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Durch Strömungsmitteldruck betätigte Regelvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine durch Strömungsmitteldruck betätigte Regelvorrichtung mit einem Gehäu- se, in dem je eine Kammer an jedem Ende eines unter dem steigenden Strömungsmitteldruck in den bei- den Kammern zwischen zwei Stellungen verschiebbaren Einsatzes vorgesehen sind, wobei eine Mittel- kammer mit den beiden andern Kammern über Durchlässe verbunden ist und ein Pendelventil besitzt, das zwischen zwei wahlweise die eine oder andere Verbindung von der Mittelkammer zu den beiden andern
Kammern unterbrechende Stellungen bewegbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung der Verschiebung eines
Ventils oder eines andern Regelmechanismus zwischen zwei wechselweise eingenommenen Stellungen zu schaffen, die auf nacheinanderfolgende momentane Einwirkung eines Strömungsmitteldruckes zuverlässig anspricht, von kompakter Konstruktion ist, ohne grossen Kostenaufwand hergestellt werden kann und die ausserdem auch eine grosse Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung und damit auch eine lange Lebensdauer besitzt.
Die Erfindung besteht darin, dass zum wechselweisen Auf- und Abbau eines Druckes in der Mittelkammer und zur wechselweisen Betätigung des Einsatzes Ventile vorgesehen und dass zur Übertragung der Bewegung des Einsatzes von der einen in die andere Lage auf das Pendelventil von einem in die andere Stellung Federn angeordnet sind. Ausserdem besteht die Erfindung darin, dass das Pendelventil entgegen der Wirkung der Federn in seiner Stellung verbleibt, wenn die Mittelkammer unter Druck gesetzt ist. Erfindungsgemäss ist es auch möglich, dass die Federn in Bohrungen des Einsatzes geführt sind, die Verbindungen der Mittelkammer mit den beiden andern Kammern bilden, wobei sich die Federn einerseits an einem Gehäuseteil abstützen und mit ihren einander zugekehrten Enden mit dem Pendelventil in Eingriff stehen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann zum Festhalten des Einsatzes in einer seiner beiden Endstellungen eine in letzteren eingreifende Arretierung vorgesehen sein, die eine Bewegungsübertragung auf die Federn verhindert. Die Erfindung besteht ferner darin, dass das für den Aufbau des Druckes in der Mittelkammer dienende Ventil mit einem Arretierungsauslöser versehen ist, der die Arretierung vor dem Druckaufbau in der Mittelkammer löst.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen in seiner Ausgangsstellung befindlichen erfindungsgemässen Mechanismus zur Regelung des Zuflusses eines Strömungsmittels zu einem hin-und herbeweglichen Motor, teilweise in schematischer Darstellung ; Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. l, wobei die einzelnen Teile jedoch in der durch den Beginn der Einwirkung eines Druckes bewirkten Stellung gezeigt sind ;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich den Fig. 1 und 2, aus der hervorgeht, welche Stellung der Haupteinsatz nach der Druckentlastung einnimmt ; und Fig. 4 eine Ansicht ähnlich den vorhergehenden Figuren, aus der ersichtlich wird, welche Stellr. ig der Haupteinsatz einnimmt, wenn er nach nochmalger Druckeinwirkung wieder in seine Ausgangsstellung zurückgebracht ist.
In den Figuren ist die Vorrichtung insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Sie besteht aus dem Gehäuse 12 mit den durch die Dichtungen 15 und 16 abgedichteten und die Schrauben 17 gehaltenen Stirnplatten13 und 14. Das Gehäuse 12 besitzt eine im allgemeinen rechteckige Form, durch dessen Mitte die Bohrung 18 hindurchverläuft. In dieser Bohrung 18 befindet sich der insgesamt mit 19 bezeichnete Einsatz. Dieser Einsatz 19 ist etwas kürzer als der zwischen den Stirnplatten 13 und 14 befindliche Zwischenraum. Die Enden des Einsatzes sind mit 21 und 22 bezeichnet. Der Einsatz ist zwischen den an dem Gehäuse gehaltenen Dichtungen 23 und 24 verschiebbar, durch die stirnseitig die Kammern
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25 und 26 zu beiden Seiten 21 bzw. 22 des Einsatzes gebildet werden.
In dem Gehäuse 12 ist eine Einlass- öffnung 2*7 vorgesehen, durch die ständig ein Druckmedium einströmt ; diese Einlassöffnung mündet in eine den Einsatz 19 im Anschluss an die Dichtung 23 umgebende ringförmige Kammer 28. An dem Einsatz ist weiter eine Dichtung 29 vorgesehen, die mit dem Einsatz zwischen der in der Fig. 1 und der in der Fig. 2 gezeigten Stellung hin-und herverschiebbar ist. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, trennt die Dichtung 29 die Einlasskammer 28 dichtend von der ringförmigen Kammer 31, die zwischen der Dichtung 29 und der an dem Einsatz 19 gehaltenen Dichtung 32 in der Bohrung 18 ausgebildet ist. Die Kammer 31 steht über eineDurchlassöffnung 33 und eine Leitung 34 mit der Kammer 35 eines Kolbenmotors 36 mit dem Kolben
37 in Verbindung.
Wie die Fig. 2 zeigt, stehen die Kammern 28 und 31 derart miteinander in Verbindung, dass Einlassöffnung 33 und Kammer 35 gleichzeitig unter Druck gesetzt werden, was ein entsprechendes
Verschieben des Kolbens 37 nach rechts zur Folge hat.
Ausserdem ist in dem Gehäuse 12 im Anschluss an die Dichtung 24 eine Kammer 38 vorgesehen, die, über eine Auslassöffnung 39 und eine Leitung 41 mit der Motorkammer 35 in Verbindung steht. Von der weiter in dem Gehäuse vorgesehenen Auslassöffnung 42 wird über den seitlichen Durchlass 43 die Verbin- dung mit der durch die an dem Einsatz 19 gehaltenen Dichtungen 45 und 46 in der Bohrung 18 gebildeten
Kammer 44 hergestellt. Solange sich der Einsatz 19 in der in der Fig. l gezeigten Stellung befindet, bleibt die Verbindung zwischen den Kammern 38 und 44 offen, wodurch bewirkt wird, dass die Motorkammer 35 mit der Auslassöffnung verbunden ist.
Sobald der Einsatz dagegen in die in der Fig. 2 gezeigte Stellung verschoben wird, schliesst die Dichtung 45 die Verbindungsöffnung zwischen den Kammern 38 und 44 dicht ab, so dass nunmehr der in der Kammer 31 aufgebaute Druck auf den Motor einwirken kann. Naturgemäss kann der Einsatz nicht nur-zur Steuerung des für die Betätigung des Motors 36 eingesetzten Dreiwegven- tiles, sondern auch ebensogut zur Steuerung anderer Mittel dienen, ohne dass hiemit der Rahmen der Er- findung überschritten würde. Des weiteren ist zu bemerken, dass bei der für das Dreiwegventil gezeigten
Anordnung der Auslass- bzw. Einlassöffnungen die Bewegung der als Ringe ausgebildeten Dichtungen in Übereinstimmung mit der.
Prinzipien der Strömungslehre erfolgt, wodurch ein unerwünschtes Verziehen und Verbiegen der Dichtungsringe und dadurch etwa hervorgerufene Beschädigungen derselben vermieden werden sollen. Dementsprechend bewegen sich die Dichtungsringe also beim Schliessen der Durchlässe in der Richtung des Strömungsflusses, während sie sich beim Öffnen entgegen der Strömungsrichtung ver- schieben.
Durch den Einsatz 19 verläuft eine Axialbohrung 47 und eine zweite Axialbohrung 48 mit etwas grö- sserem Durchmesser. Diese Bohrungen sind zu beiden Seiten einer etwas breiteren Mittelkammer 49 ange- ordnet. In die Bohrung 48 ist ein weiterer Einsatz 51 angeordnet, der wiederum eine Mittelbohrung 52 aufweist, deren Durchmesser demjenigen der Bohrung 47 gleich ist, und die beide in der Kammer 49 mün- den. An der Mündung der Bohrungen 52 und 47 zur Kammer 49 sind die Ventilsitze 53 und 54 ausgebildet.
In der Kammer 49 befindet sich das als Kugelventil ausgebildete Pendelventil 55, und die Kugel liegt dann jeweils auf einem der Ventilsitze auf. In der Bohrung 52 ist eine lange schraubenförmige Druckfeder 51 untergebracht, deren eines Ende an der Stirnplatte 13 anliegt, während ihr anderes Ende an dem Ven- til 55 angreift.
Eine weitere schraubenförmige Druckfeder 57 ist in der Bohrung 47 eingebracht ; auch hier liegt das eine Federende an der Stirnplatte 14 und das andere Federende an dem Ventil 55 an. Die Länge der Federn 56 und 57 ist derart bemessen, dass die Feder 57, wenn sich der Einsatz in der in der Fig. 1 ge- zeigten Stellung befindet, ausreichend stark zusammengedrückt wird, um das Ventil 55 an den Sitz 53 anzudrücken. Wenn sich der Einsatz dagegen in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet, wird die Feder
57 entspannt und dafür die Feder 56 komprimiert, was zur Folge hat, dass das Pendelventil 55 an den Ventilsitz 54 gedrückt wird.
Durch die Dichtungen 32 und 46 wird innerhalb der Bohrung 18 eine Mittelkammer 58 gebildet. an dem Einsatz 19 sind weiter zwei ringförmige Sperrnuten 59 und 61 vorgesehen, die innerhalb dieser Kammer 58 zu liegen kommen. In der Nut 61 verlaufen mehrere radiale Bohrungen zwischen der Kammer 58 und der Mittelkammer 49. Zur Regelung der nachstehend näher erläuterten Arretierung und des Strömungsmittelflusses zu und von der Kammer 58 ist eine insgesamt mit 63 bezeichnete Auslösevorrichtung vorge- sehen. Diese Auslösevorrichtung weist eineninder quer zur Bohrung 18 verlaufenden Bohrung 65 verschiebbaren zylindrischen Teil 64 auf. An diesem ist eine Dichtung 66 derart angebracht, dass eine Kammer 67 gebildet wird ; diese Kammer steht wiederum über den Durchlass 68 mit der Kammer 58 in Verbindung.
Zwischen einer Abdeckung 71 und der Auslösevorrichtung 63 ist die schraubenförmige Druckfeder 69 derart eingebaut, dass die Auslösevorrichtung entsprechend der Darstellung der Figuren nach rechts gedrückt wird. Wenn die Auslösevorrichtung sich in dieser Stellung befindet, so wird durch ein in dem Durchlass 68 angeordnetes Zwischenventil 72 die Verbindung zwischen diesem Durchlass und der Kammer 67 geschlossen.
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Die Kammer 67 ist derart beschaffen, dass sie unter Druck gesetzt werden kann, sobald eine Signal- einrichtung, beispielsweise das bei 73 schematisch dargestellte DreiwegventiL. betätigt wird. Dieses be- sitzt eine Einlassöffnung 74, eine Auslassöffnung75 und eine über die Leitung 77 mit der Kammer 67 ver- bundene Arbeitsöffnung 76. Das Ventil 73 kann sich normalerweise in seiner Auslassstellung befinden und ) durch einen mittels eines Druckknopfes gesteuerten Elektromagneten 78 in seine Einlassstellung gebracht werden. Selbstverständlich kann die Auslösevorrichtung 63 auch unter Zuhilfenahme anderer Mittel ge- öffnet werden ; und an Stelle der Feder 69 kann auch eine andere Vorrichtung vorgesehen sein, mit deren
Hilfe die Auslösevorrichtung in ihre Verschlussstellung gedrückt wird.
Um den zur Betätigung erforderlichen Druckabfall in den stirnseitigen Kammern 25 und 26 leichter ) herbeizuführen, kann. ein Durchlass 79 mit einem Sperrventil 80 vorgesehen sein, welcher die Verbindung zwischen der Leitung 77 und der Kammer 58 unter Umgehung des Zwischenventiles 72 herstellt. Das
Sperrventil 80 gestattet zwar ein Strömen des Druckmediums zwischen der Kammer 58 und dem Steuer- ventil 73, verhindert jedoch einen nicht durch das Zwischenventil 72 gesteuerten Druckaufbau in der
Kammer 58. Zusätzlich können noch die Entlastungsbohrungen 80'und 80"für die Kammern 25 bzw. 26 i vorgesehen sein, durch welche die Verbindung mit der Aussenatmosphäre hergestellt wird.
An der einen Stirnseite des Auslöseventiles 63 ist ein Haltezapfen 81 angebracht, der jeweils mit einer der beiden an dem Einsatz 19 ausgebildeten Nuten 59 oder 61 zum Eingriff gebracht werden kann.
Die Länge des Haltezapfens und die Stellung des Ventiles 72 zum Haltezapfen sind dabei derart gewählt, dass, wenn sich die Auslösevorrichtung 63 öffnet, d. h. wenn sie sich nach links verschiebt, die Verbindung zwischen den Kammern 67 und 68 erst dann hergestellt wird, wenn der Haltezapfen 81 aus dem
Eingriff mit der Nut 59 oder der Nut 61 gelöst ist. In ähnlicher Weise unterbricht das Ventil 72 bei einer
Verschlussbewegung der Auslösevorrichtung 63 nach rechts hin auch die Verbindung zwischen den Kam- mern 67 und 68, bevor der Haltezapfen 81 in eine der Nuten 59 oder 61 einrastet.
Wie noch aus der Be- schreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung deutlich wird, ist der Haltezapfen 81 i auf Grund dieser Anordnung zu keinem Zeitpunkt irgendwelchen seitlich einwirkenden Beanspruchungen ausgesetzt, durch die er übermässig rasch abgenutzt werden könnte, so dass er im Betrieb versagen wur- de.
Um zu gewährleisten, dass die Kammern 25 und 26 bei der Verschiebung des Einsatzes zu einer der
Kammern hin auch richtig evakuiert werden, sind zwei wechselweise wirksame Sperrventile 82 und 83 vorgesehen. Wie aus der Beschreibung der Wirkungsweise weiterhin hervorgeht, wird die Evakuierung der entsprechenden Kammer im Normalfall in der Weise herbeigeführt, dass das Steuerventil 73 in seine Aus- lassstellung gebracht wird, unmittelbar bevor das Zwischenventil 72 seine Schliessstellung erreicht. Um diesen Vorgang zu erleichtern, wird die Feder 69 verhältnismässig schwach ausgebildet und ausserdem gegebenenfalls der Durchlass 79 in der vorstehend beschriebenen Weise vorgesehen. Für den Fall jedoch, dass inkompressible Strömungsmittel verwendet werden, ist es auch möglich, dass die Kammern durch das Steuerventil allein nicht hinreichend entleert werden.
An den beiden Enden einer in dem Gehäuse 12 parallel zu der Bohrung 18 verlaufenden weiteren Bohrung 84 mit den Ventilsitzen 85 und 86 sind die
Sperrventile 82 und 83 vorgesehen. Es handelt sich hiebei um die in den Kammern 87 und 88 gelagerten
Kugelventile 82 und 83. Die Kammern mit den Ventilen sind jeweils an den einander entgegengesetzten
Enden der Bohrung 84 angeordnet. In der Dichtung 15 ist ein Durchlass 89 vorgesehen, durch den die Ver- bindung zwischen der Kammer 25 und der Kammer 87 hergestellt wird. Die Dichtung 16 weist einen ähn- lichen, die Kammer 26 mit der Kammer 88 verbindenden Durchlass 91 auf. Die Bohrung 84 steht mit dem
Auslass 43 in Verbindung ; in der Bohrung 84 ist ein Abstandhalter 92 in Form eines Stabes angeordnet; die Enden dieses Stabes können dabei jeweils an einem der Ventile 82 oder 83 angreifen.
Die Länge die- ses Abstandhalters ist derart bemessen, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur jeweils ein Ven- til 82 bzw. 83 auf seinem Ventilsitz aufliegen kann. Wenn also beispielsweise die Kammer 25 unter
Druck gesetzt und in der Kammer 26 der Druck abgebaut wird, so gelangt das Ventil 82 auf seinem Sitz
85 zur Anlage, womit gleichzeitig das Ventil 83 von seinem Sitz 86 abgehoben wird, womit gewährlei- stet ist, dass der Druck in der Kammer 26 vollständig abgebaut wird, während sich der Einsatz 19 in
Richtung auf die Kammer 26 verschiebt.
Bei Inbetriebnahme sei von einer Ausgangsstelle entsprechend der Darstellung der Fig. 1 ausgegangen.
Hier befindet sich der Einsatz 19 gerade in seiner untersten oder Auslassstellung, wobei auch das Steuer- ventil 73 die Auslassstellung einnimmt und gleichzeitig der Elektromagnet 78 entmagnetisiert wild. So- bald der Elektromagnet 78 jedoch erregt wird, wird das Steuerventil 73 in seine Einlassstellung gebracht, die Kammer 67 unter Druck gesetzt und gleichzeitig die Auslösevorrichtung 63 nach links verschoben.
Der Haltezapfen 81 wird aus dem Eingriff mit der Nut 59 gelöst und im Anschluss daran öffnet sich das
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Ventil 72, was zur Folge hat, dass die Kammer 58 unter Druck gesetzt wird, und über die Durchlässe 62 in die Kammer 49 weitergeleitet wird.
Da sich der Einsatz 19 hiebei in seiner untersten Stellung befindet, hält die Feder 57 das Ventil 55 fest in seinem Sitz 53, und der Druck wird auf diese Weise über die Bohrung 47 in die Kammer 26 geleitet, womit erreicht wird, dass der Einsatz 19 nach oben in die in Fig. 2 gezeigte Stellung verschoben wird.
Hiedurch wird nunmehr das Auslassventil 45 geschlossen und das Einlassventil 29 geöffnet, was wiederum zur Folge hat, dass in der Motorkammer 35 ein Druck aufgebaut wird. Nachdem daraufhin über eine Aus- sparung 91 in der Dichtung 16 auch die Kammer 88 unter Druck gesetzt wird, kommt das Sperrventil 83 auf seinem Sitz 86 zur Anlage, während das Sperrventil 82 durch den Stab 92 von seinem Sitz 85 abgeho- ben wird. Auf diese Weise wird über eine Aussparung 89 in der Dichtung 15 die Kammer 87, und die Boh- rung 84 eine freie Verbindung zwischen der Kammer 25 und der Auslassöffnung 42 geschaffen und somit ein vollständiges Verschieben des Einsatzes 19 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gewährleistet.
Wie er- sichtlich, wird zwar durch das Verschieben des Einsatzes in die obere Stellung die Feder 56 komprimiert, jedoch verbleibt das Ventil 55 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, da die Kammer 49 unter Druck steht, während die Bohrung 52 vom Druck entlastet wird.
Auf die Entmagnetisierung des Elektromagneten 78 hin verschiebt sich das Ventil 73 in seine Aus- lassstellung, und die Kammer 58 wird entlastet. Dies hat zur Folge. dass sich in der Kammer 26 wieder der atmosphärische Luftdruck einstellt, wenngleich diese Kammer bei Verwendung von inkompressiblen Strömungsmitteln möglicherweise nicht vollständig entleert wurde. Das Strömungsmittel strömt somit von der Kammer 26 durch die Bohrung 47 in die Kammer 49 und von dort in die Durchlässe 62 und ebenso durch die Entlastungsbohrung 80". Durch die Druckentlastung der Kammer 67 wird bewirkt, dass sich die Auslösevorrichtung 63 unter der Wirkung der Feder 69 nach rechts verschiebt und so das Ventil 72 schliesst.
Der Haltezapfen 81 rastet in die Nut 61 ein und hält somit den Einsatz 19 fest. Für gewöhnlich wird der Einsatz 19 jedoch schon allein durch Reibungskräfte in seiner Stellung gehalten, so dass der Haltezapfen 81 nur als Sicherheitseinrichtung dient.
Während die Kammer 49 entlastet wird, drückt die Feder 56 das Pendelventil 55 in seine untere Stellung, so dass die einzelnen Teile die in der Fig. 3 gezeigte Stellung einnehmen. In dieser Stellung verbleiben die Teile so lange, bis der Elektromagnet 78 wieder erregt wird und so das Steuerventil 73 in die Einlassstellung verschiebt. Hiedurch wird wiederum ein Verschieben der Auslösevorrichtung 63 und das Lösen des Haltezapfens 81 aus der Nut 61 bewirkt. Wenn die Auslösevorrichtung 63 dann noch weiter verschoben wird, so hat dies zur Folge, dass sich das Zwischenventil 72 öffnet und die Kammer 58 und damit auch die Ventilkammer 49 unter Druck gesetzt wird. Sobald sich das Pendelventil 55 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung befindet, strömt das Druckmedium durch die Bohrung 52 in die Kammer 25.
Hiedurch wird der Einsatz 19 nach unten in die in Fig. 4 gezeigte Stellung verschoben und damit das Einlassventil 29 geschlossen und das Auslassventil 45 geöffnet, womit die Motorkammer 35 vom Druck entlastet wird.
Weiters strömt das Druckmedium auch durch die Aussparung 89 in die Kammer 87 ein, wodurch ein Schliessen des Sperrventiles 82 bewirkt und der Stab 92 derart verschoben wird, dass er das Sperrventil 83 offen hält. Hiedurch wird eine vollständige Entlastung der Kammer 26 gewährleistet, während sich der Einsatz 19 nach unten verschiebt. Obwohl die Feder 57 zusammengedrückt wird, verbleibt das Pendelventil 55 in der Stellung der Fig. 4, da der Druck in der Kammer 49 aufrechterhalten bleibt.
Die Entmagnetisierung des Elektromagneten 78 bewirkt ein Verschieben des Steuerventiles 73 in die Auslassstellung. Dies hat wiederum zur Folge, dass der Druck durch die Bohrung 52, die Kammer 49, die Durchlässe 62, die Kammer 58, den Durchlass 68 und die Kammer 67 sowie auch über den Umgehungsdurchlass 79 aus der Kammer 25 entweicht. Ebenso entweicht der Druck aus der Kammer 25 über die Entlastungsbohrung 80'. Die Auslösevorrichtung 63 verschiebt sich nach rechts, schliesst somit das Zwischen-
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zeigte Stellung gebracht, das Pendelventil 55 wird auf dem Ventilsitz 53 gehalten, und es kann somit ein neuer Arbeitszyklus einsetzen.
Die Erfindung sieht also einen neuen und verbesserten auf eine momentane Betätigung eines Steuerventiles hin ansprechenden und in mehrere Stellungen verschiebbaren Mechanismus vor. Die erfindunggemässe Vorrichtung ist äusserst einfach im Aufbau, besitzt verhältnismässig wenige bewegliche Teile und erfordert ausserdem ein Mindestmass an Material-und Arbeitsaufwand bei ihrer Herstellung. Sie ist sowohl mit kompressiblen als auch mit inkompressiblen Strömungsmitteln verwendbar und kann verschieden eingestellt werden, so dass sie zur wechselweisen Betätigung einer Vielzahl von Mechanismen dienen kann.