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Ventilanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eineventilanordnung zur Steuerung des Durchflusses von flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zur Druckgassteuerung bei Druckgasschaltern. Zur Durchflussbegrenzung bei Bremsstoffleitungen ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der sich ein zwischen zwei Federn aufgehängt gelagerter, kugelförmiger Ventilkörper mit einer zentralen Bohrung in einem Gehäuse befindet.
Im Normalbetrieb wird der Ventilkörper in seiner Ruhelage sowohl aussen umströmt, als auch infolge seiner Bohrung durchströmt. Überschreitet die Durchflussmenge jedoch einen vorgegebenen Wert, so bewegt sich der Ventilkörper in eine Grenzlage, in welcher der äussere Umströmungsweg verschlossen wird und die Strömung allein durch die Bohrung erfolgt, wodurch die Durchflussmenge begrenzt wird. Bei Druckgasschaltern handelt es sich jedoch darum, dass bei ihnen in der Ausschaltstellung eine Schaltkammer, in der die Unterbrechung des Strompfades erfolgt, unter Durckluft gesetzt wird, und dass zum Zwecke des Einschaltens die Schaltkammer entlüftet wird. Dabei bewirkt die in die Schalt-Löschkammer eingeführte Druckluft die Kontakttrennung der Schaltstücke und hält die Trennung der Schaltstücke mit ihrem Verbleib in der Schaltkammer aufrecht.
Die Entlüftung der Schaltkammer führt dann unter Vermittlung zusätzlich eingebrachter Druckfedern zum Kontaktschluss der Schaltstücke. Der Aufbau der Schalter im besondern richtet sich nach den geforderten Leistungen. Für kleinere Spannungen und Leistungen können z. B. pro Pol je ein Stützisolator mit je einer Schaltkammer verwendet werden, wobei die Stützisolatoren alle einem gemeinsamen Druckgasvorratsbehälter zugeordnet sind. Für höhere Spannungen und grössere Leistungen finden dagegen propol mehrereStützisolatorenVerwendung. Die letzteren tragen die erforderlichen, in Reihe geschalteten Schaltkammern, wobei die zu einem Pol gehörenden Stützisolatoren auf einem oder auch auf mehreren Druckgaskesseln sitzen.
Dadurch, dass bei diesen Schaltern mehrere Stützisolatoren einem Druckgaskessel zugeordnet sein können, besteht die Gefahr, dass bei Schadhaftwerden eines Stützisolators oder einer Schaltkammer, oder bei Undichtwerden eines Druckgaskessels diejenigen Stützisolatoren bzw. Schaltkammern, die nicht vom
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kammer ein Schaden auf, so kann es im zugehörigen Druckgaskessel zu einer Druckabsenkung kommen, die sich auch auf die andernStützisolatoren undSchaltkammern auswirkt. Sind beispielsweise die Schaltstrecken ausgeschaltet, so können sie ungewollt bei einer bestimmten schadensbedingten Druckabsenkung schliessen.
Anderseits kann es vorkommen, dass bei einem Druckverlust an einem Kessel die ihm zugeordneten Schaltkammern oder die mit ihm in Verbindung stehenden anderen Kessel vom Verlust an Druckmedium ebenfalls betroffen werden.
Erschwerend kommt hinzu, dass an den Schaltkammern ohnehin und ständig ein gewisser Verlust an Druckmedium eintritt (Spaltverluste), der durch Nachschleusung aus dem Kessel gedeckt werden muss. Ein direktes Absperren der Einzelteile ist also nicht möglich. Auch ein Absperren durch ein Rückschlagventil bringt keine Abhilfe, da hiemit noch kein Sperrschutz für die Druckgasströmung in beiden Richtungen gegeben ist. Man hat deshalb auch schon sogenannte Zusatzventile vorgeschlagen, die z. B. den Hauptsteuerventilen zwischen Schaltkammer und Druckgas-Vorratsbehälter parallelliegen und die dem Druck-
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ausgleich und der Nachschleusung des Druckmediums, insbesondere der Druckluft, zu den Schaltkammern dienen sollen, so dass die Hauptsteuerventile nur kurzzeitig zu betätigen sind.
Diese Zusatzventile, die auch der Verbindung zwischen den Kesseln dienen können, sind druckab- hängig gesteuert, d. h. sie können nur für einen bestimmten Druckbereich offengehalten werden. Der Nachteil ist jedoch auch hier, dass durch diese Steuerung über einen Druckbereich der Durchlass immer nur von der einen Seite des Ventils her, also entweder von der Schaltkammerseite her oder von der Kesselseite her geöffnet werden kann.
Abhilfe schafft hier erfindungsgemäss eine Ventilanordnung, bei der in wesentlicher und kennzeichnender Weise das Medium einen Hohlkörper durchfliesst, in dem zwei strömungsbetätigbare gegensinnig angeordnete Ventile liegen, von denen jeweils eines in Abhängigkeit von der Grösse und Richtung des
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die Einzelteile eine zusammenhängende bauliche Einheit.
Ferner dient in erfindungsgemässer Weise der Einstellung der Strömungs - bzw. Druckgefällewerte, bei denen eines der beiden Ventile schliesst, die mittels Druckplatten oder Ringe einstellbare Vorspannung an dem oder den Ventilkörpern beispielsweise zylindrischer Schraubenfedern, die ihrerseits in Gegenwirkung am beweglichen Teil der Ventile angreifen.
Die Erfindung sieht aber auch vor, dass der Einstellung der Strömungs-bzw. Druckgefällewerte, bei denen eines der beiden Ventile schliesst, verschiebbare, in dem Hohlkörper eingeführte Ab- und Zufluss- rohre dienen, wobei die letzteren gleichzeitig die Ventilsitze abgeben, und dass die beweglichen Ventil- teile zu einem einstückigen Ventilkörper zusammengefasst sind, der ineiner demströmungs-bzw. Druck- gefälle Null entsprechenden Ausgangsstellung vermittels Federn gehalten ist, die in Gegenwirkung an ihm angreifen.
Des weiteren ist erfindungsgemäss der innerhalb des zylindrischen Hohlkörpers an dessen Innenwand gleitbare Ventilkörper an seiner zylindrischen Aussenfläche mit Längsrillen bzw. Kanälen für das durch- fliessende Medium ausgerüstet. Diese Längsrillen für das durchfliessende Medium können aber auch an der
Innenfläche des den Ventilkörper umgebenden Hohlkörpers angeordnet werden.
Indem insbesondere und erfindungsgemäss dieLängsrillen bzw.Kanäle an der zylindrischen Aussenwand des Ventilkörpers nach Art von Schraubenlinien verlaufen, erhält der Ventilkörper einen Drall, was verhindert, dass er durch die Strömung verkantet ist.
In bestimmten Fällen erweist es sich als zweckmässig, den Ventilkörper einseitig durch eine Druckfeder zu belasten, wobei diese derart bemessen ist, dass die eine der beiden Öffnungen bei dem Druckgefälle Null geschlossen ist und sich bei einem ganz bestimmten von Null verschiedenen Wert desDruckgefälles öffnet, während die andere Öffnung bei einem ganz bestimmten höheren Wert des Druckgefälles schliesst. In der Zeichnung ist ein besonders einfaches und vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Ventilanordnung schematisch wiedergegeben. Da es sich dabei nur um eine Ausführungsform handelt, ist die Erfindung als solche nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Ventilvorrichtung ist dabei in einem zylindrischen Hohlkörper 1 untergebracht, der an seinen beiden Enden mittels nicht näher gekennzeichneter kreisscheibenförmiger Deckplatten abgeschlossen ist.
DurchDeck- und Bodenplatten ist je ein mit Gewinde versehenes Rohrstück 6 bzw. 6a geführt. Diese Rohrstücke können mittels ebenfalls nicht näher gekennzeichneter Muttern und Unterlegscheiben in bestimmten Lagen innerhalb des zylindrischen Hohlkörpers festgelegt werden. Auf die gehäuseinneren Enden dieser Rohrstücke sind ferner Teller 2, 2a aufgebracht, wobei die Verbindung zwischen beiden an den Randpartien zentral aus den Tellern ausgeschnittener Kreisscheiben vollzogen ist. Die Durchmesser der kreisscheibenförmigen Ausschnitte entsprechen den Durchmessern der Rohrstücke. Ein im Mittelteil des zylindrischen Hohlkörpers 1 durch die Federn 5 und 5a gehaltener, ebenfalls zylindrischer Ventilkörper 3 trägt beiderseits je einen fest aufgebrachten Ventilsitz 4 bzw. 4a.
Je nach Grösse und Richtung des Druckgefälles eines durchdas eine Rohrstück zu und durch das andere Rohrstück ausströmenden Mediums kann dann die eine oder die andere der beiden Öffnungen der Teller 2 und 2a verschlossen werden. Dabei erfolgt die Betätigung bzw. Bewegung des Ventilkörpers 3 selbsttätig. Es kann das Druckgefälle bei entsprechender Dimen- sionierung der sich an den Gehäusedeckeln und am Ventilkörper 3 abstützenden Federn 5, 5a, wie auch entsprechend der Einschraubtiefe der die zentralenöffnungen aufweisendenTeller 2, 2a einen Wert annehmen, derart, dass der Ventilkörper auch in einer Lage verweilen kann, die beide Öffnungen freigibt. Die Strömung des Druckmediums verläuft dabei durch Längsrillen oder Kanäle 7, die in die zylindrischen Aussenflächen des Ventilkörpers 3 eingelassen sind.
Das bewegungsmässige Ansprechen des Ventilkörpers, wie auch der endgültige Verschluss einer der
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beiden Öffnungen kann vermittels der Druckfedern 5, 5a oder durch mehr oder weniger starkes Hineindrehen der Zuführungsrohre 6, 6a in das zylindrische Gehäuse, d. h. durch Verkleinern der Abstände der Ventilsitze von den Rohrtellern, eingestellt werden. Dabei erfolgt die Verstellung mittels der Federn über Druckringe, die im Sinne eines Zusammendrückens der Federn über besondere Antriebe zu verschieben sind.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Federn 5,5a so dimensioniert, dass, wem, kein Druck-
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einnimmt, die beide Öffnungen freigibt. Tritt jetzt auf der einen Seite, beispielsweise der des Rohr- stückes 6, eine Druckabsenkung auf, so kann die Luft über die Rillen 7 am Ventilkörper von der Seite des
Rohrstückes 6a zur Seite des Rohrstückes 6 nachströmen. Wird jedoch hiebei das Druckgefälle zwischen den Öffnungen der Teller 2a und 2 zu gross, so setzt der Ventilkörper 3 mit seinem Sitz 4 auf den Rand des die zentrale Öffnung aufweisenden Tellers 2 auf und unterbricht die Gasströmung. Die gleiche Wirkung tritt in umgekehrter Richtung ein, wenn die Druckabsenkung auf der anderen Seite auftreten würde.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Rillen 7 für den Druckgasdurchlass kann es zweckmässig sein, diese schraubenförmig mit einer Steigung auszuführen, um beim Betätigen des Ventilkörpers diesem einen Drall zu erteilen.
Auf diese Weise wird ein Verkanten des Ventilkörpers verhindert. An Stelle der Rillen können auch Bohrungen im Ventilkörper vorgesehen werden, dies insbesondere dann, wenn jeder Durchlassöffnung ein getrennter Ventilkörper zugeordnet ist. Letzteres kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Ventilkörper keine bauliche Einheit bilden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Rillen 7 statt im Ventilkörper 3, im Gehäuse 1 vorzusehen. Das bringt fertigungstechnische Vorteile unter Umständen mit sich.
Für bestimmte Druckgassteuerungen ist es vorteilhaft, die Grund- oder Ausgangsstellung der Ventilanordnung so vorzusehen, dass sie beim Druckgefälle Null stets eine Durchlassöffnung verschliesst. Das erweist sich schon deshalb als zweckmässig, weil es eine sehr exakte Justierarbeit erfordert, die Grundstellung so zu wählen, dass beide Durchlassöffnungen offengehalten werden. Von Vorteil ist diese Anordnung z. B. wenn sie bei Druckgasschaltern zwischenSchaltkammern und Kessel parallel zum Hauptschaltventil angeordnet wird. Da hiebei immer der in der Schaltkammer vorhandene Druck der wichtigere ist, ist es allgemein unerwünscht, dass ein Druckausgleich von der Schaltkammer zurück in den Kessel erfolgt.
Die Ventilanordnung wird hier u. a. also so verwendet, dass die Richtung von der Schaltkammer zum Kessel gesperrt ist, dass aber bei einem genügenden Druck in der Schaltkammer, der z. B. durch kurzseitiges Öffnen des Hauptschaltventils erreicht wird, eine Nachschleusung von Druckgas aus dem Kessel zur Schaltkammer erfolgen kann Der entsprechende Druck ist an der Ventilanordnung einstellbar. Die Ventilanordnung öffnet sich also, wenn auf der Schaltkammerselte ein erforderlicher Mindestdruck vorhanden ist. Geht der Druck infolge irgend einer zu grossen Druckabsenkung auf derSchaltkammerseite verloren, dann wird die Druckdifferenz in der Ventilanordnung wieder zu gross und der Ventilkörper verschliesst die vorher freigegebene Öffnung wieder.
Hat sich dagegen auf beiden Seiten Druckgleichheit eingestellt, so nimmt der Ventilkörper seine Grundstellung ein und verschliesst in diesem Fall die andere Öffnung. Um in diesem Fall eine Umkehr der Strömungsrichtung sicher zu vermeiden, kann die Ventilanordnung so eingestellt werden, dass sie schon kurz vor Erreichen der Druckgleichheit die andere Öffnung, also die Öffnung auf der Kesselseite sperrt. Es liegt hier eine Ventilanordnung vor, die die eine Strömungsrichtung ständig unterbindet und die die andere Strömungsrichtung nur für einen bestimmten einstellbaren Bereich des Druckgefälles zwischen
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Kommt es dagegen allein auf die Steuerung des Druckausgleichs z.
B. zwischen zwei Kesseln an, so wird zweckmässig allein eine Ventilanordnung zwischen diese beiden Kessel geschaltet, die in beiden Richtungen druckabhängig die Ausgleichsströmung freigibt. Hier ist im allgemeinen eine Ventilanordnung zu verwenden, in deren Grundstellung beide Öffnungen freigegeben sind.
Erwähnt sei noch, dass die beschriebene Ventilanordnung bzw. das beschriebene Steuerungsorgan nicht allein auf die Steuerung des Druckausgleichs zwischen Druckgasbehältern anwendbar ist, sondern dass auch eine Anwendung in Form einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventilanordnung zur Steuerung des Durchflusses von flüssigen oder gasförmigen Medien, insbesondere zur Druckgassteuerung bei Druckgasschaltern, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium einen Hohlkörper (1) durchfliesst, in den zwei strömungsbetätigbare, gegensinnig angeordnete Ventile (2,4 und 2a, 4a) liegen, von denen jeweils eines in Abhängigkeit von der Grösse und Richtung des Strömungs - bzw.
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