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Die Erfindung betrifft ein Druckventil mit einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilgehäuse beweglichen Ventilteller, der an dem einen Ende einer axial begrenzt verschiebbaren Stange befestigt ist, wobei an den Ventilteller ein Hohlkolben angeschlossen ist, dessen Mantel die Stange umgibt, wobei der Hohlkolben in einem zylindrischen Abschnitt des Ventilgehäuses axial verschiebbar sowie druckdicht aufgenommen ist und der durch den zylindrischen Abschnitt des Ventilgehäuses und den Hohlkolben begrenzte Innenraum im Ventilgehäuse durch den Ventilteller hindurch mit der Druckseite des Druckventils verbunden ist.
Aus der FR 2 442 390 A ist ein Druckventil bekannt, bei dem ein Hohlkolben zur Druckregelung über eine Zahnschiene in seiner Stellung veränderbar ist. Um das Hochstellen des Hohlkolbens zu erleichtern, ist an dessen Innenseite eine Zugfeder angebracht. Um den Hohlkolben herum ist ein rohrförmiger Ventilkörper angeordnet, bei dessen Bewegung in die Offenstellung der Hohlkolben, der mit dem Mediumdruck beaufschlagt wird, unterstützend wirkt Bei diesem bekannten Druckventil ist eine relativ grosse axiale Baulänge erforderlich
Weiters ist aus der FR 2 450 398 A ein Servoantrieb zur Betätigung von Ventilen bekannt, bei dem in zwei einander gegenüberliegenden Zylindern gegeneinander bewegliche Hohlkolben angeordnet sind,
deren Position mittels Druckluft bzw über eine Spindel mit Handrad zum Schliessen des Ventils verstellbar ist Zwei Federn unterstützen die Positionierung der Hohlkolben in ihre Ausgangslage, in der das zugehörige Ventil offen ist. Diese Konstruktion ist somit aufwendig und für spezielle Anwendungen ausgelegt.
In der FR 2 712 955 A ist ein Absperrorgan beschrieben, dessen Verschlussteil uber einen Spindeltrieb verstellbar ist Um in einem Sicherheitsfall den Verschlussteil gegen den Druck des durchströmenden Mediums in die Schliessstellung zu bewegen, ist ein externer Gasbehälter vorgesehen, aus dem Druckgas in einen die geteilte Spindel für den Verschlussteil umschliessenden Zylinder strömen kann und dort auf einen dichtenden Trennring einwirkt Auch diese Vorrichtung ist somit aufwendig.
Aus der GB 849 942 A ist eine Sicherheitsventil bekannt, bei dem der Verschlusskörper mit einer Bohrung versehen ist, durch die das unter Druck stehende Medium auch zur Rückseite des Verschlusskörpers gelangt, um so zusammen mit einer Druckfeder den Verschlusskörper in die Schliessstellung zu drücken Wenn der Druck des Mediums jedoch über einen vorgegebenen Wert ansteigt, so überwiegt der Mediumdruck an der Vorderseite des Verschlusskörpers, so dass letzterer in seine Offenstellung bewegt wird
In der DE 21 45 551 A ist ein Druckmittel-betätigbares Ventil geoffenbart, bei dem ein unter Druckmittelzufuhr gegen die Kraft einer Schliessfeder öffnender Kolben vorgesehen ist Zusätzlich ist, für den Ausfall der Druckmittelzufuhr,
eine manuelle Ventilbetätigung mittels Spindel vorgesehen
Aus der US 4 527 502 A ist schliesslich ein Druckluft-Ausstossmechanismus für Projektile bei U- Booten bekannt, wobei ein Ventil die Druckluft-Verbindung steuert, dem ein Hydraulikkreis mit Überlaufbohrungen für eine rasche Bewegung des Ventilkörpers zugeordnet ist
Andererseits werden Spindel-betätigte Druckventile auch als Absperreinrichtung der Druckausgänge von Feuerwehrpumpen verwendet. Durch einen relativ zur Spindel axial begrenzt verschiebbaren Ventilteller haben sie zugleich die Funktion eines Rückschlagventils Die Betätigung des Druckventils erfolgt durch Drehung der Spindel mittels eines Handrads. Viele Feuerwehrfahrzeuge sind mit Pumpen ausgerüstet, deren Schliessdruck über 16 bar liegt und durch eine automatische Druckregulierung konstant gehalten werden kann.
Das Schliessen des Druckventils durch Drehen des Handrads erfordert dann eine sehr hohe Kraft.
Ziel der Erfindung ist es, ein Druckventil der eingangs angegebenen Art vorzusehen, bei dem die zum Schliessen erforderliche Stellkraft erheblich reduziert wird, wobei nichtsdestoweniger eine vergleichsweise geringe axiale Baulänge erzielbar ist und vorhandene, gegebenenfalls nur leicht modifizierte Ventilgehäuse eingesetzt werden können.
Das erfindungsgemässe Druckventil der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller durch Drehung einer Spindel beweglich ist, in der das andere Ende einer Stange aufgenommen ist, wobei das dem Ventilteller zugewandte Ende der Spindel axial verschiebbar und druckdicht in den durch einen zylindrischen Abschnitt und einen Hohlkolben begrenzten Innenraum hineinragt.
Auf den Hohlkolben - und somit auf den Ventilteller - wirkt beim Schliessen eine hydraulisch
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erzeugte Stellkraft, die zum Dichtsitz gerichtet ist. Um diese hydraulische Stellkraft wird die an der Spindel aufzubringende Kraft vermindert Da die hydraulisch erzeugte Stellkraft proportional zum Wasserdruck ist, bleibt die an der Spindel zum Schliessen des Druckventils aufzubringende Kraft auch bei veränderlichem Druck weitgehend konstant
Der zylindrische Abschnitt des Ventilgehäuses kann auch durch einen in das Ventilgehäuse eingesetzten, an ihm befestigten Zylinder gebildet sein, so dass das Ventilgehäuse aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist
Zur Verminderung der Reibung ist vorzugsweise zwischen der Stange und dem Kolben ein Kugellager angeordnet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ragt das dem Ventilteller zugewandte Ende der Spindel axial verschiebbar und druckdicht in den Innenraum hinein. Durch diese Anordnung wird die axiale Baulänge, die zur Unterbringung von Kolben und Zylinder im Ventilgehäuse benötigt wird, gering gehalten, so dass vorhandene Ventilgehäuse - gegebenenfalls leicht modifiziert - verwendet werden können.
Ferner weist der zylindrische Abschnitt an seiner Innenseite am spindelseitigen Ende einen radial erweiterten Bereich auf, wobei in dem erweiterten Bereich ein radialer Ringspalt zwischen dem Hohlkolben und der Innenseite des zylindrischen Abschnitts gebildet ist, über den der Innenraum bei vollständig zurückgefahrenem Hohlkolben zu seinem Entleeren mit dem Ventilausgang in Verbindung steht.
Der Hohlkolben liegt somit nicht mehr abdichtend an der Innenseite an, sondern kann umspült werden
Zur Lagerung der Spindel ist eine Spindelführung vorgesehen, die ein in den Innenraum ragendes freies Ende mit einer Führungsbuchse aufweist, die an einen Spindelabschnitt angreift, der eine glatte, zylindrische Aussenoberfläche hat Die Führungsbuchse soll die Spindel jedoch nur radial grob lagern, da ein gewisses radiales Spiel dem Ventilteller die Möglichkeit gibt, sich an den Ventilsitz anzupassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch das erfindungsgemässe Druckventil in der Schliessstellung, Fig. 2 das in Fig 1 gezeigte Druckventil in der Ruckschlagventilstellung, und Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Druckventil in der Entleerungsstellung bei vollständig zurückgefahrenem Hohlkolben.
In Fig 1 ist ein Druckventil 1 gezeigt, das an dem Druckausgang einer Feuerwehrpumpe angeschlossen ist. Das Ventilgehäuse 10 weist einen einem (nicht gezeigten) Ventilsitz zugewandten Druckanschluss 12 und einen abgewinkelten Ventilausgang 14 auf. Eine Spindel 16, an deren freiem Ende ein Handrad 17 befestigt ist, steht über ein Aussengewinde mit einem Innengewinde einer in das Ventilgehäuse 10 eingegossenen Spindelführung 18 in Eingriff und ragt in einen Innenraum 19 des Ventilgehäuses 10 hinein. Der Innenraum 19 ist durch einen Hohlkolben 20 und einen zylindrischen Abschnitt 21 des Ventilgehäuses 10 begrenzt. Der Abschnitt 21 umgibt die Spindel 16 und den Hohlkolben 20 koaxial, wobei der Hohlkolben 20 axial verschiebbar ist und druckdicht an der Innenseite des Abschnitts 21 anliegt.
Das in den Innenraum 19 des Ventilgehäuses 10 hineinragende Ende 16 a der Spindel 16 ist mit einer axialen Bohrung 22 versehen, in der ein Kolben 23 am einen Ende einer Stange 24 axial verschiebbar aufgenommen ist. Am anderen Ende der Stange 24 ist ein Ventilteller 25 angeschlossen. Durch eine in die Bohrung 22 eingesetzte Druckfeder 26 wird die Stange 24 zur Druckseite hin vorbelastet
Die Spindelführung 18 ragt ebenfalls in den Innenraum 19 hinein und hat ein freies Ende, auf das eine Führungsbuchse 27 aus Kunststoff aufgepresst ist. Die Führungsbuchse 27 greift an einem unteren Spindelabschnitt an, der eine glatte, zylindrische Aussenoberfläche hat.
Eine Dichtung 28 wird zwischen der Führungsbuchse 27 und dem freien Ende der Spindelführung 18 gelagert
Der Innenraum 19 steht mit der Druckseite über einen den Ventilteller 25 und die Stange 24 koaxial durchdringenden Kanal und eine radiale Bohrung 29 in Verbindung. Zwischen der Stange 24 und dem Hohlkolben 20 ist ein Kugellager 30 angeordnet
Der Innendurchmesser des Abschnitts 21 ist mit D, der Aussendurchmesser des Endes 16a der Spindel 16 mit d bezeichnet.
Durch den Wasserdruck auf der Druckseite wirkt somit auf den Hohlkolben 23 - und folglich auf den Ventilteller 25 - eine hydraulisch erzeugte Druckkraft F in
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Richtung der Druckseite, die proportional zum Produkt aus Wasserdruck und Differenzfläche (proportional D2- d2) ist Um diese Kraft F ist die an der Spindel 16 aufzubringende Stellkraft vermindert, wenn das Druckventil 1 von einer offenen Stellung, in der der Ventilteller 25 angehoben ist, in die in Fig. 1 gezeigte Schliessstellung gebracht werden soll Beim Schliessen druckt die untere Stirnseite des Hohlkolbens 20 gegen die Oberseite des Ventiltellers 25
Aus der Öffnungsstellung, die in Fig.
2 durch einen mit unterbrochenen Linien gezeigten Ventilteller 25 angedeutet ist, kann das Ventil 1 auch in die Ruckschlagventilstellung, die mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, gelangen, da der Ventilteller 25 relativ zur Spindel 16 axial verschiebbar ist.
In der in Fig. 3 gezeigten Stellung wird der Hohlkolben 20 zum oberen, spindelseitigen Ende des zylindrischen Abschnitts 21 verschoben. Im Bereich des Endes hat der zylindrische Abschnitt 21 an seiner Innenseite einen radial bezüglich des Hohlkolbens 20 erweiterten Bereich 31, in dem der Hohlkolben 20 nicht an der Innenseite anliegt, so dass der Innenraum 19 über den entstehenden Ringspalt mit dem Ventilausgang 14 in Verbindung steht und entleert werden kann.