in die Öffnung der Rohrwandung eingesetzt ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht also vor, das Probenentnahmeventil oder das Mehrwegeventil nicht einstückig, sondern aus einem Rohrstück und einem Grundkörper herzustellen. Das Rohrstück weist eine Öffnung auf, in welche der Grundkörper dichtend eingesetzt ist. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass ein handelsübliches Rohrstück verwendet werden kann, in welches lediglich die erforderliche Öffnung eingebracht werden muss. Somit muss lediglich noch der Grundkörper aus einem Block hergestellt werden, der aber einerseits wesentlich leichter ist und daher einfacher gehandhabt werden kann, andererseits der Materialabfall stark reduziert wird, da von diesem Grundkörper lediglich noch etwa 50% an Material entfernt werden müssen. Der fertiggestellte erfindungsgemäße T-Ventilkörper besitzt somit ebenfalls ein geringeres Gewicht, da der gesamte Rohrbereich kein überflüssiges Material besitzt. Die Verbindung von Rohrstück und Grundkörper erfolgt mittels einer Verschweißung, wobei vorteilhaft die Schweißnaht auf der Innenseite des Rohrstücks nachbearbeitet werden kann. Eine hohe Schweißnahtgüte wird mittels des WIG-Verfahrens erreicht. Aufgrund des kreisrunden Rohrquerschnitts kann der Grundkörper mit seinem Einlass in allen Richtungen am Rohrstück positioniert sein. Der Probeentnahmeauslass kann also nach oben, seitlich, nach unten oder in einem beliebigen Winkel von Rohrstück abragen. Außerdem sind zum Ventilsitz führende Einlass in unterschiedlichen Dimensionen herstellbar.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung in der Rohrwandung mittels eines Lasers ausgeschnitten ist. Mit Vorzug ist der Grundkörper mittels eines Lasers in die Öffnung eingeschweißt. Dabei kann ein Orbital-Laser zum Einsatz kommen. Der Laser ist vorzugsweise ein im Raum verfahrbarer Laser und/oder weist einen im Raum ablenkbaren Laserstrahl auf. Auf diese Weise können hochexakte Schnittkanten im Rohrstück erzeugt werden, so dass der Grundkörper passgenau eingesetzt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper an seiner zum Ventil führenden und den Einlass aufweisenden Seite einen Flansch auf. Dieser Flansch weist insbesondere einen ersten Abschnitt auf, der passgenau in der Öffnung in der Rohrwandung sitzt. Dieser erste Abschnitt ersetzt den aus der Rohrwandung ausgeschnittenen Teil.
Vorzugsweise weist der Flansch einen den ersten Abschnitt umgebenden, diesen radial überragenden Rand auf, der auf der Außenseite der Rohrwandung aufsitzt. Dieser Flansch gewährleistet, dass der Grundkörper einerseits exakt am Rohrstück platziert wird und andererseits exakt auf das gewünschte Maß in die Rohrwandung eintaucht. Außerdem kann durch die Form des Flansches die Ausrichtung des Grundkörpers am Rohrstück bestimmt werden. Es wird dadurch ausgeschlossen, dass das Rohrstück falsch positioniert am Grundkörper angeschweißt wird.
Dadurch, dass in bevorzugter Weise die Dicke des ersten Abschnitts der Dicke der Rohrwandung entspricht, wird gewährleistet, dass die Innenseite der Rohrwandung mit der in das Rohrstück eingesetzten Oberfläche des ersten Abschnittes exakt fluchtet. Negative Beeinflussungen der Strömung werden dadurch vermieden.
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass aufgrund der geringen Länge des Rohrstücks die Schweißnaht auf der Innenseite des Rohrs poliert, insbesondere elektrolytisch poliert werden kann. Eventuelle Schweißrückstände, Vorsprünge oder dergleichen werden entfernt.
Da der Grundkörper im Vergleich zum gesamten Mehrwegeventil eine geringe Größe aufweist, kann dieser relativ schnell und preiswert spanabhebend hergestellt oder auch feingegossen werden. Die Vorteile des einstückigen Ventilsitzes für ein Membranventil bleiben dadurch erhalten.
Der Flansch weist den Vorteil auf, dass der Laser zum Verschweißen des Grundkörpers mit dem Rohrstück näher an den Grundkörper herangefahren werden kann, so dass der Überstand des Randes über die Öffnung im Rohrstück kleiner ausfallen kann.
Dadurch, dass der Grundkörper an seiner dem Rohrstück zugewandten Seite eine der Kreisform angepasste, den Einlass aufweisende Anlagefläche besitzt, kann der Grundkörper in Umfangsrichtung gesehen an jeder beliebigen Stelle am Rohrstück befestigt werden und schmiegt sich optimal an, ohne dass der Grundkörper tangential vom Rohrstück abragende Abschnitte aufweist, die leicht verschmutzen oder kontaminieren und schwer sauber zu halten sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils II gemäß Figur 1;
Figur 3 einen Querschnitt III - III gemäß Figur 2; und
Figur 4 verschiedene Anwendungsbeispiele der Erfindung.
Die Figur 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Mehrwegeventil, welches als Probenentnahmeventil 12 ausgebildet ist. Dieses weist ein Rohrstück 14 sowie einen Grundkörper 16 auf, die miteinander verbunden sind. Das Rohrstück 14 besitzt einen Einlass 18 sowie einen Auslass 20 und ist in seinem Querschnitt kreisrund und dünnwandig ausgebildet. Der Grundkörper 16 ist mit einem Entnahmeauslass 22 versehen, welcher aus einer ersten Ventilkammer 24 eines Ventilkörpers 26 ausmündet. Dieser Ventilkörper 26 besitzt noch eine zweite Ventilkammer 28, die über einen Ventileinlass 30 ins Innere des Rohrstücks 14 einmündet. Zwischen den beiden Ventilkammern 24 und 28 befindet sich ein Ventilsteg 32, auf welchen eine Membran zum Absperren des Ventils und Trennen der beiden Ventilkammern 24 und 28 aufgedrückt wird.
In der Seitenansicht der Figur 2 ist deutlich erkennbar, dass der Grundkörper 16 von einem Flansch 34 umgeben ist, welcher einen ersten Abschnitt 36 aufweist, dessen Dicke der Dicke der Rohrwandung 38 entspricht. Dieser erste Abschnitt 36 wird von einem Rand 40 radial überragt, welcher auf der Außenseite der Rohrwandung 38 aufsitzt. Über diesen Rand 40 wird die Eintauchtiefe des Flansches 34 in eine Öffnung 42 in der Rohrwandung 38 begrenzt.
Der erste Abschnitt 36 des Flansches 34 ist derart bemessen, dass dieser spaltfrei in der Öffnung 42 sitzt, so dass der Grundkörper 16 mittels eines Lasers mit dem Rohrstück 14 verschweißt werden kann. Die Schweißnaht kann anschließend durch Eingriff ins Rohrinnere an der Innenseite der Rohrwandung 38 bearbeitet, insbesondere elektrolytisch poliert werden. Die Öffnung 42 wird ebenfalls mittels eines Lasers hergestellt, wobei in der gleichen Aufspannung nach Herstellung der Öffnung 42 die Verschweißung des Grundkörpers 16 mit dem Rohrstück 14 erfolgen kann. Da das Herausschneiden der Öffnung 42 sowie die Verschweißung mittels eines Lasers durchgeführt wird, wird relativ wenig Wärme in die Bauteile eingetragen. Da außerdem keine Umspannung des Rohrstücks 14 erforderlich ist, ergeben sich keine Umspannfehler, und die Verschweißung kann wesentlich präziser erfolgen.
Die leichte Zugänglichkeit der Schweißnaht durch das Rohrstück 14 hat nicht nur den Vorteil, dass die Schweißnaht auf der Innenseite bearbeitet, insbesondere geschliffen und poliert werden kann, sondern dass auch eine leichte Überprüfung der Schweißnaht erfolgen kann, dass diese zum Beispiel geröntgt werden kann. Der Flansch 34 besitzt den wesentlichen Vorteil, dass man mit dem Laser wesentlich näher an den Grundkörper 16 heranfahren kann, so dass die Überstände kleiner ausgeführt werden können.
Die Figur 4 zeigt diverse Anwendungs- und Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei sind mehrere Rohrstücke 14 zur Veranschaulichung aneinandergesetzt und diese Rohrstücke 14 unterschiedlich mit zum Teil unterschiedlichen Ventilkörpern 26 bestückt. Dabei ist gut erkennbar, dass die gleich großen, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rohrstücke 14 mit Ventilkörpern 26 bis 26''' bestückt werden können, die unterschiedliche Größen aufweisen. Außerdem können die Ventilkörpern 26 derart an den Rohrstücken 14 angeordnet sein, dass ihr Entnahmeauslass 22 zwar immer radial zur Achse der Rohrstücke, aber in unterschiedliche radiale Richtungen abragen. Dadurch kann das Probenentnahmeventil 12 exakt an die erforderlichen Bedürfnisse, z.B. hinsichtlich der Leitungsführung, der zu entnehmenden Mengen, der Ventilart usw., angepasst werden.

Claims (11)

  1. Mehrwegeventil (10), insbesondere Probenentnahmeventil (12), mit einem Einlass (18), einem Auslass (20) und einem vom Einlass (18) gespeisten Entnahmeauslass (22), welcher über ein Ventil absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (18) und der Auslass (20) an einem Rohrstück (14) vorgesehen sind, dass das Rohrstück (14) einen kreisrunden Querschnitt und zwischen Einlass (18) und Auslass (20) eine Öffnung (42) in der Rohrwandung (38) aufweist, dass das Ventil einen Ventilkörper (26) mit Ventilsitz aufweist und der Ventilsitz und der Entnahmeauslass (22) in einem Grundkörper (16) vorgesehen sind, und dass der Grundkörper (16) mit seinem zum Ventilsitz führenden Einlass (30) in die Öffnung (42) der Rohrwandung (38) eingesetzt ist.
  2. Mehrwegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (42) in der Rohrwandung (38) mittels eines Lasers ausgeschnitten ist.
  3. Mehrwegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) mittels eines Lasers in die Öffnung (42) eingeschweißt ist.
  4. Mehrwegeventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein im Raum verfahrbarer Laser ist und/oder einen im Raum ablenkbaren Laserstrahl aufweist.
  5. Mehrwegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) an seiner zum Ventilkörper (26) führenden und den Ventileinlass (30) aufweisenden Seite einen Flansch (34) aufweist.
  6. Mehrwegeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (34) einen ersten Abschnitt (36) aufweist, der passgenau oder spaltfrei in die Öffnung (42) in der Rohrwandung (38) sitzt.
  7. Mehrwegeventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (34) einen den ersten Abschnitt (36) umgebenden, diesen radial überragenden Rand (40) aufweist, der auf der Außenseite der Rohrwandung (38) aufsitzt.
  8. Mehrwegeventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des ersten Abschnitts (36) der Dicke der Rohrwandung (38) entspricht.
  9. Mehrwegeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht auf der Innenseite des Rohrstücks (14) bearbeitet, zum Beispiel poliert, insbesondere elektrolytisch poliert, ist.
  10. Mehrwegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) spanabhebend hergestellt oder feingegossen oder geschmiedet ist.
  11. Mehrwegeventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) an seiner dem Rohrstück (14) zugewandten Seite eine der Kreisform des Rohrstücks (14) angepasste, den Einlass (30) aufweisende Anlagefläche besitzt.
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