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Selbsttätiges Absperrventil mit Fernbetätigungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Ventile zur Einschaltung in Strömungswege, die tätig werden, wenn ein Steuerdruck bestimmte, einstellbare Werte überschreitet oder unterschreitet.
Bekannt ist bereits ein selbsttätiges Absperrventil mit einer druckmittelbetätigten Stösselanordnung, die ein Verschlussstück durch Ergreifen desselben mit einer im Strömungsweg befindlichen Berührungs- fläche aus einer neben dem Strömungsweg des Ventils liegenden unwirksamen Stellung in eine Schliess- stellung auf einen den Strömungsweg umgebenden Sitz verlagern kann, wobei der das Verschlussstück be- rührende, in dem Ventilgehäuse abdichtend quer zum Strömungsweg verschiebbare Stössel eine im Strö- mungsweg mündende Längsbohrung aufweist, durch welche der Druck des Strömungsweges einer der Be- rührungsfläche entgegengerichteten Fläche des Stössels zugeführt wird.
Bei dem vorstehend genannten Absperrventil erfolgt die Verlagerung des Verschlussstückes zwischen der unwirksamen Stellung und der Schliessstellung allein unter Steuerung durch den Druck des Strömung- weges selbst. Dabei erfolgt eine Zusteuerung des Ventils, sowohl, wenn der Druck des Strömungsweges einen bestimmten Wert überschreitet, als auch wenn ein bestimmter Wert unterschritten wird.
Um das Ventil bei Ansteigen des Druckes des Strömungsweges über den bestimmten Wert zuzusteuern, ist die mit der Berührungsfläche durch die genannte Längsbohrung verbundene Fläche grösser ausgeführt als diese, und um den Stössel eine im Öffnungssinne auf diesen einwirkende Feder gelegt, deren Öffnungskraft bei Überschreiten des bestimmten Druckes durch die Kraft überwunden wird, welche der Druck des Strömungsweges auf die der Berührungsfläche entgegengerichtete Fläche des Stössels ausübt. Das führt dann zum Schliessen des Ventils.
Der erstgenannte Stössel wird teleskopartig von einem weiteren Stössel umgeben, der ebenfalls an dem Verschlussstück mit einer ringförmigen Berührungsfläche anstossen kann und dauernd im Schliesssinne von einer Feder unter Druck gesetzt wird. Sobald der Druck des Strömungsweges soweit abgesunken ist, dass die auf die ihm ausgesetzte Ringfläche des letztgenannten Stössels ausgeübte Kraft der Schliesskraft derletztgenannten Feder nicht mehr widerstehen kann, wird das Verschlussstück in die Schliessstellung verlagert. Die Verlagerung des Verschlussstückes in die Schliessstellung erfolgt also sowohl bei Über- schreiten eines bestimmten Druckes im Strömungsweg als auch bei Unterschreiten eines bestimmten Drukkes im Strömungsweg.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, kann dieses bekannte Ventil nur durch den Druck des Strömungsweges selbst, nicht aber durch Fernsteuerung betätigt werden. Da derartige Ventile in Strömungswege mit sehr hohem Druck von ; beispielsweise 1000 atü eingeschaltet werden, wären auch grosse Betä tigungskräfte erforderlich, wenn man die Stösselanordnung von aussen her betätigen wollte. Überdies wäre die erforderliche Betätigungskraft aber auch nicht konstant, sondern von dem im Strömungsweg herrschenden Druck abhängig. Die in vielen Betrieben zur Verfügung stehende Druckluft könnte also nicht verwendet werden.
Ventile, deren Verschlussstücke mit einem Kolbenantrieb in Verbindung stehen und durch Druckluft betätigt werden, sind auch bereits bekanntgeworden. Bei einem solchen Ventil sitzt das Verschlussstück an einer Kolbenstange, die abdichtend durch die Gehäusewandung in einen Zylinder für einen auf der Kolbenstange befestigten ersten Kolben geführt ist, wobei in diesem Zylinder auch noch ein zweiter Kolben angeordnet ist und der Raum zwischen den beiden Zylindern durch eine Längsbohrung der Kolbenstange mit dem Druck des Strömungsweges in Verbindung steht. Dabei sind an den beiden Enden des Zylinders Druckluftanschlüsse vorgesehen, durch welche den Kolben Druckluft zum Öffnen oder Schliessen
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des Ventils zugeführt werden kann.
Auch bei diesem Ventil sind die erforderlichen Betätigungsdrücke je nach dem im Strömungsweg herrschenden Druck verschieden gross und müssen unter Umständen sehr gro- sse Betätigungskräfte aufbringen :
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein selbsttätiges Absperrventil der eingangs genann- ten Art zu schaffen, bei dem die für die Betätigung des Verschlussstückes erforderliche Kraft von dem
Druck des Strömungsweges unbeeinflusst ist, so dass das Verschlussstück auch bei hohem Druck im Strö- mungsweg mit gleich niedrigem Kraftaufwand verlagerbar ist wie bei weniger hohem Druck im Strö- mungsweg.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein selbsttätiges Absperrventil mit Fernbetätigungseinrichtung und mit einer druckmittelbetätigten Stösselanordnung, die ein Verschlussstück durch Ergreifen desselben mit einer im Strömungsweg befindlichen Berührungsfläche aus einer neben dem Strömungsweg des Ventils lie- genden unwirksamen Stellung in eine Schliessstellung auf einem denStrömungsweg umgebenden Sitz ver- lagern kann, wobei der das Verschlussstück berührende, in dem Ventilgehäuse abdichtend quer zum Strö- mungsweg verschiebbare Stössel eine im Strömungsweg mündende Längsbohrung aufweist, durch welche der Druck des Strömungsweges einer der Berührungsfläche entgegengerichteten Fläche des Stössels zuge- führt wird, erfindungsgemäss so gestaltet,
dass der als Übertragungsstössel für die Kraft einer Fernbetäti- gungseinrichtung dienende Stössel zusätzlich eine gegenüber dem Strömungsweg abgedichtete Angriffs- fläche für die Fernbetätigungseinrichtung hat, und dass die mit der an dem Verschlussstück anstossenden
Berührungsfläche durch die genannte Längsbohrung verbundene und der Berührungsfläche entgegengerichtete Fläche als Ausgleichsfläche dienend gleich gross wie die Berührungsfläche ist.
Bei dieser Anordnung kann sich der im Strömungsweg herrschende Druck nicht auf die zur Verlagerung des Kraftübertragungsstössels und des Verschlussstückes erforderliche Betätigungskraft auswirken. Die auf die Berührungsfläche des Kraftübertragungsstössels mit dem Verschlussstück durch den Druck im Strömungsweg ausgeübte Kraft wird vielmehr durch eine gleich grosse Kraft an der entgegengerichteten Ausgleichsfläche aufgehoben, so dass der Stössel unabhängig von der im Strömungsweg herrschenden Kraft frei spielen kann.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der an dem Kraftübertragungsstössel vorgesehenen Angriffsfläche für die Fernbetätigungseinrichtung eine zweite Ausgleichsfläche zugeordnet, die der Angriffsfläche entgegengerichtet, aber mit ihr flächengleich und dem gleichen Druck ausgesetzt ist. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass der Kraftübertragungsstössel auch in bezug auf einen von dem Druck des Strömungsweges verschiedenen umgebenden Druck oder Fernsteuerdruck vollkommen ausgeglichen ist und sich keinerlei Beeinflussung der Verlagerung des Verschlussstückes des Ventils durch irgendwelche auf den Kraftübertragungsstössel einwirkende Drücke ergeben kann.
Die vorstehend genannten Merkmale ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise eine universelle Steuerung für das Ventil, auf Grund deren das Verschlussstück in Abhängigkeit von Mindestwerten und Höchstwerten des Druckes sowohl des Strömungsweges selbst als auch eines Fernsteuerdruckes verlagerbar ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der folgenden Beschreibung mehrerer Aus- führungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Gesamtdarstellung eines erfindungsgemässen Ventils, Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil, welches schliesst, wenn der Fernsteuerdruck einen vorbestimmten Bereich unter- oder überschreitet, das in Fig. 3 gezeigte Ventil schliesst wie das der Fig. 2 und ausserdem, wenn der Eigendruck des Strömungsweges einen vorbestimmten Höchstwert überschreitet, das in Fig. 4 gezeigte Ventil schliesst wie das in Fig. 2 und ausserdem, wenn der Eigendruck einen bestimmten Mindestwert unterschreitet, das in Fig. 5 gezeigte Ventil schliesst, wenn der Eigendruck einen vorbestimmten Bereich über- oder unterschreitet oder wenn der Fernsteuerdruck einen vorbestimmten Wert unterschreitet, und das in Fig. 6 gezeigte Ventil schliesst wie das in Fig.
5 und ausserdem, wenn der Fernsteuerdruck einen vorbestimmten Höchstwert überschreitet.
Der Einfachheit halber wird der Ausdruck "unwirksame Kräfte" benutzt, um Kräfte zu bezeichnen, die auf bewegliche Teile ausgeübt, jedoch dauernd durch andere Kräfte so ausgeglichen werden, dass sie keine Bewegung hervorrufen ; der Ausdruck "wirksame Kräfte" wird benutzt, um resultierende Kräfte zu bezeichnen, die zeitweilig unausgeglichen sind und Bewegung hervorrufen.
In Fig. 1 ist ein Ventil der allgemeinen Type, mit der sich diese Erfindung befasst, dargestellt ; dieses Ventil hat einen Körper 1, der mit geeigneten Stirnverbindungen, z. B. mit den Flanschen 2 und 3 versehen ist ; diese dienen dazu, den Körper an den Enden einer Durchflussleitung anzuschliessen, die durch dieses Ventil gesteuert werden soll. Die Verbindungen 2 und 3 liegen an Mündungen 4 und 5, von
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denen jede im vorliegenden Falle so liegen kann, dass sie entweder als Einlass oder als Auslass benutzt wird.
Am inneren Ende jeder Mündung liegt ein Ventilsitzelement, dessen Anlagefläche nach innen in einen hohlen Mittelteil des Ventilkörpers zeigt ; diese Sitze sind durch die Nummern 6 bzw. 7 bezeich- net ; sie sind so geformt, dass sie eine Anlage für das Kugelventilverschlussstück 8 bilden und es dicht aufi nehmen, wenn es gegen denjenigen Sitz 6 oder 7 geführt wird, der gerade im Auslass des Ventils liegt.
Das Verschlussstück 8 ist normalerweise, wenn das Ventil, wie dargestellt, geöffnet ist, geeignet, in der gezeigten Lage durch Mittel gehalten zu werden, die nunmehr beschrieben werden sollen. An der dieser Lage gegenüberliegenden Seite des Durchflusses, der zwischen den Ein-und Auslassmündungen verläuft, ist der Ventilkörper mit einer seitlichen Verlängerung 9 versehen, die aussen ein Gewindeen- de 10 hat ; dieses kann eine Mutter 11 aufnehmen, um einen Abschlusseinsatz 12 an seinem Platz zu hal- ten.
Der Abschlusseinsatz 12 ist in der Verlängerung mittels eines 0-Ringes 13 oder eines andern entspre- chenden Abdichtmittels abgedichtet und hat auch eine durchgehende Öffnung, um eine Spindel 14 hin- durchzulassen ; die Dichtpackung um diese Spindel herum innerhalb der Öffnung ist bei 15 in einer Ver- senkung 16 zu sehen und wird mittels einer Stopfbüchsenmutter 17 zusammengedrückt. Die Verlänge- rung 9 ist also im Gebrauch vollständig abgedichtet, sorgt jedoch für den Durchgang der Spindel 14, während sie um diese herum eine Abdichtung bildet.
Die Spindel 14 trägt an ihrem innerhalb des Körpers 1 gelegenen Ende einen Schieber 18 in Form eines zurückgezogenen, scheibenartigen Knopfes, der sich eignet, das Verschlussstück 8 aus der Dichtlage an den Sitzen 6 oder 7 in die in Fig. 1 veranschaulichte Lage zu stossen und dadurch das Ventil zu öff- nen, nachdem es geschlossen war.
Zum Zwecke der Betätigung der Spindel 14, um das Ventil in der soeben beschriebenen Weise zu öffnen, ist die Mutter 11 mit einem Joch versehen, das ein Lager 19 trägt ; dieses hat an dem einen Ende
Gewinde, um eine Überwurfmutter 20 aufzunehmen, die einen Bund 21 an einer Bedienungsmutter 22 so erfasst, dass sie die Bedienungsmutter gegen axiale Bewegung festhält, jedoch ihre Drehung zulässt. Diese
Bedienungsmutter steht in Schraubeingriff mit dem Gewindeteil 23 an der Spindel 14, so dass die Dre- hung der Bedienungsmutter 22 die Spindel 14 veranlasst, sich axial zu bewegen, vorausgesetzt, dass sie während der Drehung der Mutter 22 an der Drehung verhindert wird.
Dieses letztere Ziel wird erreicht, indem man die Spindel 14 im Querschnitt dort, wo sie durch das Lager 19 geht, nicht kreisförmig macht und dem Lager 19 durch sein Inneres hindurch eine entsprechende Querschnittsgestalt gibt.
Die Mutter 22 kann in irgendeiner geeigneten Weise gedreht werden, z. B. mit einem Handrad 24, das aussen auf der Mutter mit einem Gewindestift 25 befestigt sein kann.
Es folgt nun eine Erläuterung des Ventilverschlussstückes 8.
Wie Fig. 1 zeigt, wird das Verschlussstück in seiner unwirksamen Lage in einem seitlich von dem
Strömungsweg befindlichen Raum 26 mittels eines aus Greiffingern 27 bestehenden Halters gehalten. Aus dem Raum 26 kann das Verschlussstück zur Überführung in die Schliessstellung mit Hilfe eines Stössels 28 herausgedrängt werden.
Zu diesem Zweck ist der Stössel 28 gegenüber dem Verschlussstück 8 verschiebbar angeordnet, so dass er das Verschlussstück aus seinem federnden Halter und dem gegenüber dem Strömungsweg seitlich versetzten Raum 26 hinaus und in den Strömungsweg hineinstossen kann. Wenn das geschehen ist, wird das Verschlussstück durch die Strömung gegen denjenigen der beiden Ventilsitze 6 oder 7 getragen, der stromab liegt oder die Auslassmündung umgibt, und zum Abschliessen des Ventils führt.
An dem gegenüberliegenden Ende des Stössels 28 greift eine Fernbetätigungseinrichtung an, die an einer von einem Zwischenstück 29 gebildeten Verlängerung des Ventilkörpers befestigt ist. Das Zwischenstück 29 kann entweder lösbar oder unlösbar mit der Betätigungseinrichtung verbunden sein. Fig. 2 zeigt, dass der federnde Halter 27 in dem Zwischenstück 29 seinerseits mittels eines Sprengringes 30 gehalten wird, der an einem Flansch 31 des Halters angreift.
In der in Fig. 2 veranschaulichten Form verläuft der Stössel 28 durch eine Mittenbohrung im Zwischenstück 29, eine Abdichtung in Form eines O-Ringes od. dgl. 32 liegt zwischen diesem Stössel und dem Körper 29. Unter der Abdichtung 32, die in einer Nut entweder, wie dargestellt, im Körper 29 oder in der Aussenfläche des Stössels 28 liegt, ist der Stössel mit einer Verdickung versehen, die einen Kolben 33 bildet. Dieser Kolben 33 liegt in einer Bohrung 34 im Körper 29 und beide sind gleichachsig mit dem übrigen Stössel 28 und der übrigen Bohrung durch den Körper 29. Jeder Flüssigkeitsdruck, der an eine der Stirnflächen des Stössels gelangt, wird daher um die Achse des Stössels so ausgeglichen, dass er nicht bestrebt ist, ihn zu verschieben.
Der Kolbenteil 33 hat solche seitliche Abmessungen, dass er an dem Stössel 28 nach oben und nach unten zeigende Schultern bildet, die eine im wesentlichen mit den Stirnflächen des Stössels 28 gleich grosse Fläche haben. Jene Teile des Stössels 28 über und unter dem
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Kolben 33 haben im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche ; der untere Teil geht durch einen Ver- schlussstöpsel 3% der in sich ein Abdichtglied 36, das eine Gleitdichtung um den Stössel 28 darstellt, trägt :
Der Stöpsel 35 ist gegen den Körper 29 mit Hilfe einer zweiten Abdichtung 37 so abgedichtet, dass er dazu dient, das untere Ende der Bohrung 34 zu verschliessen ; diese Bohrung stellt einen Zylinder dar, in welchem der Kolben 33 hin-und hergehen kann, wenn der Stössel 28 hin-und hergeht. Der Stössel 28 ist jedoch mit einer Gleitdichtung gegen die Wände der Bohrung 34 mit Hilfe eines Abdichtringes 38 od. dgl. abgedichtet.
Bei der bisher beschriebenen Anordnung überblickt man schätzungsweise, dass das untere Ende des Stössels 28 jederzeit dem innerhalb des Ventilkörpers herrschenden Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist und dass dieser Druck danach strebt, den Stössel nach oben in Fig. 2 gesehen zu drängen. Der Stössel ist jedoch mit einem Durchlass 39 versehen, der von seinem unteren Ende nach oben bis an eine Stelle innerhalb des Kolbens 33 führt und sich in den Raum über der Schulter am oberen Ende dieses Kolbens öffnet. Die Folge hievon und von der Flächengleichheit der Schulter und der Stirnfläche ist, dass der Druck aus dem Inneren des Ventilkörpers sich am Stössel 28 ausgleicht und ihn weder nach oben noch nach unten zu drängen sucht. In dieser Konstruktion spielt die obere Stirnfläche des Stössels 28 keine Rolle.
An das Zwischenstück 29 ist am oberen Ende eine Leitung 40 angeschlossen, der von aussen ein unter Druck stehendes Steuerungsmittel zugeleitet wird, dessen Druckänderung m ausgenutzt werden soll, um das Schliessen der Ventile zu steuern. Diese Leitung 40 schliesst sich an einen Durchlass 41 im Zwischenstück 29 und steht mit einem Raum 42 in Verbindung, der das obere Ende des Stössels 28 umgibt. Das obere Ende des Stössels 28 liefert eine zweite, der unteren Stirnfläche des Stössels entgegengesetzte Oberfläche und soll als zweite entgegengesetzte Oberfläche bezeichnet werden. Vom oberen Ende des Stö- ssels 28 mitten durch ihn hindurch bis in das Innere des Kolben 33 verläuft noch ein anderer Durchlass 43, der sich durch den Kolben 33 in den Raum unter der Schulter öffnet, die die untere Stirnfläche des Kolbens bildet.
Insofern die Fläche dieser Schulter, die eine vierte, in gleicher Richtung wie die ersterwähnte weisende Oberfläche am Stössel bildet, im wesentlichen flächengleich mit der oberen Stirnfläche
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Kraft mag als eine unwirksame Kraft bezeichnet werden.
Das obere Ende des Zwischenstückes 29 ist mit einer Eindrehung, die bei 44 Innengewinde trägt, und mit einer Nut an ihrem oberen Ende versehen, um einen Abdichtring 45 von entsprechender Form aufzunehmen, In das obere Gewindeende 44 des Zwischenstückes 29 ist ein Gehäuse 46 angeschraubt, welches eine Fernbetätigungseinrichtung aufnimmt und auch die oberen und seitlichen BegrenzungenderKam- mer 42 bildet. Das obere Ende dieses Gehäuses ist in der vorliegenden Darstellung mittels einer Kappe oder Haube 47 abgeschlossen, die darauf aufgeschraubt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es nicht. nötig, dass die Kappe 47 des Gehäuses 46 dicht anschliesst, weil dessen Inneres beim normalen Betrieb unter Atmosphärendruck steht.
Im unteren Teil des Gehäuses 46 befindet sich in diesem ein Niederdruckkolben 48, der an seinem unteren Ende eine dünne Verlängerung hat ; diese geht durch eine Abdichtung 49 in der engen Bohrung, die mit dem Raum 42 in Verbindung steht. Der Kolben 48 kann also hin-und hergehen ; wenn er nach unten geht, dient er dazu, den Stössel 28 nach unten zu drängen und das Verschlussstück 8 aus dessen federndem Zurückhalten 27 zu verschieben. Die so durch den Kolben 48 am oberen Ende des Stössels 28 ausgeübte Kraft wird gleichmässig um dessen Achse herum ausgeübt, dort also ausgeglichen. Sie stellt eine wirksame Kraft dar.
Der Niederdruckkolben 48 wird gegen Aufwärtsbewegung durch eine Schulter 50 zurückgehalten ; diese ist am unteren Ende eines Futterstückes 51 vorgesehen, das innerhalb des Körpers 46 mit Hilfe eines Sprengringes 52 od. dgl. festgehalten wird. Der Niederdruckkolben 48 wird mit Hilfe einer Feder 53 nach unten vorgespannt, die gegen einen Druckring 54 am oberen Ende des Kolbens drückt. Das obere Ende dieser Feder legt sich gegen eine Anschlageinstellmutter 55, die an ihrem eingeschraubten Platz im Gehäuse 46 mit Hilfe einer Kontermutter 56 festgelegt ist. Sie kann im Gehäuse 46 eingestellt werden, um die verlangte Spannung an der Feder53 und somit die verlangte, nach unten durch den Kolben 48 auf den Stössel 28 wirksame Kraft vorzusehen.
Durch den Niederdruckkolben 48 hindurch geht eine Bohrung, in der das dünne, untere Ende 57 eines Hochdruckkolbens hin und her verschieblich eingebaut ist ; dieses untere Ende wird von einer Gleitabdichtung im Kolben 48 umgeben, wie es bei 58 zu sehen ist. Der Hochdruckkolben 59 am oberen Ende dieses Stieles 57 hat eine Verlängerung 60 nach oben und ist hin und her verschieblich in einem Zylinder eingebaut, der sich in dem Überwurf und Gehäuse 61 bildet. Der Hochdruckzylinder ist bei 62 in die
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obere Verlängerung des Niederdruckkolbens 48 so eingeschraubt, dass er dort zurückgehalten wird, und mit einem Abdichtring 63 zur Abdichtung zwischen dem Umfang des Kolbens 59 und seinem Zylinder versehen. Eine zweite Abdichtung liegt um die obere Verlängerung 60 des Kolbens 59 herum, wie es bei
64 zu sehen ist.
Der Hochdruckkolben 59 ist nach oben mit Hilfe einer Feder 65 vorgespannt, die an ihrem oberen
Ende gegen die Mutter 66 drückt ; diese ist am oberen Ende der Verlängerung 60 aufgeschraubt und wird mit Hilfe einer Kontermutter 67 an ihrem Platz gehalten. Das untere Ende der Feder 65 drückt gegen den
Hochdruckzylinder 61. Offensichtlich kann der Druck der Feder 65 durch Einstellung der Mutter 66 so ein- gestellt werden, dass er jede verlangte Vorspannung liefert, die auf dem Hochdruckkolben 59 nötig werden kann. Es ist jedoch zu bemerken, dass die Vorspannung in diesem Kolben derjenigen auf dem Niederdruck- kolben 48 entgegengesetzt gerichtet ist und danach strebt, den Kolben 59 von dem Stössel 28 fernzuhalten.
Durch den Hochdruckkolben geht eine Bohrung hindurch, die eine Verbindung zwischen seiner unte- ren Stirnfläche und dem Raum im Hochdruckzylinder kurz über dem Kolben 59 bildet, wie es bei 68 veranschaulicht ist. Dadurch kann Druckflüssigkeit vom Inneren des Raumes 42 nach oben durch diese
Bohrung 68 in den Raum oberhalb des Hochdruckkolbens 59 so gelangen, dass sie ihn nach unten gegen die Spannung oder Vorspannung der Feder 65 drängt. Der gleich Druck wirkt auf den Niederdruckkol- ben 48 nach oben.
Wenn ein Steuerdruck in den Raum 42 durch die Leitung und den Durchlass 41 hineingelassen wird, so wirkt er also an dem unteren Ende des Niederdruckkolbens 48, um ihn von der Berührung mit dem
Stössel 28 fernzuhalten, und gleichzeitig an dem oberen Ende des Hochdruckkolbens 59, um ihn in die
Berührung mit dem Stössel 28 zu drängen. Liegt dieser Druck innerhalb eines durch die Einstellungen der Federn 53 und 65 vorbestimmten Bereiches derart, dass er ausreicht, um den Niederdruckkolben 48 in seiner gezeigten, oberen Lage gegen den Druck der Feder 53 zu halten, jedoch nicht ausreicht, um den Hochdruckkolben 59 nach unten gegen den Druck der Feder 65 zu drängen, so wird keine wirksame Kraft auf den Stössel 28 ausgeübt, dieser wird also nicht nach unten gedrängt und der Ventilverschluss 8 bleibt in dem federnden Halter 27 zurück.
Wenn jedoch der Steuerdruck im Raum 42 auf einen Betrag herabsinkt, der nicht ausreicht, auf das Unterende des Niederdruckkolbens 48 mit einer zur Überwindung der. : Federkraft 53 genügenden Kraft zu wirken, dann drängt diese Feder 53 den Niederdruckkolben nach unten und lässt ihn eine wirksame Kraft auf das obere Ende des Stössels 28 ausüben, dadurch diesen nach unten wandern und das Verschlussstück 8 aus seinem federnden Halter 27 verlagern. Wenn dies eintritt, bewegt sich das Verschlussstück in den Flussweg durch den Ventilkörper und wird in die geschlossene Lage gegen einen der Ventilsitze 6 oder 7 geführt.
Wenn anderseits der Druck innerhalb des Raumes 42 sich zu einem solchen Ausmass erheben sollte, dass er auf den Hochdruckkolben 59 mit genügender Kraft wirkt, um die Kraft der Feder 65 zu überwinden, so bewegt er den Hochdruckkolben nach unten und veranlasst ihn, eine wirksame Kraft auf das obere Ende des Stössels 28 auszuüben und diesen dadurch in ähnlicher Weise zu betätigen, dass er Anlass zur Verlagerung des Verschlussstückes 8 gibt und das Ventil schliesst.
Die mechanisch wirksamen, durch die Kolben 48 und 59 auf den Stössel 28 ausgeübten Kräfte sind gleichmässig um die Achse des Stössels 28 verteilt und parallel dazu, so dass sie ihn nicht zu verschieben bestrebt sind.
Das Zwischenstück 29 ist mit einem kegeligen Sitzteil 69 an seiner Aussenfläche in der Nähe seines unteren Endes versehen, das sich eignet, in einem ähnlichen, im Ventilkörper eingeformten Teil eingesetzt und darin mit Hilfe eines in einer Nut 70 einsetzbaren Abdichtringes abgedichtet zu werden. Beliebige Abdichtmittel wie z. B. die dargestellte Überwurfmutter können Anwendung zum Halten des Zwi schenstückes 29 in seiner Lage im Ventilkörper finden.
In der Fig. 3 ist nun eine Abwandlung dieser Erfindung veranschaulicht, die sich von der in Fig. 2 veranschaulichten Form dadurch unterscheidet, dass sie nicht nur für die Steuerung des Verschlussstückes des Ventils durch eine Kraft sorgt, deren Anwendung und Grösse durch einen ausserhalb des Ventilkörpers entstehenden Steuerdruck bestimmt wird, sondern auch für die Ausübung einer solchen Kraft, die das Ventil veranlasst zu schliessen, wenn der Druck innerhalb des Ventilkörpers auf einen über gewisser vorbestimmter Grösse liegenden Wert ansteigt.
Bei der Beschreibung dieser Erfindungsform geschieht der Hinweis auf Teile, die den bereits im Zu- samenhang mit Fig. 2 beschriebenen Teilen genau entsprechen, durch die gleichen, in Fig. 2 für diese Teile benutzten Nummern, jedoch mit der zusätzlichen, vorgesetzten Ziffer "1".
Wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Verschlussstück 108 durch den Halter 127 gehalten, der seinerseits im Gehäuse 129 mit Hilfe eines Sprengringes 130 gesichert ist ;
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dieser drückt gegen den Flansch 131 am oberen Ende des Halters 127.
In gleicher Weise wie der Stössel 28 hat der Stössel 128 um sein oberes Endstück herum eine Abdichtung 132 und dazwischen einen vergrösserten Teil 133, der einen Kolben bildet und seinerseits in einem Zylinder 134 gelegen ist ; dieser befindet sich in einem Stössel, der nunmehr beschrieben werden soll.
Der Verschlussstopsel 135 ist gegen Verschiebung nach unten durch den Halter 127 und gegen Verschiebung nach oben durch eine Schulter am Gehäuse 129 gesichert. Das untere Endstück des Stössels 128 geht durch eine Bohrung im gleichen Stösselglied, in dem auch der Zylinder 134 angeordnet ist, und ist in dieser Bohrung mittels eines Abdichtringes 136 abgedichtet.
Der Verschlussstöpsel 135 ist gegen den Körper 129 mittels eines Abdichtringes 137 und gegen das Stösselglied, in welchem der Zylinder 134 angeordnet ist, mittels eines Abdichtringes 1371 versehen.
Der im Zylinder 134 angeordnete Kolben 135 trägt in einer den Kolben umgebenden Nut einen Abdichtring 138. Eine Bohrung 139 verläuft der Länge nach durch den Stössel 128 von seinem unteren Ende bis zur oberen Oberfläche des Kolbens 133. Die Querfläche an der oberen Oberfläche des Kolbens 133, die diesem Druck ausgesetzt ist, zeigt in der entgegengesetzten Richtung und ist von gleicher Grösse wie die untere Stirnfläche des Stössels 128, die dem Druck innerhalb des Ventilgehäuses ausgesetzt ist, so dass der Stössel 128 insofern ausgewogen ist, als die unmittelbare Wirkung des Druckes innerhalb des Ventil- gehäuses in Betracht kommt.
Wie in der zuvor beschriebenen Form wird ein Steuerdruck von einer äusseren Quelle in das Gehäuse 129 durch eine Steuerdruckleitung 140 eingelassen und geht in den Umfangskanal 141 in dem Steuerstössel, in dem der Zylinder 134 angeordnet ist,
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kolben 148 befindet, der aussen eine Gleitdichtung 149 trägt. Die untere Stirnfläche des Niederdruckfernsteuerkolbens ist also dem Druck in dem Raum 142 ausgesetzt, der ihn nach oben zu drängen strebt und seine Aufwärtsbewegung wird durch einen Sprengring 150 in dem Stössel 151 begrenzt, der in Folgendem als "Hochdruckeigensteuerstössel" bezeichnet wird.
Diese Bezeichnung soll zum Ausdruck bringen, dass der Stössel dann für die Steuerung des Ventils wirksam wird, wenn der im Strömungswegherrschen- de Druck, der im Gegensatz zum Fernsteuerdruck als "Eigendruck" bezeichnet werden kann, in bezug auf einen Mitteldruck hoch ist. Entsprechend erklärt sich der im Folgenden verwendete Ausdruck "Nieder- druckeigensteuerstössel".
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der, jedoch übereinander eingearbeitet.
Dieser Stössel 151 ist gleitfähig in dem Gehäuse 129 eingebaut. und seine Aufwärtsbewegung darin wird durch eine nach unten zeigende Schulter 152 in dem Gehäuse in der Nähe seines Unterendes begrenzt ; diese Schulter wird durch einen seitlich ausladenden Flansch mit einer nach oben zeigenden Fläche erfasst, der im Ergebnis einen Kolben am Stössel 151 bildet.
Der Niederdruckfernsteuerkolben 148 ist dauernd nach unten mit Hilfe einer Feder 153 vorgespannt, die mit ihrem unteren Ende auf den Flansch 154 drückt und an ihrem oberen Ende durch die Einstellmutter 155 und die Kontermutter 156 gehalten wird, die beide im oberen Endstück des Hochdruckeigensteuerstössels 151 eingeschraubt sind.
Der Hochdruckfernsteuerstössel 157 ist um sein unteres Endstück herum mit einem Abdichtring 158 versehen und eignet sich, gegen das obere Endstück des Stössels 128 anzuschlagen, so dass er bei Abwärtsbewegung den Stössel 128 zwingt, das Verschlussstück 108 in die Schliesslage vorzutreiben.
Über seinem unteren Ende ist der Stössel 157 mit einem seitlich ausladenden Teil 159 versehen, der einen Hochdruckfernsteuerkolben bildet ; als Verlängerung nach oben geht von diesem Kolbenteil eine Stange 160 von etwa gleichem Aussendurchmesser wie dem des unteren Endstückes des Stössels 157. Diese Verlängerung 160 ragt nach oben durch eine Bohrung in dem Niederdruckfernsteuerkolben 148 und ist mit passenden Gewinden an seinem Oberende versehen, Im Kolbenteil 159 ist um seinen Aussenumfang herum ein Gleitdichtungsring 163 eingelegt, mit dem er in einem Zylinder eingreift, der in dem Hoch- druckeigensteuerstössel 151 eingearbeitet ist. Auch um die Verlängerung 160 herum liegt eine Abdichtung 164 dort, wo sie durch den Kolben 148 hindurchgeht, so dass die Verlängerung mit Bezug auf den Kolben 148 unter Beibehaltung der Abdichtung gleiten kann.
Um den Teil der Verlängerung 160, der über den Kolben 148 hinausragt, windet sich eine Steuerfeder 165, die zwischen dem oberen Ende des Kolbens 148 und der auf das obere Ende der Verlängerung 160 aufgeschraubten Einstellmutter 166 und Kontermutter 167 liegt. Man sieht also, dass die Feder 165 dazu dient, den Stössel 157 dauernd mit Bezug auf den Kolben 148 nach oben zu drücken.
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Wie oben erwähnt, sitzt der Hochdruckeigensteuerstössel 151 im Gleitsitz in dem Körper 129 und hat mit ihm abgedichtete Berührung mit Hilfe eines oberen, den Stössel 151 umgebenden Abdichtringes 171 und eines zweiten, diesen Stössel knapp über der Ringnut oder dem Kanal 141 umgebenden Gleitabdichtringes 172, so dass das Entweichen von Hochdruck aus der Leitung 140 nach oben zwischen dem Stössel 151 und dem Körper 129 verhindert wird. Der Stössel ist auch mit einer ähnlichen Abdichtung 173 unter der Nut 141 versehen, um das Entweichen eines solchen Druckes nach unten zwischen dem Körper und dem Stössel ebenso zu verhindern wie das Heraufdringen von Druckflüssigkeit aus dem Raum unterhalb des Abdichtringes 173.
Schliesslich liegt ein Abdichtring 174 rund um den unteren, seitlich ausladenden Kolbenteil des Stössels 151 so, dass er eine Abdichtung zwischen diesem Kolbenteil und dem Zylinder bildet. in dem dieser Kolbenteil arbeitet. Eine Bohrung 175 ist vom unteren Ende des Hochdruckeigensteuerstö- ssels 151 vorgesehen und verläuft nach oben von einer Öffnung im Ventilkörper zu einer Öffnung knapp über dem verbreiterten Kolbenteil des Stössels 151, der an die Schulter 152 anschlägt. Die Fläche dieser Schulter an dem Kolbenteil ist so berechnet, dass sie die der unteren Stirnfläche des Stössels 151 übertrifft, die dem Druck innerhalb des Ventilkörpers ausgesetzt ist. Infolgedessen wirkt dieser Druck im Ventilkörper unausgeglichen auf den Stössel 151 und versucht, ihn nach unten zu drängen.
Dieser Wirkung arbeitet die Feder 176 entgegen, die auf dem oberen Ende 177 des Körpers 129 aufliegt und an ihrem entgegengesetzten Ende durch die in das obere Ende des Hochdruckeigensteuerstössels 151 eingeschraubte Einstellmutter 178 und Kontermutter 179 gehalten wird.
Wie man sieht, erreicht die Druckflüssigkeit aus der Leitung 140 den Fernsteuerdruckzylinder 142 mit Hilfe der Ringnut 141 in dem Stössel 151 und des radialen Durchlasses 180, der diese Ringnut mit dem Fernsteuerdruckraum 142 verbindet.
Innerhalb des unteren Endstückes des Zylinders, in welchem der Kolben 159 eingebaut ist, befindet sich eine Distanzhülse 181, die in diesem Zylinder mit Hilfe eines Abdichtringes 182 rund um den Aussenumfang abgedichtet und an ihrem Platz mit Hilfe eines durch die Wand des Zylinders knapp oberhalb der Hülse 181 getragenen Sprengringes 183 gehalten wird. Diese Hülse bildet also im Ergebnis einen
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ist, und dem Zylinder, in welchem der Kolben 133 eingebaut ist.
Wie zuvor erklärt wurde, ist der obere Teil des Steuerwerkkörpers zu allen Zeiten irgendeinem
Grunddruck, z. B. dem atmosphärischen, ausgesetzt, der für die Zwecke der Steuerung praktisch gleichbleibt. Dieser Raum wird durch eine Bohrung 184 im Stössel 157 mit dem Raum 185 knapp unter dem Kolben 159 des Stössels 157 verbunden. Der an dem Kolben 159 nach oben drängende Druck ist also mehr oder weniger gleichbleibender Atmosphärendruck, während der nach unten drängende Druck der durch die Leitung 140 eintretende Fernsteuerdruck ist.
Vom Raum 185 ausgehend verläuft nach unten durch den Stössel 151 ein Durchlass 186, der den Raum 185 mit dem Raum 187 unter dem Kolben des Stössels 151 verbindet, so dass dieser Raum 187 ebenfalls unter atmosphärischem oder anderem etwa gleichbleibendem Druck steht. Auch durch jenen Teil des Stössels 151, der zwischen dem Raum 187 und dem Zylinder 134 im Inneren des Stössels 151 unterhalb des Kolbens 133 liegt, ist ein Durchlass 188 eingearbeitet, so dass der Raum innerhalb des Zylinders 134 unter dem Kolben 133 gleichfalls unter atmosphärischem oder ähnlichem Druck steht.
Im Betrieb des in Fig. 3 veranschaulichten Ventils gleicht sich die Wirkung der Druckflüssigkeit im Ventilgehäuse auf den Stössel 128 aus, weil die Flächen am unteren Ende dieses Stössels und die entgegengesetzt zeigende Oberfläche über dem Kolben 133 gleich gross und beide diesem Druck ausgesetzt sind. Der Druck am oberen Ende des Stössels 128 ist nur der durch den Stössel 157 ausgeübte. Ein Teil des durch den Stössel 157 auf den Stössel 128 aufgebrachten Druckes ist auf den atmosphärischen Druck am oberen Ende der Verlängerung 160 zurückzuführen.
Da die Fläche am oberen Ende der Verlängerung 160 im wesentlichen gleich der Fläche der vierten oder unteren Fläche des Kolbens 133 und da die untere Fläche dieses Kolbens gleichfalls dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist, gleicht sich die Wirkung des atmosphärischen Druckes auf dem Stössel 128 demnach als unwirksame Kraft aus.
Jeder der andernKolben des Steuersystems wird durch den Steuerdruck in eine Richtung gedrängt und wird in der entgegengesetzten Richtung durch Federwirkung plus atmosphärischen Druck unter Druck gesetzt. So wird der Hochdruckfernsteuerkolben 159 durch den von der Leitung 140 eintretenden Steuerdruck nach unten gedrängt und in der umgekehrten Richtung durch die Feder 165 und den atmosphärischen Druck im Raum 185 unter Druck gesetzt. Gleichfalls wird der Kolben 148 durch den von der Leitung 140 eintretenden Fernsteuerdruck nach oben gedrängt u. zw. unter Gegenwirkung durch die Vorspannfeder 153 und durch die Wirkung des Atmosphärendruckes am oberen Ende dieses Kolbens 148.
Schliesslich wird der Stössel 151 nach unten durch den Unterschied zwischen dem Gesamtdruck auf der unteren Stirnfläche die-
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und die Wirkung des Atmosphärendruckes. Wenn der Druck im Ventilgehäuse auf einen geringeren Wert fällt, als ausreicht, um die Kraft der Feder 153 zu überwinden, liefert diese Feder offensichtlich eine wirksame Kraft, um den Kolben 348 nach unten zu drängen und ihn zu veranlassen, durch den als Stössel wirkenden Kolben 359 den Stössel 328 herabzustossen und dadurch das Verschlussstück 108 aus seinem fe- dernden Halter zu befreien und das Ventil schliessen zu lassen.
Steuerdruck aus einer entfernten Quelle, der durch die Leitung 140 eingeführt und in der zuvor be- schriebenen Weise in den Raum 342 gelangt ist, wirkt auf den Kolben 359 nach oben gegen die an seinem oberen Ende ausgeübte Wirkung der Feder 365 und auch des Atmosphärendruckes. Es sei daran erinnert, dass jener Teil der Kraft, der durch Atmosphärendruck auf einer dem oberen Ende des Stössels 328 glei - chen Fläche geliefert wird, durch die Einführung atmosphärischen Drucks über die Durchlässe 384 und 343 in den Raum unter dem Kolben 333 ausgeglichen ist und so eine unwirksame Kraft darstellt ; jedoch übt der atmosphärische Druck an der übrigen Fläche des Kolbens 359 eine Kraft nach unten zusätzlich zu der von der Feder 365 gelieferten Kraft aus.
Wenn der Druck in der Leitung 140 auf einen solchen Betrag ab- fällt, dass er nicht mehr genügende Kraft in den Raum 342 hineinliefert, um die Feder 365 und den Ein- fluss des Atmosphärendruckes zu überwinden, so bewegt sich offenbar der Kolben 359 nach unten und übt eine wirksame Kraft aus, die den Stössel 328 nach unten treibt und den Ventilschluss veranlasst. Da der Druck im Raum 342 nur zwischen den gegenüberliegenden Teilen der Kolben 348 und 359 wirksam wird, versucht er nur den einen mit Bezug auf den andern zu bewegen. Der Kolben 348 ist in seiner untersten Lage mit Bezug auf den Kolben 359 infolge Anliegens an dem Sprengring 392 gezeigt, so dass Druck im Raum 342 ihn nicht weiter herunterbewegen kann.
Der Kolben 348 ist auch in seiner obersten Lage mit
Bezug auf das Ventilgehäuse infolge Anliegens an dem Sprengring 150 gezeigt, so dass er nicht nach oben wandern und eine Druckminderung im Raum 342 lediglich dazu führen kann, den Kolben 359 mit Bezug auf denKolben 348 nach unten zu bewegen.
Betrachtet man nun die in Fig. 6 veranschaulichte Form, so sind alle Teile ziemlich genau mit den im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen identisch mit der Ausnahme, dass der Kolben 348 etwas verschiedene Form hat, dass der nach oben ragende, hülsenähnliche Teil an seinem oberen Ende wegfällt und dass der Kolben 459 für den Kolben 359 eingetreten ist.
Die zylindrische Öffnung im oberen Teil des Kolbens 448 ist etwas kleiner gemacht und erstreckt sich etwas tiefer als der Zylinder 342 in Fig. 5, dieser Zylinder ist in Fig. 6 mit 485 bezeichnet und nimmt den Kolben 459 auf. Der Durchlass 490 verbindet die Nut 391 und den Raum über dem Kolben 459. Eine Abdichtung ist um den Kolben 459 mit Hilfe eines Abdichtringes 463 vorgesehen.
Das obere Endstück des Kolbens 448 ist eingesenkt, um ein Zylinderkopfglied 495 aufzunehmen, das an seinem Platz durch einen im oberen Ende des Kolbens 448 getragenen Sprengring 496 gehalten wird.
Im Betrieb ist also das Glied 495 in Wirklichkeit ein unlösbarer Bestandteil des Kolbens 448. Der Kolben 459 hat einen nach oben ragenden Stiel 460, der durch den Zylinderkopf 495 geht und in ihm mit Hilfe eines Abdichtringes 464 abgedichtet ist. Das nach oben ragende Ende dieses Stieles wird von einer Feder 165 umschlungen, die auf dem Stiel nach unten mit Hilfe einer Einstellmutter 166 und Kontermutter 167 gehalten wird.
Verbindung vom oberen Teil des Gehäuses besteht von dem dort liegenden Teil des Stieles nach unten bis zum unteren Ende des Kolbens 459 durch eine Längsbohrung 4 ? 4, um in den Räumen, in denen es verlangt wird, für atmosphärischen Druck zu sorgen. In den Raum 485 geht zu diesem Zweck eine seitliche Bohrung hinein.
Im Betrieb wirkt der Stössel 351 in derselben Weise wie der diese Nummer in Fig. 5 tragende Stössel und der Kolben 448 in derselben Weise wie der die Nummer 348 in Fig. 5 tragende Kolben. Jedoch wirkt der Fernsteuerdruck, der durch die Leitung 140 und von dort in den Raum 442 gelassen wird, nach unten auf das obere Ende des Kolbens 459.
Wenn dieser Steuerdruck gross genug wird, um die durch die Feder 165 nach oben auf diesen Kolben ausgeübte Kraft zu überwinden, wandert dieser Kolben nach unten und liefert eine wirksame Kraft, um den Stössel 328 nach unten zu drängen und das Verschlussstück 108 in die schliessende Lage zu führen, Da der Druck im Raum 442 nach oben nur auf den Zylinderkopf 495 des Kolbens 448 wirkt und der letztere in seiner obersten Lage mit Bezug auf das Ventilgehäuse infolge Anliegens am Sprengring 150 gezeigt ist, kann der Druck im Raum 442 weder den Kolben. 448 noch seinen Zylinderkopf nach oben sondern lediglich den Kolben 459 nach unten bewegen.
Es ist éinzusehen, dass durch Änderungen der Abmessungen und Formen zusätzliche, mit den veranschaulichten Stösseln gleichachsige Kolben vorgesehen werden könnten, wenn sie für den Zweck erforderlich werden. zusätzliche Steuerungen einzurühren ; dabei können die Merkmale leichter Herstellung und zügigen Betriebes, wie sie der vorliegenden Bauweise eigen sind, beibehalten werden.