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Title:
FLUID FLOW CONTROL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/021243
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid flow control device (2), in particular a gas flow control valve, having the following: a body (26) with an inlet (23), an outlet (24), and a channel (5) which lies between the inlet and the outlet and through which a fluid flow can be conducted; and a valve unit (8) comprising a control body (3) and a valve seat ring (25) which is coupled to the body (26) and defines a passage that forms a sub-section of the channel (5). The control body (3) engages into the passage and can be moved along an axis (6) between an open position and a closed position in order to control the fluid flow in the passage. According to the invention, the seal system is modified so as to be simpler to assemble and ensure a damage-free operation. For this purpose, a seal system is proposed which is characterized in that the valve unit (8) is designed in at least two parts, wherein a seal element (17) is arranged between the parts (3, 18, 25) of the valve unit (8), and the valve seat ring (25) has a sealing surface (12). The seal element (17) is arranged so as to be movable against the sealing surface (12), which is arranged substantially perpendicular to the axis (6).

Inventors:
FLEMMER DANIEL (DE)
WITTMANN JOHN PATRICK (DE)
KENGETER DIETMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/067856
Publication Date:
February 09, 2017
Filing Date:
July 27, 2016
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
F16K3/24; F16B1/00; F16K1/46; F16K1/48; F16K3/26; F16K31/00; F16K47/04
Foreign References:
US20050166976A12005-08-04
US4261389A1981-04-14
US4375821A1983-03-08
DE113161C
US2657897A1953-11-03
GB884529A1961-12-13
DE3636739A11987-05-14
GB1104639A1968-02-28
EP1408265A12004-04-14
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Claims:
Patentansprüche

1 . Fluidstromregelvorrichtung (1 ), insbesondere Gasstromregelventil, die

folgendes aufweist:

- einen Körper (26) mit einem Einlass (23), einem Auslass (24) und einem dazwischen liegenden Kanal (5), durch den ein Fluidstrom leitbar ist,

- eine Ventileinheit (8), umfassend einen Regelkörper (3),

- einen Ventilsitzring (25), der mit dem Körper (26) gekoppelt ist und einen Durchgang definiert, der einen Teilabschnitt des Kanals (5) bildet,

- wobei der Regelkörper (3) in den Durchgang eingreift und zur Regelung des Fluidstroms in dem Durchgang entlang einer Achse (6) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ventileinheit (8) zumindest zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein Dich- telement (17) zwischen dem Regelkörper (3) und einem Dichtungsstützring

(18) der Ventileinheit (8) angeordnet ist und der Ventilsitzring (25) eine Abdichtfläche (12) aufweist, wobei das Dichtelement (17) derart angeordnet ist, dass dieses gegen die im Wesentlichen senkrecht zur Achse (6) angeordneten Abdichtfläche (12) bewegbar ist. 2. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ventileinheit (8) aus dem Regelkörper (3) und zumindest einem Führungsteil (7) besteht, die zylinderförmig ausgebildet sind, wobei zur Regelung des Durchflusses Durchgangsöffnungen (19) in der Zylinderwandung des Regelkörpers (3) vorgesehen sind.

3. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Teile (3, 18) der Ventileinheit (8) einen Aufnahmeraunn (16) aufweist, in den das Dichtungselement (17) derart einsetzbar ist.

4. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Aufnahmeraum (16) einen in Axialrichtung offenen Ringspalt (22) aufweist.

5. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Aufnahmeraum (16) von zumindest zwei Teilen (3, 18) der Ventileinheit (8) gebildet wird, wobei der Aufnahmeraum (16) eine Anlagefläche (1 1 ) in Axialrichtung und zwei Zentrierflächen (13) aufweist, über die das Dichtungselement (17) zumindest in der Offenstellung zentriert wird.

6. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Aufnahmeraum (16) von einem Dichtungsstützring (18) und dem Regelkörper (3) gebildet wird.

7. Fluidstromregelvorrichtung (1 ) mit Kopplungseinheit (100) zur Übertragung einer Bewegung von einer Antriebsvorrichtung (32) auf ein Betätigungselement eines Ventils (1 ), insbesondere eines Gasstromregelventils, wobei die Antriebsvorrichtung (32) mit dem Hubstangengehäuseteil (21 ) des Ventils (9) gekoppelt ist, und wobei mittels der Kopplungseinheit (100) eine Schubstange (33) der Antriebsvorrichtung (32) und eine Hubstange (4) des Ventils (1 ) miteinander koppelbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kopplungseinheit (100) eine Klemmvorrichtung (102a, b), eine erste Krone (103a), die mit der Schubstange (33) gekoppelt ist und eine zweite Krone (103b), die mit der Hubstange (4) gekoppelt ist, umfasst.

8. Ventileinsatz (2) für ein Fluidstromregelvornchtung (1 ), insbesondere

Gasstromregelventil, umfassend,

- eine Ventileinheit (8) mit einem Regelkörper (3) und einem Führungsteil (7),

- eine Hubstange (4) die mittels einer Hubvorrichtung axial bewegwegbar ist, - wobei die Hubstange (4) derart mit dem Regelkörper (3) verbunden ist, dass die Ventileinheit (2) zur Regelung des Fluidstroms , durch einen Kanal (5) der Fluidstromregelvornchtung, entlang einer Achse (6) zwischen einer Offen- und Schließstellung bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen Hubstange (4) und Regelkörper (3) ein Zwischenteil (10) vorgesehen ist, welches einen Führungsabschnitt (21 1 ) aufweist, in dem die Hubstange (4) geführt wird, und eine Anlagefläche (212) aufweist, gegenüber der der Regelkörper (3) fixiert ist, wobei ein Fixiermittel (14) derart angeordnet ist, dass dieses im Falle der Selbstlösung nicht in den Kanal (5) gelangen kann.

9. Ventileinsatz nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass als Fixiermittel eine Zentralschraube (14) vorgesehen ist, die zwei Gewindeabschnitte (214a, b) mit gegenläufigen Gewinden aufweist, wobei der erste Gewindeabschnitt (214a) in die Hubstange (4) einschraubbar ist und der zweite Gewindeabschnitt (214b) in den Regelkörper (3) einschraubbar ist und das Zwischenteil (10) dazwischen angeordnet ist.

10. Ventileinsatz nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Regelkörper (3) fluidstromseitig eine Öffnung (216) aufweist, durch die die Zentralschraube (14) mittels eines Montagewerkzeuges betätigt werden kann, wobei die Öffnung (216) kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Gewindeabschnitts (214b).

1 1 . Ventileinsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

dass die Zentralschraube (14) einen Kopfabschnitt (217) mit einer Nut (218) aufweist, der durch die Öffnung (216) im Regelkörper (3) hindurchragen kann und die Öffnungskante (219) derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut (218) umgebördelt werden kann.

12. Ventileinsatz nach Anspruch 8

dadurch gekennzeichnet,

dass das Führungsteil (7) einen Hubstangenraum (9) gegenüber dem Kanal (5) abgrenzt und eine Druckausgleichsöffnung (15) zwischen dem Regelkör- per (3) und dem Führungsteil (7) vorgesehen ist, die den Hubstangenraum

(9) mit dem Kanal (5) verbindet, wobei in der Schließstellung des Ventils der Druckausgleich gegenüber der Auslassseite (24) des Kanals (5) erfolgt.

13. Fluidstromregelvorrichtung mit einem Ventileinsatz (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 oder 12, umfassend einen Körper (26), aufweisend eine Einlassseite (23), eine Auslassseite (24) und einen dazwischen liegenden Kanal (5), durch den ein Fluidstrom leitbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein Ventilsitzring (25) vorgesehen ist, der mit dem Körper (26) gekoppelt ist und einen Durchgang definiert, der einen Teilabschnitt des Kanals (5) bil- det und in dem der Regelkörper (3) geführt ist und das ein Führungsring (27) vorgesehen ist, in dem das Führungsteil (7) geführt ist.

14. Fluidstromregelvorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen Ventilsitzring (25) und Führungsring (27) ein Abstandselement (28) angeordnet ist.

15. Kopplungsverfahren bei dem eine Antriebsvorrichtung (32) mit einem Gasstromregelventil (9) mittels einer Kopplungseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekoppelt wird, umfassend folgende Schritte: - Aufschrauben je einer Krone (103a, b) mit dem Innengewinde (107) auf die

Hubstange (4) und die Schubstange (33) ,

- Positionierung der Kronen (3a, b) durch Verdrehen in der Art, dass die

Hubstange (4) in eine gewünschte Lage bewegt wird,

- Montieren der Klemmvorrichtung (102a,b)

Description:
Fluidstromregelvorrichtung

Die Erfindung betrifft allgemein Fluidstromregelvorrichtungen, insbesondere Gasstromregelventile, bei denen es unter anderem darauf ankommt, den Volumen- ström durch das Ventil sehr exakt zu regeln und ein sicheres Schießverhalten zu gewährleisten.

Gasstromregelventile werden im Anlagenbau bzw. in Kraftwerken zur Regelung des Gasstromes eingesetzt. An die in Kraftwerken bzw. Gaskraftwerken zum Einsatz kommenden Ventile werden besondere Anforderungen in Bezug auf die Einsatzbereit- schaff gestellt. Es muss sichergestellt sein, dass kein Bauteil des Ventils versagt und insbesondere die Dichtungen nicht versagen.

In der EP 2 742 265 A1 ist ein entsprechendes Gasstromregelventil offenbart. Es umfasst eine Antriebsvorrichtung, die einerseits mit dem Körper des Ventils und andererseits mit der Ventileinheit gekoppelt ist In der EP 1 408 265 A1 wird ein entsprechender Ventilaufbau beschrieben. Mittels einer Antriebsvorrichtung, die mit der Hubstange des Ventils gekoppelt ist, kann die Ventileinheit zwischen einer Offenstellung und Schießstellung bewegt werden. Die Ventileinheit umfasst den Regelkörper mit einem Führungskörperteil, der mit der Hubstange gekoppelt ist und in den Ventilringen geführt wird. In der Schießstellung kommen radial wirkende Dichtungssysteme zum Einsatz, die den Regelkörper in zwei Bereichen abdichtet, sodass in der Schließstellung ein Durchfluss durch den Kanal des Ventils unterbrochen ist. Zur Regelung des Durchflusses wird der Regelkörper in einer Hülse mit einem Durchgangslöcherbereich in der Zylinderwandung bewegt. Die relativ große Bewegung der Dichtung entlang dieses Lochbereiches bewirkt einen erhöhten Verschleiß an den Dichtungselementen.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Fluidstromregelvorrichtung vorzuschlagen, die ein verbessertes Dichtungssystem aufweist, welches einfach zu montieren ist und einen beschädigungsfreien Betrieb gewährleistet. Weitere Aufgaben der Erfindung sind es, eine Ventileinheit vorzuschlagen, die eine einfache Montage des Ventileinsatzes in den Ventilkörper und die Koppelung mit der Antriebseinheit gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird eine Fluidstromregelvorrichtung, insbesondere ein Gasstrom- regelventil, vorgeschlagen welches im Wesentlichen wie folgt aufgebaut ist. Die Fluidstromregelvorrichtung umfasst einen Körper mit einem Einlass, einem Auslass und einem dazwischen liegenden Kanal, durch den ein Fluidstrom leitbar ist, und eine Ventileinheit, umfassend einen Regelkörper. Des Weiteren ist ein Ventilsitzring vorgesehen, der mit dem Körper gekoppelt ist und einen Durchgang definiert, der einen Teilabschnitt des Kanals bildet, wobei der Regelkörper in den Durchgang eingreift und zur Regelung des Fluidstroms in dem Durchgang entlang einer Achse zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist.

Zur Verbesserung des Dichtungssystems wird vorgeschlagen, die Ventileinheit zumindest zweiteilig auszuführen, wobei ein Dichtelement zwischen den Teilen der Ventileinheit angeordnet ist und der Ventilsitzring eine Abdichtfläche aufweist, wobei das Dichtelement derart angeordnet ist, dass dieses gegen die im Wesentlichen senkrecht zur Achse angeordneten Abdichtfläche bewegbar ist.

Bei diesem Dichtungskonzept wird die Dichtung nur in einer Richtung belastet und ist keiner Reibung bzw. Gleitreibung entlang einer Dichtfläche ausgesetzt. Weiterhin kann die Dichtung zwischen den Teilen der Ventileinheit derart geschützt eingebaut werden, dass der Fluidstrom nicht direkt auf diese einwirkt, wodurch auch Beschädigungen in Offenstellung vermieden werden.

Dabei kann die Ventileinheit aus dem Regelkörper und zumindest einem Führungsteil bestehen, die zylinderförmig ausgebildet sind, wobei zur Regelung des Durchflusses Durchgangsöffnungen in der Zylinderwandung des Regelkörpers vorgesehen sind.

In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Teile der Ventileinheit einen Aufnahmeraum aufweist, in den das Dichtungselement derart einsetzbar ist, dass bei der Montage eine Beschädigung ausgeschlossen ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Aufnahmeraum einen in Axialrichtung offenen Ringspalt aufweist. Der Ringspalt ist derart gestaltet, dass die Dichtung und Abdicht- flächen gegeneinander bringbar sind und gleichzeitig eine sichere Fixierung im Aufnahmeraum erfolgt.

Der Aufnahmeraum kann von zumindest zwei Teilen der Ventileinheit gebildet werden, wobei der Aufnahmeraum eine Anlagefläche in Axialrichtung und zwei Zentrierflächen aufweist, über die das Dichtungselement zumindest in der Offenstellung zentriert wird. Dabei kann jedes Teil eine schräg zur Anlagefläche ausgerichtete Fläche aufweisen die zusammen die Zentrierflächen bilden.

In einer bevorzugten Ausführung wird der Aufnahmeraum von einem Dichtungsstützring und dem Regelkörper gebildet, wobei weiterhin vorgesehen werden kann, dass das Führungsteil auf den Regelkörper aufgeschraubt ist und der Dichtungsstützring zwischen Regelkörper und Führungsteil geklemmt ist.

Die Abdichtfläche ist vorzugsweise eine Ringfläche, die auf einer axial umlaufenen Erhebung angeordnet ist, wobei die Erhebung zumindest in Schließstellung derart in den Aufnahmeraum hineinragt, dass das Dichtelement gegen die Abdichtfläche abdichtet. Durch diese Ausführung ist es nicht mehr notwendig, dass das Dichtelement in irgendeiner Weise aus dem Aufnahmeraum herausragt.

Das Dichtelement kann beispielsweise ein O-Ring sein wobei die Breite der Abdichtfläche kleiner ist als der Durchmesser des O-Rings.

Der Regelkörper zur Regelung des Durchflusses weist auf der Zylinderfläche Durch- gangsoffnungen auf, die derart angeordnet und/oder ausgeführt sind, dass eine gewünschte Durchlass-Charakteristik in Bezug auf die Öffnungsposition entsteht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verbindung zwischen Hubstange und Regelkörper. So ist vorgesehen, dass die Hubstange, die mittels einer Hubvorrichtung axial bewegwegbar ist, mit dem Regelkörper verbunden ist, so dass die Ventileinheit zur Regelung des Fluidstroms, durch einen Kanal der Fluidstromregelvorrichtung, entlang einer Achse zwischen einer Offen- und Schließstellung bewegbar ist.

Erfindungsgemäß wir vorgeschlagen, dass zwischen Hubstange und Regelkörper ein Zwischenteil vorgesehen ist, welches einen Führungsabschnitt aufweist, in dem die Hubstange geführt wird, und eine Anlagefläche aufweist, gegenüber der der Regelkör- per fixiert ist, wobei ein Fixiermittel derart angeordnet ist, dass dieses im Falle der Selbstlösung nicht in den Kanal und damit in den Fluidstrom gelangen kann.

So kann als Fixiermittel eine Zentralschraube vorgesehen sein, die zwei Gewindeabschnitte mit gegenläufigen Gewinden aufweist, wobei der erste Gewindeabschnitt in die Hubstange einschraubbar ist und der zweite Gewindeabschnitt in den Regelkörper einschraubbar ist, wobei das Zwischenteil zwischen Regelkörper und Hubstange angeordnet ist. Die Zentralschraube ermöglicht eine schnelle und einfache Montage in einem Arbeitsgang.

Vorteilhaft ist es, wenn der Ventilkörper fluidstromseitig eine Öffnung aufweist, durch die die Zentralschraube mittels eines Montagewerkzeuges betätigt werden kann, wobei die Öffnung kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Gewindeabschnitts, sodass die Zentralschraube zwar in den Ventilkörper eingeschraubt werden kann aber niemals durch die Öffnung ganz herausgedreht werden kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Zentralschraube einen Kopfabschnitt mit einer Nut auf- weist, der durch die Öffnung im Ventilkörper hindurchragen kann und die Öffnungskante derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut umgebördelt werden kann, sodass die Zentralschraube gegen weiteres Verdrehen gesichert ist.

Weiterhin kann zur Verdrehsicherung ein Stift vorgesehen sein, der einerseits eine Verdrehung zwischen Hubstange und Zwischenteil und andererseits zwischen Zwischenteil und Ventilkörper verhindert, wobei zur Aufnahme des Stiftes zwischen Hubstange und Zwischenteil jeweils Nuten und im Ventilkörper eine Sacklochbohrung vorgesehen ist.

In einer weiteren Variante sind als Fixiermittel Schrauben vorgesehen, wobei das Zwischenteil mit der Hubstange verschraubt ist und der Regelkörper vom Hubstangen- räum aus mit dem Zwischenteil verschraubt ist, wobei die erste Schraube von dem Regelkörper abgedeckt ist. Auch bei dieser Lösung ist sichergestellt, dass kein Bauteile in den Gasstrom geraten kann.

Das Führungsteil kann vorteilhaft derart gestaltet sein, dass dieses einen Hubstangenraum gegenüber dem Kanal abgrenzt, sodass in der Schließstellung des Ventils kein Fluid von der Einlassseite aus in den Hubstangenraum gelangen kann. Um weiterhin die Stellkräfte des Antriebs zu minimieren, kann eine Druckausgleichsöffnung zwischen dem Regelkörper und dem Führungsteil vorgesehen sein, die den Hubstangenraum mit dem Kanal verbindet. Dadurch wirkt im Hubstangenraum in der Offenstellung des Ventils der Betriebsdruck, wobei in der Schließstellung des Ventils der Druckaus- gleich gegenüber der Auslassseite des Kanals erfolgt. Die Druckausgleichsöffnung kann auch durch das Zwischenteil führen. Die Ausführung mit Druckausgleichsbohrung bedingt, dass der Hubstangenraum gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.

Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Fluidstromregelvorrichtung ist die Austauschbarkeit des Ventileinsatzes und dessen Führung. Der Ventilsitz ist mit dem Körper gekoppelt und definiert einen Durchgang, der einen Teilabschnitt des Kanals bildet und in dem der Regelkörper geführt ist. Weiterhin ist ein Führungsring vorgesehen, in dem das Führungsteil geführt ist. Der Außendurchmesser des Führungsrings ist so groß gewählt, dass der gesamte Ventileinsatz mit dem Führungsring zusammen aus dem Ventilkörper ausbaubar ist. So wird ermöglicht alle Teile mit Führungsflächen und/oder Dichtflächen und die Dichtungen sehr einfach auszutauschen.

Weiterhin kann zwischen Ventilsitzring und Führungsring ein Abstandselement angeordnet sein, wobei das Abstandselement ein Stützring mit vorzugsweise zumindest einer Aussparung ist, die einen Teilabschnitt des Kanals bildet.

Um den Stützring und den Führungsring zu fixieren, können diese mittels zumindest eines Federelementes auf den Ventilsitzring gepresst werden, wobei sich das Federelement gegen das Hubstangengehäuseteil abstützt, und wobei durch die Hubstangengehäuseteilöffnung der Ventilsitzring, der Ventileinsatz sowie Stützring und Führungsring im Körper montierbar sind. Zur Montage können einmal die Einzelteile nacheinander in dem Ventilkörper eingebaut werden oder der vormontierte Ventileinsatz kann als Ganzes in den Ventil körper eingesetzt werden.

Durch diesen einfachen Montageaufbau ist sichergestellt, dass die Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Maße in Achsrichtung der Regel körperbewegung eine untergeordnete Rolle spielen und die Verschraubung von Ventilkörper und Hubstangengehäuse keinen besonderen Anforderungen genügen muss. Des Weiteren wird eine Kopplungseinheit zur Übertragung einer Bewegung von einer Antriebsvorrichtung auf ein Betätigungselement eines Ventils, insbesondere eines Gasstromregelventils, vorgeschlagen, wobei die Antriebsvorrichtung mit dem Körper des Ventils gekoppelt ist, und wobei mittels der Kopplungseinheit eine Schubstange der Antriebsvorrichtung und eine Hubstange des Ventils miteinander koppelbar sind. Die vorgeschlagene Kopplungseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Klemmvorrichtung, eine erste Krone, die mit der Schubstange gekoppelt ist und eine zweite Krone, die mit der Hubstange gekoppelt ist, umfasst.

Vorzugsweise besteht die Klemmvorrichtung aus zwei Klemmhälften, zwischen denen die Kronen geklemmt werden können, so dass eine getrennte Montage von Kronen und Klemmverbindung möglich ist.

Um eine definierte Verbindung herstellen zu können, wird vorgeschlagen die Klemmvorrichtung und die Kronen mit kegelförmigen Klemmflächen auszuführen. Die Kegelform ermöglicht eine Zentrierung der Bewegungsachsen von Hubstange und Schubstange zueinander. Weiterhin können die Kronen eine Kontaktfläche aufweisen, wobei die Kronen derart an der Schubstange und der Hubstange montiert sind, dass die Kontaktflächen parallel zueinander und senkrecht zur Bewegungsachse ausgerichtet sind.

In einer bevorzugten Ausführung weisen die Kronen ein Innengewinde und einen Schlüsselflächenbereich auf. Das Innengewinde der Kronen ist jeweils an das An- schraubgewinde von Schubstange und Hubstange angepasst.

Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Krone derart gestaltet ist, dass der Schlüsselflächenbereich der Krone in Axialrichtung des Innengewindes aus der Klemmvorrichtung herausragt. So ist es möglich, zumindest eine Krone auch bei vormontierter Klemmvorrichtung leicht zu verdrehen und so die Schließkraft auf die Dichtung des Ventils zu verändern.

Zwischen den Kontaktflächen kann weiterhin ein Sensor positioniert sein. Dies kann vorzugsweise ein Kraftsensor sein, mittels dem die Schließkraft gemessen und eventuelle Fehler in der Anwendung detektiert werden.

Weiterhin kann die Kopplungseinheit einen Positionsring umfassen, der eine definierte Position gegenüber der Klemmvorrichtung aufweist. So können die Klemmhälften einen Absatzbereich aufweisen, der derart gestaltet ist, dass der Positionsring auf diesem fixiert werden kann. Die Position des Positionsrings kann beispielsweise mittels eines Sensors erfasst werden, sodass z. B die Schließstellung doppelt über- wacht wird. Bei der Montage kann der Positionsring weiterhin als Haltehilfe genutzt werden.

Weiterhin wird eine Gasstromregeleinheit vorgeschlagen, die eine Antriebsvorrichtung, ein Ventil sowie eine Kopplungseinheit umfasst.

Zur Koppelung wird folgendes Verfahren vorgeschlagen: - Aufschrauben je einer Krone, mit dem Innengewinde, auf die Hubstange und die Schubstange,

- Positionierung der Kronen zueinander in der Art, dass die Hubstange in eine gewünschte Lage bewegt wird,

- Montieren der Klemmvorrichtung . Weiterhin kann vorgesehen werden, dass bei vormontierter Klemmvorrichtung, durch Drehen zumindest einer der Kronen, diese derart bewegt wird, dass die Kontaktflächen einander berühren und die Hubstange um eine definierte Eindrücktiefe bewegt wird und/oder bis eine definierte Kraft zwischen Schubstange und Hubstange erreicht ist. Anschließend kann die Klemmvorrichtung fertigmoniert werden, also die zwei Klemmhälften so verschraubt werden, dass die Kronen zwischen diesen geklemmt werden.

Die definierte Kraft zwischen Schubstange und Hubstange ist gleichzeitig die Kraft, die letztendlich auf die Dichtung des Ventils wirkt und gleich der eingangs erwähnten Schließkraft ist. Die Eindrücktiefe ist der Weg der Federweg um den die Dichtung eingedrückt oder zusammengedrückt wird.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Fluidstromregelvorrichtung bzw. des Gasstromregelventils und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.

In diesen zeigen:

Figur 1 ein Gasstromregelventil mit Antrieb und Kupplung Figur 2 Kopplungseinheit im Detail und perspektivisch

Figur 3 ein Gasstromregelventil im Schnitt

Figur 4 Dichtungssystem im Detail

Figur 5 die Hubstangenverbindung im Detail

Figur 6 alternative Hubstangenverbindung im Detail

Figur 1 zeigt ein Ventil bzw. eine Fluidstromregelvorrichtung 1 , mit Antriebsvorrichtung 32 und Koppelelement 100 in der Übersicht. Zur Regelung des Volumenstroms umfasst das Ventil 1 eine Hubstange 4 die mit dem Regelkörper des Ventils gekoppelt ist. Der Regelkörper im Inneren des Gasregelventiles 1 ist über die Hubstange 4 axial bewegbar. Die Antriebsvorrichtung 32 ist über das Trägerteil 34 mit dem Ventil 1 gekoppelt bzw. mit diesem fest verbunden, sodass Ventil und Antrieb 32 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind.

Der Antrieb ist als Linearantrieb ausgelegt, der eine genaue Positionierung des Regelkörpers im Ventil zulässt. Das Ventil ist geschlossen, wenn der Regelkörper vollständig eingefahren ist, also die Hubstange sich in der untersten Position befindet.

In dieser Position wird eine Dichtung 17 am Regelkörper auf eine Dichtfläche gedrückt, wodurch der Gasstrom vollständig gesperrt wird. Die Kraft mit der die Dichtung auf die Dichtfläche gedrückt wird kann einmal über den Verfahrweg bzw. die Eindrücktiefe oder über die Kraft eingestellt werden. Da die Krafteinwirkung auf die Dichtung 17 nicht zu groß sein darf, ist eine genaue Einstellung der Dichtungskraft notwendig. Die nachfolgend beschriebene Kopplungseinheit ermöglicht auf sehr einfache Weise eine definierte Einstellung.

Figuren 2a, b zeigen eine erfindungsgemäße Kopplungseinheit einmal im Detail und einmal perspektivisch. In die Kronen 103a, b sind einmal die Schubstange 33 und einmal die Hubstange 4 eingeschraubt. Je nach Gewindeanschluss können hier sehr einfach Kronen 103 a, b mit unterschiedlichem Gewinde 107a, b verwendet werden.

Durch die konusförmigen Außenkonturen werden die beiden Kronen 103a, b bei der Montage mit Hilfe der Klemmstücke 102a, b zueinander zentriert und axial zusam- mengeführt. Je nachdem wie weit die Schubstange 33 und die Hubstange 4 in die Kronengewinde 107a, b eingeschraubt sind, können unterschiedliche Klemmsituationen entstehen. Sind beide Stangen 4, 33 bis maximal zu den Kontaktfläche 106 eingeschraubt, werden die Kontaktflächen 106 zusammengepresst. Im anderen Fall, wenn die Stangengewinde über die Kontaktflächen 106 hinausstehen würden, werden nur die Stirnflächen der Stangen 4, 33 zusammengepresst.

Zur Montage werden zunächst die Kronen 3a, b soweit auf die Stangen 4, 33 geschraubt, bis die Stirnflächen der Stangen 4, 33 bündig mit der Kontaktflächen 106 der Kronen 103a, b sind. Anschließend wird die Antriebsvorrichtung 32 an dem Trägerteil 34 montiert und die Schubstange 33 wird in die Schließstellung bewegt. Idealerweise berühren sich die Stirnflächen der Kronen 103a, b in dieser Stellung nicht, so dass auf die Dichtung 14 des Ventils zwischen Regelkörper und Dichtungsfläche keine Schließkraft wirkt.

Im nächsten Schritt werden die Kronen 103a, b zueinander positioniert, das heißt soweit gegeneinander geschraubt bis die Kontaktflächen 106 sich berühren. Um die Schließkraft einzustellen werden die Kronen 103a, b anschließend weiter zueinander verdreht, bis entweder die Hubstange 4 um einen vorgeschriebenen Eindrückweg gegen die Elastizität der Dichtung 17 eingedrückt ist und/oder wenn ein Kraftsensor zwischen den Kontaktflächen 106 positioniert ist, bis eine vorgeschriebene Schließkraft anliegt. Die Schlüsselflächen 108a, b an den Kronen 103a, b erleichtern dabei den Einsatz von Werkzeug.

Der Eindrückweg ist der Weg, den die Hubstange 4 zurücklegt, um eine Stauchung des Dichtrings 17, z.B. O-Rings, zu erreichen. Als Messsensor können beispielsweise Piezoelemente oder Dehnmessstreifen eingesetzt werden.

Ist die richtige Schließkraft eingestellt werden die Klemmhälften 102a, b und der Positionsring 105 montiert. Der Positionsring 105 dient im Wesentlichen dazu, eine Kontaktfläche für einen Messsensor bereitzustellen, mittels dessen die Stellung des Regelkörpers erfasst wird. Ein Absatzbereich 109 an den Klemmhälften 102a, b gewährleistet eine eindeutige Positionierung. Durch Drehen zumindest einer Krone 103a, b über die Schlüsselflächen 108 werden die Kontaktflächen 106 in Kontakt gebracht und anschließend die Hubstange 4 soweit bewegt, bis diese eine definierte Eindrücktiefe erreicht hat oder bis eine definierte Kraft zwischen Schubstange 4 und Hubstange 33 erreicht ist.

Figur 3 zeigt ein Gasstromregelventil 1 oder Fluidstromregelvorrichtung im Schnitt. Das Gasstromregelventil besteht im Wesentlichen aus einem Körper 26 in den der Ventileinsatz 2 eingesetzt ist und einem hier nicht komplett dargestellten Hubstangen- gehäuseteil 21 , durch das nur die Hubstange 4 hindurchragt, sodass diese an eine Antriebsvorrichtung 32 angekuppelt werden kann.

Der Körper 26 hat einen Einlass 23, einen Auslass 24 und einen dazwischen liegen- den Kanal 5, durch den der Fluidstrom leitbar ist. Der Durchgang, der einen Teilabschnitt des Kanals 5 bildet, wird von dem Ventilsitzring 25 gebildet. In den Durchgang greift der Regelkörper 3 ein, sodass der Fluidstrom durch den Durchgang geregelt werden kann, wenn der Ventileinsatz 8 entlang der Achse 6 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt wird. Der Ventileinsatz 2 umfasst im Wesentlichen die Ventileinheit 8, den Ventilsitzring 25, den Stützring 28 und den Führungsring 27. Durch den einfachen Aufbau können alle Teile der Ventileinheit 2 sehr einfach in dem Körper 26 des Gasstromregelventils 1 montiert werden. Ein Federelement 35 sorgt dafür, dass Führungsring 27, Stützring 28 und Ventilsitzring 25 spielfrei fixiert sind. Zur Abdichtung der Führungsteile 25, 27, 28 gegenüber dem Körper 26 bzw. Hubstangengehäuseteil 21 sind nur Dichtungen 29 im oberen Bereich des Führungsrings 27 erforderlich.

Die axial bewegbare Ventileinheit 8 umfasst im Wesentlichen den Regelkörper 3, das Führungsteil 7, ein Dichtungssystem sowie die Hubstange 4. Die Hubstange 4 ist derart mit dem Regelkörper 3 verbunden, dass die Ventileinheit 8 zur Regelung des Fluidstroms, durch den Kanal 5 des Gasstromregelventils 2, mittels der hier nicht dargestellten Hubvorrichtung entlang der Achse 6 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist. Die Verbindung von Regelkörper 3 und Hubstange 4 erfolgt über eine Zentralschraube 14, wobei zwischen Hubstange 4 und Regelkörper 3 ein Zwischenteil 10 und ein Stift 220, zu Verdrehsicherung, vorgesehen sind. Der Regelkörper 3 weist ein Bohrbild auf, das derart ausgelegt ist, dass je nach Offenstellung des Ventils der Öffnungsquerschnitt sehr genau geregelt werden kann. Dabei können die Durchgangsöffnungen 19 an die gewünschten Stömungsverhältnise angepasst werden. Sie können beispielsweise eine kreisförmige oder eine sonstige Form aufweisen. Geführt wird der Regelkörper 3 in dem Ventilsitzring 25 und das Führungsteil 7 in dem Führungsring 27.

Das Führungsteil 7 grenzt den Hubstangenraum 9 gegenüber dem Kanal 5 ab, so dass in der Schließstellung kein Fluid bzw. Gas von der Einlassseite 23 in den Hubstangenraum 9 gelangen kann. Entsprechende Dichtungssysteme, in der Figur 1 angedeutet, zwischen Führungsring 27 und Führungsteil 7 sorgen in der Schließstel- lung für die Abdichtung gegenüber der Einlassseite 23.

Um die Stellkräfte der Antriebsvorrichtung gering zu halten, ist zumindest eine Druck- ausgleichsöffnung 15 zwischen dem Regelkörper 3 und dem Führungsteil 7 vorgesehen, die den Hubstangenraum 9 mit dem Kanal 5 verbindet. Dadurch wirkt im Hubstangenraum 9 in der Offenstellung der Betriebsdruck, wobei in der Schließstel- lung des Ventils ein Druckausgleich gegenüber der Auslassseite 24 des Kanals 5 erfolgt. Nicht dargestellt ist die Abdichtung des Hubstangenraums 9 gegenüber der Umwelt im Deckelbereich des Hubstangengehäuseteils 2.

Dichtungssysteme, auf die hier nicht näher eingegangen wird, sorgen weiterhin in der Schließstellung für eine Abdichtung der Auslassseite 24 gegenüber der Einlassseite 23 des Kanals 5 und der Abdichtung des Hubstangenraums 9 gegenüber der Einlassseite 23 des Kanals 5.

Die Ventileinheit 8 ist zusammengesetzt aus dem Regelkörper 3 auf den der Dichtungsstützring 29 mit der Dichtung und anschließend das Führungsteil aufgeschraubt werden. Weiterhin ist die Hubstange 4 mit dem Regelkörper 3 verbunden. Diese Verbindung kann wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt unterschiedlich ausge- führt sein. In beiden Ausführungen wird ein Zwischenteil 10 verwendet um eine Verbindung realisieren zu können, mit der sichergestellt ist, dass im Falle der Selbstlösung keine Teile in den Fluidstrom gelangen können.

Dabei ist das Zwischenteil 10 derart aufgebaut, dass es einen Führungsabschnitt 21 1 aufweist, in dem die Hubstange 4 geführt wird, und eine Anlagefläche 212 aufweist, gegenüber der der Regelkörper 3 fixierbar ist.

In Figur 5 ist das Zwischenteil 10 als Steckbuchse mit einem Sackbohrungsabschnitt ausgeführt, der den Führungsabschnitt 21 1 für die Hubstange 4 bildet. Durch die Durchgangsbohrung in der Buchse wird eine Zentralschraube 14, mit zwei gegenläufi- gen Gewindeabschnitten 214a, b, in die Hubstange 4 eingeschraubt.

Im Regelkörper 3 ist ein Gewindesackloch mit einer Öffnung 216 vorgesehen, wobei die Öffnung 216 kleiner ist als der Durchmesser des Gewindes für den zweiten Gewindeabschnitts 214b, sodass die Zentralschraube 14 mittels eines Montagewerkzeuges durch die Öffnung 216 betätigt werden kann. In der gezeigten Ausführung weist die Zentralschraube 14 einen Kopfabschnitt 217 mit einer Nut 218 auf, der durch die Öffnung 216 im Ventilkörper 4 hindurchragt, wobei die Öffnungskante 219 derart gestaltet ist, dass diese nach erfolgter Montage in die Nut 218 am Kopfabschnitt 217 umgebördelt werden kann. So ist die Zentralschraube gegen Verdrehen und Herausfallen gesichert. Idealerweise erfolgt die Montage so, dass die Zentralschraube bei montiertem Zwischenteil erst einmal ein definiertes Stück in die Hubstange eingeschraubt wird und anschließend der Regelkörper 3 aufgesetzt und durch Anziehen der Zentralschraube 14, durch die Öffnung 216, gegen die Anlagefläche 212 verschraubt wird. Zur Verdrehsicherung ist ein Stift 220 vorgesehen, der einerseits eine Verdrehung zwischen Hubstange 4 und Zwischenteil 10 und andererseits zwischen Zwischenteil 10 und Regelkörper 3 verhindert, wobei zur Aufnahme des Stiftes 220 zwischen Hubstange 4 und Zwischenteil 10 jeweils Nuten 221 und im Regelkörper 3 eine Sacklochbohrung vorgesehen sind.

In Figur 6 ist das Zwischenteil 210 scheibenförmig ausgeführt. Bei Zusammenbau von Zwischenscheibe 210 und Regelkörper 3 wird hier die Zentralschraube 14 in einen Hohlraum zwischen den Teilen eingesetzt. Der Hohlraum ist so groß, dass die Zentralschraube 14 durch eine Öffnung im Regel körper gedreht werden kann. Der Schaft der Zentralschraube 14 ragt durch eine Öffnung im Zwischenteil 210. Die so vormontierte Einheit kann anschließend mittels der Zentralschraube 14 an die Hubstange 4 geschraubt werden.

Die Öffnung im Regelkörper 3 zur Betätigung der Zentralschraube 14 ist kleiner als deren Schrauben köpf, so dass die Zentralschraube 14 auch dann nicht in den Kanal 5 geraten kann, falls sich die Zentralschraube 14 im Betrieb lösen sollte.

Bezugszeichenliste

1 Fluidstromregel- vorrichtung

2 Ventileinsatz

3 Regel körper

4 Hubstange

5 Kanal

6 Achse

7 Führungsteil

8 Ventileinheit

9 Hubstangenraum

10 Zwischenteil

1 1 Anlagefläche

12 Abdichtfläche

13 Zentrierflächen

14 Zentralschraube

/Fixiermittel

15 Druckausgleichsöffnung

16 Aufnahmeraum

17 Dichtelement

18 Dichtungsstützring

19 Durchgangsöffnungen

21 Hubstangengehäuseteil

22 Ringspalt

23 Einlassseite

24 Auslassseite

25 Ventilsitzring

26 Ventilkörper

27 Führungsring

28 Stützring

29 Dichtung 30 Sicherungselement

31 Dichtungsbalg

32 Antriebsvorrichtung

33 Schubstange

34 Trägerteil

35 Feder

100 Koppelelement

102 a, b Klemmhälften

103 a, b Krone

104 Klemmfläche

105 Sicherungsring

106 Kontaktfläche

107 a, b Innengewinde

108 a, b Schlüsselfläche

109 Absatzbereich

210 Zwischenteil

21 1 Führungsabschnitt

212 Anlagefläche

213 Fixiermittel

214 a, b Gewindeabschnitt

216 Öffnung

217 Kopfabschnitt

218 Nut

219 Bördel kante

220 Stift

221 Nuten